JPH0288458A - 磁気ヘッド用磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコンピューター外部記憶装置に用いられる磁気
ヘッドスライダ−用磁器組成物に関するものである。更
に詳細には本発明は特にハードディスク装置用コンポジ
ットヘッドのスライダー（以下コンポジットヘッドスラ
イダ−という）材として有用で、またフロッピーディス
ク装置用磁気ヘッドのスライダー材としても使用可能な
磁器組成物に関するものである。

（従来の技術） ハードディスク装置は年々著しく記録密度が高くなって
来ており、その為磁気ヘッドのトラック巾も狭いものが
要求されている。コンポジットヘッドはその構造上、従
来から使用されてきたモノリシックヘッドよりも狭いト
ラック巾のヘッドが使用可能で、それにより高密度記録
を行うことができる。しかしながらコンポジットヘッド
用のスライダー材として十分に満足すべき性質を具えた
Ｔｉ０２−Ｃａｎ系磁器組成物はまだ知られていない。

コンポジットヘッド用のスライダー材に要求される性質
の中で特に重要な性質は耐メディア性、加工性および熱
膨張係数である。コンポジットヘッドの耐メディア性が
良くない状態とは、（１）ヘッドがメディアを傷つける
、 （２）ヘッドの表面がメディアの表面との摺動で凹凸の
変化を生じ、空気抵抗が変り、浮上量が変化する、 （３）ヘッドの一部が脱落、またはメディア摩耗粉を発
生する、 というような場合である。

上記の（１）〜（３）を原因として、 （ｉ）スライダーがメディアを傷つけ、磁性欠陥を生じ
、そこでノイズを発生する、 （１１）浮上量が変化し、設計値よりも大きくなった場
合、メディアに低周波信号ＩＦを記録後高周波信号２Ｆ
を重ねて記録したときに、高周波信号の方が損失が大き
いため残留ノイズとなる、（ｉｉｉ　）スライダーがメ
ディアを傷つけた結果生じた磁性欠陥部が大きいと、そ
の部分の信号が欠落した形となり、信号エラーとなる、 （ｉｖ）スライダ一部の一部脱落か、メディア摩耗粉が
ヘッドメデイア間に侵入しヘッド面に固着するとヘッド
クラッシニとなる、 というような問題を生ずる。

Ｔ１０□−Ｃａｎ系磁器組成物をコンポジットヘッド用
スライダーに用いる場合、耐メディア性から考慮すれば
、組織が均質で、表面での硬度差が無く、気孔が可能な
限り小さくて（望ましくはΦ２μ以下）、かつその量が
少ない組成物であることが必要である。通常のセラミッ
ク製造工程によって製造したＴｉＯ２−Ｃａｎ系磁器組
成物についてＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）お
よび走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による微構造分析を行
うとＡ　１２０３の偏析相が見られる。これは原料およ
び混合設備からＡ　ｌ　２０３が混入することによるた
めであるが、このＡ　Ｒ２０３偏析相は母材のＴｉ０７
−Ｃａｎ系磁器組成物に比較して硬度が高いためにＡβ
２０３偏析相とＴｉ０２−ＣａＯ系母材との間で硬度差
を生じ、使用しているうちに凹凸ができ、硬度の高いと
ころが凸部となり、耐メディア性を劣化させる。この様
に組織中にＡｌ２Ｏ２が偏析する状態はスライダー材と
して耐メディア性の点で不適当である。

一方、Ｔｉｎ２−ＣａＯ系磁器組成物中にＡ　ｆ　２０
３が含有されていると加工性にも影響し、Ａ　１２０３
の含有量が増えると加工性が悪くなるので、組織中にＡ
　ｌ　２０．が多量に含有される状態はスライダー材と
して加工性の点から好ましくない。

また気孔については、これが大きいところにメディア磁
性粉が蓄積し、磁気記録を乱したり、メディアを傷つけ
たりするので、スライダー材としては気孔は小さくかつ
少ない方がよい。

一般にハードディスク装置用磁気ヘッドには飽和磁束密
度の高いＭｎ−Ｚｎフェライトが、フロッピーディスク
装置用磁気ヘッドにはＮｉ−Ｚｎ　フェライトおよびＭ
　ｎ　−Ｚ　ｎ　フェライトがコア材として用いられ、
これらのフェライトとガラス等によって接着されるスラ
イダー材としては！Ｊ　ｎ　−Ｚ　ｎ　フェライトに対
してＴｉ０２−ＣａＯ系磁器組成物（チタン酸カルシウ
ム）が、Ｎｉ−２ｎ　７　ｇライトに対してはＴ＋０ｚ
−ＢａＯ系磁器組成物（チタン酸バリウム）が用いられ
ている。コアとスライダーとを融着する際には１００℃
以上で加熱されるのでコアとスライダーの熱膨張係数に
差がある場合には歪みを生じ、磁気特性の劣化等の問題
が生ずる。その為に熱膨張係数の差を２　Ｘ　１０−’
／’ｌ：以内゛に抑える必要がある。ヘッドの設計段階
でコア材（フェライト）の物性値は固定されることが多
いので、熱膨張係数の差はスライダー材の万で吸収でき
ることが望ましい。

しかしながら、従来のコンポジットヘッド用のＴｉｎ、
−ＣａＯ系磁器組成物では、Ｂ　Ｐ　！Ｊ　ＡおよびＳ
ＥＭ分析で示されているように、Ａ　Ｉ　、０３を多く
含み、Ａ　ｌ　２０．０偏析相を生じ、耐メディア性お
よび加工性がよくない。例えば特公昭６０−２１９４０
号公報に開示されているように、ＴｉＯ２５０〜７０モ
ル％、ＣａＯ５０〜３０モル％よりなる主成分１００重
量部に対してＡｊ！Ｊ３ｏ、２〜４．０重量部を添加し
た磁器組成物においては、Ａ　Ｉ！　２０３がＴ１０□
およびＣａＯの結晶粒子を均質化および微細化する効果
はあるが、Ａ　ｌ　２０３の偏析相を生じてしまう。し
たかって、このような組成物はフロッピーディスク用磁
気ヘッドスライダ−材としては用いることができても、
ハードディスク装置用磁気ヘッドのスライダー材として
用いる場合には耐メディア性が良くないので問題を生ず
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的はハードディスク装置用コンポジットヘッ
ドスライダ−材として要求される性質、すなわち耐メデ
ィア性、加工性などにすぐれた特性を示す、従来の技術
では製造することができなかったＴｉＯ□−ＣａＯ系磁
気ヘッド用磁器組成物を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはＴ１０□−ＣａＯ系磁器組成物について種
々実験検討の結果、ＴｉＯ□５０〜９０モル％、ＣａＯ
５０〜１０モル％からなる組成物にＴｉＯ２およびＣａ
Ｏの合計を１００重量％としてＡｊ’Ｊ３ｏ、ｏ　１〜
０．１５重量％を添加することにより従来技術によるス
ライダー材の有するような欠点のない、コンポジットヘ
ッドスライダ−材として有用なＴｉｎ。

−ＣａＯ系磁器組成物を得ることができることを見出し
て本発明を完成させた。

以下本発明の詳細な説明する。

耐メディア性および加工性の点から見ればＡ　Ｒ２０３
の含有量を最適範囲にとることが必要であり、コア材と
のガラスボンディング特性の点から（ま熱膨張係数の点
でＴｉＯ□とＣａｎの組成範囲を最適範囲にとることが
必要である。

Ａ　Ｉ！２０３の含有量については加工性の点からは少
ない程良く、耐メディア性の点からは多すぎても少なす
ぎても良い結果を得ることができない。

Ａ　Ｉ！　、０３を多（含む場合にはＡ　ｎ　２０３０
偏析相を生じ、耐メディア性および加工性が悪くなるこ
とはすでに述べたが、その一方でスライダー材としてＴ
ｉＯ□−ＣａＯ系磁器組成物を用いる場合は微量のＡ　
Ｉ！　、０３はむしろ有益であることが実験の結果から
判明した。それは微量のＡ　１２０３をＴｉ０２−Ｃａ
Ｏ系組成物に添加することにより、ＴｉＯ２およびＣａ
ｎの結晶粒子の成長を適度にコントロールすることが可
能となり、その結果、気孔の大きさおよびその量を最小
にすることができるからである。実験結果によれば、最
適なＡｌ２Ｏ２の含有量は０．Ｏ１〜０．１５重量％で
ある。０．０１重量％以下では粒子の成長に伴う粒内残
留気孔が多くなり、０．１５重量％以上では硬度的に不
均質な組織となる。加工性については従来のスライダー
材よりＡ７゜０３含有量が少ない方がよい。

本発明の磁器組成物は７＋０２５０〜９０モル％、Ｃａ
Ｏ５０〜ｌＯモル％の範囲で熱膨張係数を任意に調節す
ることが可能である。ＴｉＯ□を５０〜９０モル％、Ｃ
ａｎを５０〜１０モル％に限定した理由は、ＣａＯ５０
モル％以上では遊離のＣａＯ相が出現して経時劣化する
為にスライダー材として不適当であり、またＣａＯ１０
モル％以下では熱膨張係数が９×１０″″’／ｌよりも
低くなり、Ｍｎ−ＺｎフェライトおよびＮｉ−Ｚｎフェ
ライトの熱膨張係数の範囲（Ｎｉ−Ｚロフェライト＝　
９０〜１００ＸＩＯ−’／ｌ、Ｍｎ−２ｎ　フェライト
：　　１００〜１２０ｘｌＯ−’／ｌ）と合わなくなり
工業的価値を持たなくなるからである。

以下本発明による磁器組成物の特性を実施例をあげて説
明する。

（実施例〉 表１に試料作成条件を示す。ＴｉＯ２およびＣａＣＯ３
の原料粉末はそれぞれ純度９９．９５％以上で、Ａ　ｌ
　２ｏ３含有量０．０［１１重量％以下のものを用い、
またＡ　Ｉ！　２０３の原料粉末には純度９９．９９％
以上のものを用いた。試料は各々の目的組成比になる様
に配合し、樹脂製のボールミルを用い湿式混合した後１
００℃で乾燥し、しかる後に１０００℃で仮焼した。仮
焼粉は樹脂製のポットおよびジルコニア珪石を用いて２
０〜３０時間湿式粉砕し、得られたスラリーに有機結合
剤２〜３％を加え、スプレードライヤーで造粒し、頚粒
粉を得た。この粉末を０．８〜１．５　ｔ　／ｃｒｌの
圧力で金型ブレス成形し、成形物を大気中１３００〜１
３７０℃で焼結した。さらにこの焼結体を１０００気圧
、アルゴン雰囲気中、１３００〜１３７０℃で熱間静水
圧（ＨＩＰ）処理することにより高緻密化した磁器組成
物を得、これを試料とした。試料の寸法は約３．５　ｘ
　４．５　ｘ　４５．０　＋＋＋ｎ＋である。

このようにして得られた試料についてそれぞれ熱瞼張係
数、密度、ビッカース硬度、結晶粒径、Ａ　ｌ　２０．
相の偏在の有無、気孔の最大径、強度および研削抵抗の
測定を行った。これらの各試料の物性値の測定結果を表
２に示す。

表２に示す結果から、Ａｌ２２０＊の量が０．０１重量
％以下では気孔が大きくて多く強度が低いこと、および
ビッカース硬度も低く、そのバラツキも大きいことがわ
かった。またＡｌ２Ｏ２の量が０．３重量％以上では気
孔が小さくて少なく、強度が高く、ビッカース硬度のバ
ラツキが大きいことがわかった。これはＡ　ｌ　２０．
の量が０．０１重量％以下では緻密化途中で異常粒子成
長により、粒内に気孔が取りこまれるため、旧Ｐ処理に
よっても気孔が抜けないで残留し、そのために硬度のバ
ラツキが大きくなる。またＡ　１２０３の量が０．３重
量％以上の場合には硬度の高いＡ　ｌ　２０３相が偏析
するため硬度が高くなり、また組織が不均質になってい
るので、この場合にも硬度のバラツキが大きくなったも
のと考えられる。また加工性と関係のある研削抵抗値も
Ａ　（ｉ　２ｏ、の量が増えるにつれて増す傾向にある
。

添付のＳＥＭ写真（第１Ａ図および第１Ｂ図）はチタン
酸カルシウムの微構造を示し、その中で特に気孔、アル
ミナ偏析相および５１０２・（”ａＴ＋Ｏｓ相について
表１に示す本発明の組成物Ｎｏ、４（第１Ａ図）と比較
組成物Ｎｏ、１１　　（第１Ｂ図）とを比べた。これか
ら容易にわかるように組成物Ｎ０１４ではアルミナ偏析
相は見られない。つぎにＡ　Ｒ２０３の含有量と耐メデ
ィア性のノイズおよびヘッドクラッシュの関係を検討す
るため、組成物Ｎｏ、　４と組成物Ｎｏ、　１１の試料
を用いて試験を行った。

第２図にコンタクトスタートストップ（ＣＳＳ）測定２
万回後のノイズスペクトル測定結果を示す。

この時の測定方法は測定器スペクトルアナライザーを用
いてメディアに一定の信号を書き込みながら、発振器か
らある周波数を送り込み、その時のノイズを測定した。

Ａ　ｌ　、０．０量の多い試料Ｎｏ。

１１では、Ｃ３Ｓ回数が増えるとノイズスペクトルが大
きくなっている。

ここでＣ８Ｓ測定とは、磁気ヘッドは最初は媒体に接触
しているが、媒体を摺動させると浮上してギャップが生
じ、またストップさせるとヘッドと媒体が接触するとい
う動作を繰り返す中で、再生出力、分解能、オーバーラ
イド、ノイズ等の磁気ヘッド特性を測定することをいう
。

またヘッドクラッシュに関しては、これも第３図に示す
ようにＡ　Ｒ２０３の量が増えるとヘッドクラッシュを
生じやすくなる。

上記の結果から、ＴｉＯ□−ＣａＯ系コンポジットヘン
ド用スライダー材としてＡｚ２ｏ、　０．０１〜０．１
５重量％が適当な添加量であることが判明した。

（発明の効果） Ｔ１０２５０〜９０モル％、ＣａＯ５０〜１０％の成分
範囲からなり、Ｔｉｅ、およびＣａｎの合計を１００重
量％として、八１２０．０．０１〜０．１５重量％を添
加した磁器組成物により耐メディア性、加工性などにす
ぐれた特性を示すコンポジットヘッド用スライダー材が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図はチタン酸カルシウムの微構造
を示すＳＥＭ写真であり、本発明の組成物（第１Ａ図）
および比較組成物（第１Ｂ図）の状態を示す。第２図お
よび第３図はＣ８Ｓの測定結果であり、第２図はＡ　Ｒ
，０３の量とノイズとの関係、第３図はＡ　１２０．の
量とヘッドクラッシュとの関係を示す図である。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１Ａ図 第２図 周波数（ＭＨｚ） 第３図 ＣＣ５回数 図面の浄書（内容に変更なし） 第１Ｂ図 手 続 補 正 書 昭和 年 月 日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＴｉＯ＿２５０〜９０モル％、ＣａＯ５０〜１０モル
   ％の成分範囲からなり、ＴｉＯ＿２およびＣａＯの合計
   を１００重量％として、Ａｌ＿２Ｏ＿３０．０１〜０．
   １５重量％を添加したことを特徴とする磁気ヘッド用磁
   器組成物。