JPH04331743A - 結晶化ガラス - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
好ましく用いられる結晶化ガラスに関する。
,磁気ディスク等の磁気ヘッドにはフェライトが用いら
れてきたが、昨今情報量が多量になり、記録の高密度化
が要望されるようになってきた。こうなるとフェライト
では能力不足となり、磁束密度の高いセンダスト合金(
Fe−Al−Si)が使用されるようになる。ただし、
バルクセンダストは■非常に加工性が悪い、■高周波に
なるにつれ渦電流損失が大きくなり、初透磁率を大きく
低下させてしまい、再生感度を悪くするなどの理由によ
りバルクのままでは使用困難である。そこで非磁性基板
にセンダストを薄膜化して使うことが提案されている。 薄膜センダストは薄膜化技術でバルクの困難な加工性を
カバーでき、高周波になっても渦電流損失が低減できる
ので初透磁率も低下せず、再生感度も向上する。このよ
うなセンダスト合金を薄膜化して使用するには必ず基板
が必要となる。この基板に磁性材を使うと疑似ギャップ
等の問題が起こるが、非磁性基板を用いるとより良い特
性をもつ磁気ヘッドが作製できることになる。しかしな
がら、この非磁性基板が単にセンダストを支持するだけ
で良いのではなく、種々の特性が望まれる。センダスト
磁気ヘッド基板に求められる必要特性は、(1)加工性
、(2)耐熱性、(3)高膨張性及び膨張係数のマッチ
ング性、(4)耐摩耗性、高硬度性、(5)化学的耐久
性(耐候性)の5点である。これらをそれぞれ詳細に述
べると、
るには何段階もの加工工程が入る。たとえば、平面加工
、溝加工、切断加工などがある。平面加工では充分な平
坦度を出したり、面荒さを小さいものにする必要がある
。何故ならば、磁気ヘッドにはセンダストの薄膜をコー
ティングするために平滑な面加工が要求されるからであ
る。溝加工および切断加工においては、加工できないほ
ど硬度が高すぎてはならず、さらに磁気ヘッドはその大
きさが1〜2mm角と小さいためその微細加工中にチッ
ピング(角部の欠け現象)がおこらない材料であること
が重要である。
よって基板上にコーティングされたセンダスト薄膜は磁
気特性を充分発揮させる為に、通常600℃〜650℃
にて熱処理が行なわれる。したがって600℃以上の温
度に耐える耐熱性が要求される。
性:600℃以上の耐熱性が必要なことは上で述べたが
、前記所定の磁気特性をセンダスト薄膜に付与するため
の熱処理の昇温、降温時に、もし基板とセンダスト薄膜
との間の膨張係数のマッチングが良くなければ、熱処理
後センダスト薄膜が剥がれてしまったり、剥がれず残っ
ていてもセンダスト薄膜中に熱ひずみが残存し、せっか
く熱処理したにもかかわらず、充分な磁気特性は得られ
ない。よって膨張係数のマッチング性が必要となる。 薄膜化したセンダストの30℃から600℃の平均膨張
係数は約150×10−7/℃である。基板にも、この
150×10−7/℃に近似の130〜170×10−
7/℃の高膨張性をもたせるとともに基板とセンダスト
薄膜とをマッチングさせる必要がある。
ドの場合、磁気テープや磁気ディスクに接触するのはほ
とんどすべてが基板であると言っても過言ではない。よ
って、磁気テープや磁気ディスクと摩擦することによる
磁気ヘッドの摩耗がない、もしくは少ないという信頼性
を得るには基板自身の耐摩耗性が大きな要因となる。摩
耗機構を考察すると、耐摩耗性を向上させるには高硬度
化することが有効であることは周知である。ただし、あ
まりにも高硬度化すると今度は加工性が悪くなったり、
テープやディスクをキズつけてしまうことも事実である
。
工工程や洗浄工程において、水や薬品が多量に使われる
。また、磁気ヘッドとして実装されても四季の移りかわ
りや様々な使用環境に遭遇する。従って、化学的耐久性
(耐候性)が良好であることが必須条件であることは言
うまでもない。
て、以下のものが提案されている。製造中の膨張係数安
定性を特徴とした特開昭63−210039号公報に記
載のもの、高硬度を特徴とした特開昭49−12541
9号公報に記載のもの、高膨張係数を特徴とし、結晶核
生成剤としてZrO2 ,TiO2 を用いた特開昭5
6−149344号および特開昭59−203736号
公報に記載のものがそれである。ところがこれらは、個
々に特徴ある特性をもたせることができても、センダス
ト磁気ヘッド基板としての上記5点の必要特性のすべて
を満足するものではない。
iO2 76〜84%、Al2 O3 1〜7%、
Li2 O 8〜13%、K2 O 0〜6%、N
a2 O 0〜3%、RO(R=Mg,Ca,Sr,
Ba,Zn,Pb)0〜5%およびB2 O3 0
〜3%からなる基礎ガラス100重量部に対して、増感
剤として所定量のCeO2 を、核形成剤として所定量
のAgおよび/またはAuを含む結晶化ガラスが開示さ
れており、この結晶化ガラスは、上記5種の特性の(1
)加工性、(3)高膨張性及び膨張係数のマッチング性
、(4)耐摩耗性、高硬度性をある程度満足するが、未
だ十分でなく、特に(2)耐熱性および(5)化学的耐
久性(耐候性)が劣るという欠点がある。
基板として必要な特性である(1)加工性、(2)耐熱
性、(3)高膨張性及び膨張係数のマッチング性、(4
)耐摩耗性、高硬度性、および(5)化学的耐久性(耐
候性)のすべてを満足し、センダスト磁気ヘッド基板と
して好適な結晶化ガラスを提供することにある。
検討を加えた結果、前記特公平2−11538号公報記
載の従来の結晶化ガラスが(2)耐熱性および(5)化
学的耐久性(耐候性)が劣る理由は、結晶化ガラス中に
主結晶としてメタケイ酸リチウムがジケイ酸リチウムお
よびα−石英とともに含まれるためであることを見い出
し、この知見に基づきさらに検討した結果、SiO2
,Li2 O,K2 O,ZnO,SrO,Gd2 O
3 を下記の所定割合で含有する基礎ガラス100重量
部に対してAg,Au,CeO2 およびSnO2 を
下記の所定割合で含む組成物を熱処理すると、結晶相の
主結晶としてジケイ酸リチウムとα−石英が生じ、前記
(2)耐熱性および(5)化学的耐久性(耐候性)を劣
化させるメタケイ酸リチウムは生じないので、前記(2
)および(5)の特性が著るしく改善された結晶化ガラ
スが得られること及びこの結晶化ガラスは、上記従来の
結晶化ガラスの欠点である、前記(1)加工性、(3)
高膨張性及び膨張係数のマッチング性および(4)耐摩
耗性、高硬度性の特性の不十分さを解消することを見い
出し、本発明を完成した。
百分率で SiO2
73〜83%,Li2 O
5〜13%,K2 O
1
〜 8%,ZnO
0.5〜 9%,SrO
0〜10%,
Gd2 O3
0〜 8%,ZnO+SrO+Gd2 O3
5〜13%を含有してなる基礎ガラス1
00重量部に対して、Ag 0.001〜0.1重量
部、Au 0〜0.01重量部、CeO2 0〜
0.01重量部およびSnO2 0〜0.2重量部
を含み、熱処理によって生じた結晶相の主結晶がジケイ
酸リチウムとα−石英であることを特徴とする。また本
発明の結晶化ガラスは熱膨張係数が130〜170×1
0−7/℃であることを特徴とする。なお、本明細書に
おいて、セリウムおよびスズの酸化物を「CeO2 」
、「SnO2 」と便宜上記載したが、本明細書におい
て「CeO2 」、「SnO2 」はCe4+、Sn4
+の酸化物(CeO2 、SnO2 )以外にCe3+
の酸化物(Ce2 O3 )、Sn2+の酸化物(Sn
O)などの各種原子価を有するCe、Snの酸化物を含
むものとする。
ように限定した理由は以下の通りである。SiO2 は
析出結晶ジケイ酸リチウム及びα−石英の必須成分であ
り、かつマトリックスガラス相中でもガラス骨格となる
ものである。SiO2 が83%より多いときには、溶
融性が著しく悪くなったり、α−石英の析出量が増大し
、所望の膨張係数が得られない。一方、SiO2 が7
3%より少ないときには析出結晶がジケイ酸リチウム、
α−石英以外にクリストバライト、トリジマイト、メタ
ケイ酸リチウムの結晶が析出してきて所望の膨張係数が
得られず、均質な結晶化ガラスが得られない。また化学
的耐久性(耐候性)も悪化する。従ってSiO2 の割
合は73〜83%に限定される。
必須成分であり、ジケイ酸リチウムの析出量はLi2
Oの導入量でほぼコントロールすることができる。Li
2 Oが13%より多いときには、より多くのジケイ酸
リチウムが析出する為α−石英の析出量がおさえられて
しまい、高膨張率化ができない。またマトリックスガラ
ス相中にも多くのLi2 Oが入るため化学的耐久性や
耐熱性が低下する。一方、Li2 Oが5%より少ない
ときには、溶融性の低下がおこり、分相もおこりやすく
なる。 分相したガラスは熱処理しても均一な結晶化ガラスは得
られない。また、2つの析出結晶のうちでα−石英が多
量に析出する為、膨張係数が高くなりすぎてしまう。従
ってLi2 Oの割合は5〜13%に限定される。
時に分相をおさえる。特定量のK2 Oの導入により析
出結晶の微小化をうながし半透明性を示すまでになる。 またα−石英の析出抑制剤となり、所望の膨張係数に合
せることができる。K2 Oが8%より多い場合には、
α−石英の析出量が少量となり所望の膨張係数が得られ
ない。 また、結晶化ガラス中のマトリックスガラス中にK2
Oが多く残存することにより化学的耐久性が悪くなる。 一方、K2 Oが1%未満では分相がおきやすく均質な
結晶化ができず、従って微細な結晶を生じないので、半
透明性も示さない。従ってK2 Oの割合は1〜8%に
限定される。
高膨張率化にも役立つ。ZnOが9wt%より多いとき
には、α−石英を多量に析出させ膨張係数を著しく大き
くし、所望の値より大きなものとなってしまう。またL
i2 O−ZnO−SiO2 系の結晶も同時に析出さ
せる。 一方、ZnOが0.5%未満の時にはα−石英以外にク
リストバライトの析出がはげしくなり、均質な結晶化が
起らず表面のみが結晶化する。従ってZnOの割合は0
.5〜9%に限定される。
、溝加工時のチッピングを押え、かつ耐熱性、化学的耐
久性を向上させる。しかしSrO,Gd2 O3 がそ
れぞれ10%,8%超えると、析出結晶が巨大化し、半
透明性を示さなくなるので、SrO,Gd2 O3 の
割合はそれぞれ10%以下、8%以下に限定される。
は、これらの合量を5〜13%にする必要がある。そ
の理由は、上記範囲においてのみ微細な結晶が生じるの
で、例えば平面研磨したときに面粗さが小さくなり加工
性に優れたものとなるだけでなく、外観上半透明性を示
すからである。
礎ガラス100重量部に対して、Agが0.001〜0
.1重量部、Auが0〜0.01重量部、CeO2 が
0〜0.01重量部およびSnO2 が0〜0.2重量
部含有される。これらは結晶核形成剤として用いられ、
主結晶としてジケイ酸リチウム及びα−石英を優先的に
析出させる。これらのうち、Agは必須成分であり、少
なくとも0.001重量部含有させる必要があるが、0
.1重量部を超えると、Agがガラス中に溶解せず、A
g金属粒として白金るつぼの底に貯り、白金と合金を作
るので、0.001〜0.1重量部に限定される。任意
成分であるAuは助剤としてAgの働きを助けるために
用いられるが、0.01重量部を超えると、ガラス中に
溶解せず、Au金属粒となって白金と合金を作るので、
0.01重量部以下に限定される。
線照射によりAgの金属コロイドとする還元剤としての
役目をはたすが、CeO2 が0.01重量部を超える
とガラス表面のみのセリウムが酸化される為、表面層の
みAg金属コロイドが析出し、熱処理すると表面結晶化
状態となるので、0.01重量部以下に限定される。
働くが、0.2重量部を超えると、紫外光を照射する前
に成形したガラスの除歪アニール中にAgイオンを熱還
元してしまうので、0.2重量部以下に限定される。
ても良いが、1.0%重量部を超えると、SnO2 同
様、ガラスの除歪アニール中にAgイオンが熱還元して
しまうので、1.0重量部以下が好ましい。
下の通りである。基礎ガラスおよび結晶核形成剤の原料
を調合し、白金るつぼを使用して1400〜1600℃
で溶融した後、溶融ガラスをダクタイル鋳型に流し出し
成形し、ガラス転移点温度付近に保持した電気炉内に入
れて徐冷しガラスを得る。このガラスを400Wの水銀
ランプ下に1秒以上放置し、紫外線を照射する。次に2
段階の熱処理により結晶化を行なう。すなわち、常温か
ら100℃/hrの昇温速度で500〜600℃まで加
熱し、30分〜10時間その温度で保持し核形成(一次
熱処理)を行なう。そして50℃/hrの昇温速度で8
00〜900℃まで加熱しその温度で30分〜20時間
保持し、結晶成長(二次熱処理)を行なった後、電気炉
を断電し放冷する。常温になった素材は茶色の半透明性
を示す結晶化ガラスである。析出した主結晶はジケイ酸
リチウムとα−石英である。
加した場合には、上記紫外線照射を省略してもよい。す
なわち、Snイオンは紫外線照射なしの直接熱処理によ
って酸化され、Snイオンの酸化によって放出された電
子によってAgイオンがAg金属に還元されるからであ
る。
出した主結晶がジケイ酸リチウムとα−石英であり、ク
リストバライトやメタケイ酸リチウムを実質的に含まな
い。クリストバライトはα−β転移が240℃という低
温にあるため、30℃から600℃という高温までの膨
張係数をセンダストの膨脹係数である150×10−7
/℃に近づけることは困難である。またクリストバライ
トは表面層に結晶化をおこしやすい為、均一な結晶化ガ
ラスは作りずらい。またメタケイ酸リチウムは高膨張係
数の結晶化ガラスとするには良い結晶であるが、酸に容
易に侵され易く化学的耐久性(耐候性)が劣る。これに
対して本発明において、主結晶をジケイ酸リチウムとα
−石英の2種に絞ることにより、上記5種の特性すなわ
ち、(1)加工性、(2)耐熱性、(3)高膨張性及び
膨張係数のマッチング性、(4)耐摩耗性、高硬度性、
(5)化学的耐久性(耐候性)の全てを満足し、磁気ヘ
ッド基板として好ましく用いられる結晶化ガラスが得ら
れる。
CO3 、KNO3 、ZnO、Sr(NO3 )2
、Gd2 O3 を、そして結晶核形成剤の原料とし
てAgCl、Auペースト、CeO2 、SnO2 を
、さらに脱泡剤としてSb2 O3 を用い、表1およ
び表2に示すガラスが得られるように調合し、そのバッ
チを100cc白金るつぼを使って1450℃で5時間
溶融し、脱泡、清澄した。この溶融ガラスをダクタイル
鋳型に流し出し成形し、次いで除歪のため500℃の電
気炉内に1時間保持したあと断電放冷した。冷却したガ
ラスは400Wの水銀ランプの下で1分間紫外線を照射
した(なお、表2の試料■については、この紫外線照射
を行なわなかった)。次に熱処理を以下のように行なっ
た。すなわち、まず常温から100℃/hrの昇温速度
で530℃まで加熱し、530℃で5時間保持して核形
成(一次熱処理)を行なった。そしてひき続き50℃/
hrの昇温速度で830℃、840℃または850℃ま
で加熱し、830℃(表1の試料■、表2の試料■、■
)、840℃(表1の試料■)または850℃(表1の
試料■、■)で2時間保持し、結晶成長(二次熱処理)
を行なった。その後電気炉を断電し常温まで放置した。 得られた結晶化ガラスは茶色の半透明性を示す外観を呈
し、主結晶はジケイ酸リチウムとα−石英であった。
工性、(2)耐熱性、(3)高膨張性及び膨張係数のマ
ッチング性、(4)耐摩耗性、高硬度性、(5)化学的
耐久性(耐候性)を下記の方法により測定した。
研摩と溝加工を行なって検討した。平面研摩においては
通常の光学研摩を行ない、面荒さが200オングストロ
ーム以下まで加工可能なものを良とした。溝加工は加工
後、光学顕微鏡80倍で目視し、チッピングがないもの
を良とした。
性を得るために、600〜650℃の熱処理が薄膜形成
後行なわれる。この600℃以上の温度に耐え得る様に
結晶化ガラス作製の二次熱処理が800℃以上で行なえ
るものを良とした。
性:センダスト薄膜の膨張係数が30℃から600℃で
約150×10−7/℃であるので、膨脹係数が130
〜170×10−7/℃の範囲に入るものを良とした。
ことにより耐摩耗性は向上するが、あまりに高硬度化し
すぎると加工性が悪くなる。そこでヌープ硬さで600
MPa を超え800MPa 以下のものを良とした。
は日本光学硝子工業会規格の光学硝子化学的耐久性測定
法No.06による耐水性にて検討し、減量率0.1重
量%以下のものを良とした。
表1および表2に示す。表1および表2より本実施例の
結晶化ガラスは、(1)加工性としての面荒さ、チッピ
ング、(2)耐熱性としての二次熱処理温度、(3)高
膨張性及び膨張係数のマッチング性としての平均線膨張
係数、(4)耐摩耗性、高硬度性としてのヌープ硬さ、
(5)化学的耐久性(耐候性)としての減量率のすべて
において満足すべき値を示した。
化ガラスについて上記(1)〜(5)を評価した結果を
表2の比較例に示す。この比較例の結晶化ガラスは、実
施例の結晶化ガラス■〜■と主要なSiO2 ・Li2
O量はほぼ同等であるが、他の成分量が異なり、特に
本発明の結晶化ガラスに含まれないAl2 O3 を含
むためセンダスト磁気ヘッド基板用としては特性上満足
できるものでないことが判明した。
ダスト磁気ヘッド基板として必要な特性である(1)加
工性、(2)耐熱性、(3)高膨張性及び膨張係数のマ
ッチング性、(4)耐摩耗性、高硬度性、(5)化学的
耐久性(耐候性)のすべてを満足し、センダスト磁気ヘ
ッド基板として好適な結晶化ガラスが提供された。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量百分率で、 SiO2
73〜83%,Li2 O
5〜13%,K2 O
1
〜 8%,ZnO
0.5〜 9%,SrO
0〜10%,
Gd2 O3
0〜 8%,ZnO+SrO+Gd2 O3
5〜13%を含有してなる基礎ガラス1
00重量部に対して、Ag 0.001〜0.1重量
部、Au 0〜0.01重量部、CeO2 0〜
0.01重量部およびSnO2 0〜0.2重量部
を含み、熱処理によって生じた結晶相の主結晶がジケイ
酸リチウムとα−石英であることを特徴とする結晶化ガ
ラス。 - 【請求項2】 熱膨張係数が130〜170×10−
7/℃である、請求項1に記載の結晶化ガラス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09893191A JP3144820B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 結晶化ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09893191A JP3144820B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 結晶化ガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04331743A true JPH04331743A (ja) | 1992-11-19 |
JP3144820B2 JP3144820B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=14232871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09893191A Expired - Fee Related JP3144820B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 結晶化ガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3144820B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009179518A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Hoya Corp | 結晶化ガラス基板の製造方法及び両面配線基板の製造方法 |
JP2010001201A (ja) * | 2007-12-21 | 2010-01-07 | Ohara Inc | 結晶化ガラス |
US8071493B2 (en) * | 2007-11-02 | 2011-12-06 | Ohara Inc. | Crystallized glass |
JP2017036200A (ja) * | 2015-05-18 | 2017-02-16 | ショット アクチエンゲゼルシャフトSchott AG | 増感された感光性ガラスおよびその製造 |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP09893191A patent/JP3144820B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3144820B2 (ja) | 2001-03-12 |
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