JPH0510292B2 - - Google Patents

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JPH0510292B2
JPH0510292B2 JP61278459A JP27845986A JPH0510292B2 JP H0510292 B2 JPH0510292 B2 JP H0510292B2 JP 61278459 A JP61278459 A JP 61278459A JP 27845986 A JP27845986 A JP 27845986A JP H0510292 B2 JPH0510292 B2 JP H0510292B2
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JP
Japan
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oxide
carbide
zro
magnetic head
strength
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JP61278459A
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Toshiaki Wada
Mitsuhiko Furukawa
Masaharu Shiroyama
Toyoshige Sasaki
Michito Myahara
Shigeki Mori
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Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピユータ用をはじめ、オーデイオ
用、VTR用等の記録再生用、磁気テープ用等の
磁気ヘツドスライダ用材料に関する。 〔従来の技術〕 従来から、記録再生用磁気ヘツドスライダとし
て、多結晶Ni−Znフエライト、Mn−Znフエラ
イトや単結晶Mn−Znフエライトあるいは高硬度
パーマロイ等が用いられてきたが、近年、再生す
べき記録密度が増大したことから、薄膜磁気ヘツ
ド化が進められてきており、磁気回路用として高
周波域の磁気特性が優れたパーマロイ、センダス
ト或いはアモルフアスの薄膜に対応できる耐耗性
スライダ材料の開発が行われている。 この記録再生用磁気ヘツドスライダ用材料とし
ては、耐摩耗性を初め、高強度、組織の緻密性、
さらには記録媒体とのなじみ、潤滑性、金属薄膜
との熱的整合性などと共に、精密加工性、加工能
率等の加工上の諸特性に優れていることが要求さ
れる。 この要求特性を満足する材料としては、アルミ
ナ系セラミツクスがあるとされ、特に、耐摩耗性
と磁気材料とのなじみとにおいて優れた材料とし
て、例えば特開昭55−163665号公報にはAl2O3
TiC系材料が、特開昭57−198578号公報には、
TiO2−Al2O3系のものが開示されている。 さらに、薄膜磁気ヘツド用セラミツクス基板と
して機拠械加工に際してのチツピングを改善した
ものとして、ジルコニアを主成分とするものが特
開昭60−171617号公報に開示されている。 しかしながら、このジルコニアを主成分とする
材料は、部分安定化したZrO2を主成分とするも
のであるため、熱的な面での安定化に欠け、基板
への膜付けの際の数100℃までの加熱や冷却に起
因して単斜晶が増加し、強度の劣化や体積変化に
伴い基板の反りが生じるという問題があり、満足
すべきものではない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 いずれにしても、現在各種提案されている薄膜
磁気ヘツド用セラミツクスとしては、上記の要求
特性を全体として満足するものはない。 本発明において解決すべき課題は、薄膜磁気ヘ
ツドスライダ用材料としてセラミツクスを用いた
場合には、前記要求特性の中、解決すべき課題は
その加工性にあるとして、高強度、高靭性で摺動
性がよく、機械加工性が比較的良いジルコニアを
選定し、その特性の改善によつて磁気ヘツドスラ
イダ用材料を得ようとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、Y2O3、MgO、CaO、CeO2の安定化
剤の少なくとも一種を含有せしめてなる正方晶結
晶構造を有するZrO255〜90容量%と、残部が、
TiO2、Nb2O5、Ta2O5、Cr2O3、HfO2の1種又
は2種以上又はこれらの固溶体である酸化物と、
TiC、NbC、TaC、Cr3C2、MrC、No2C、WCの
1種又は2種以上又はこれらの固溶体である炭化
物とからなり、且つ、上記酸化物と炭化物の容量
比が、酸化物/(酸化物+炭化物)=0.05〜0.20
である磁気ヘツドスライダ用材料である。 ZrO2を実質的に正方晶構造とするためには、
ZrO2にY2O3、MgO、CaO、CeO2等の安定化剤
の少なくとも1種を含有せしめることが必要であ
る。 これらの安定化剤はZrO2に対してY2O3の場合
には1.0〜6.0重量%、MgOでは2.0〜4.3重量%、
CaOでは2.8〜5.8重量%、さらにCeO2の場合には
8.2〜13.4重量%含有させる必要がある。 正方晶のZrO2が存在すると、外部応力によつ
て正方晶から単結晶構造への変態が起る結果、い
わゆる応力誘起変態機構によつて機械的特性、特
に強度や靭性が向上する作用がある。 また、正方晶ZrO2は一般に粒成長を起こし易
いが、炭化物やZrO2以外の酸化物と複合化させ
ることにより、複合化による結晶粒の微細化の効
果が大きく、平均結晶粒1.5μm以下となつてチツ
ピングが少なくなり、耐摩耗性、材料の緻密さが
改善されるばかりでなく、前述の熱劣化の問題も
大幅に改善される。 本発明においては、安定化剤を含むZrO2が55
容量%未満では強度や靭性が不足で、これまで多
用されてきたAl2O3−TiC系材料と比べてスライ
ジング工程でのチツピングや潤滑性が改善されな
い。また90容量%を超えると基板への膜付けの際
の数100℃までの加熱や冷却に起因してZrO2の単
斜晶が増加し、強度の劣化や基板の反りが生じる
という問題が発生する。従つて、安定化剤を含む
ZrO2の量は55〜90容量%とする必要がある。 また、本発明においては酸化物はZrO2の焼結
性の改善のために配合されるもので、また、炭化
物は焼結体の耐摩耗性や切断加工性の改善のため
に配合される。 しかしながら、酸化物/(酸化物+炭化物)の
容量比が、0.05未満では酸化物による焼結性改善
の効果が少なくなり、焼結温度が高くなる。 また、その容量比が0.05〜0.20の範囲では、焼
結体に悪影響を与える炭化物成分中の遊離炭素と
反応し、更に部分安定化ジルコニアとも反応し結
合剤の役目を果たす結果、焼結性を改善する。し
かしながら、その比が0.20を超えると、炭化物と
反応結合する量が必要以上に多くなる結果、炭化
物の酸素固溶量が多くなり、強度が低下すると共
に炭化物結晶粒が粗大化するため、緻密で均一微
細な組織を有する焼結体が得られ難くなる。 上記本発明の磁気ヘツドスライダ用材料は以下
の要領によつて好適に製造される。 共沈法によつて得たY2O3、MgO、CaO、CeO2
等の安定化剤を所定量含む部分安定化ZrO2粉末
と、TiC、NbC、TaC、Cr3C2、MoTa2O52C、
WCの1種又は2種以上又はこれらの固溶体粉末
と、TiO2、Nb2O5、Cr2O3、HfO2の1種又は2
種以上又はこれらの固溶体粉末とを所要量配合
し、湿式混合粉砕した後、乾燥、整粒して減量粉
末を調整する。この原料粉末を黒鉛型内に充填
し、それぞれ最適焼結温度1250〜1600℃で50〜
300Kg/cm2の圧力を加え、それぞれ所定時間保持
焼結して相対密度99%以上のZrO2−酸化物−炭
化物系のセラミツクス焼結体を得る。 また、このZrO2−酸化物−炭化物系セラミツ
クス焼結体は、熱間等方圧加圧焼結法(HIP)で
も製造することができる。すなわち、上記原料粉
末を金型プレス、冷間静水圧プレス(CIP)、ド
クターブレード法、スリツプキヤステイング法等
の各種成形方法により成形し、この成形体を、大
気中で1300〜1600℃の温度で焼成して相対密度を
94.5%以上にした後で1200〜1500℃でHIPした相
対密度99%以上のZrO2−酸化物−炭化物系のセ
ラミツクス焼結体は、磁気ヘツドスライダの形状
に切断して仕上げ加工して製造する。 本発明の磁気ヘツドスライダ用材料を得るため
の製造方法及び材料の特性について、実施例によ
り具体的に説明する。 実施例 1 以下の要領で、原料粉末を調製した。 ZrO2成分:Y2O3、MgO、CeOの安定化剤を第1
表の割合で含む部分安定化ZrO2粉末
【表】 平均粒子径 1μm以下 純度 99・9%以上(安定化剤を含めた純度) 酸化物(TiO2、Nb2O5、Ta2O5、Cr2O3、HfO2) 平均粒子径:0.5μm 純度:99.9% 炭化物(TiC、NbC、Cr3C2、ZrC、Mo2C、
WC) 平均粒子径: TiC:1μm、NbC:0.8μm 純度:99.7%以上 上記の各種出発原料を第2表に示す割合に湿式
粉砕混合した後、メタノールを溶媒としてジルコ
ニアボールを使用し24時間湿式混合粉砕した後、
乾燥、整粒して原料粉末を調整した。 この原料粉末を50×50m/m、高さ60m/mの黒
鉛型内に充填して、それぞれ最適の焼結温度1200
〜1750℃で150〜300Kg/cm2の圧力を加え、60分間
保持して、ついで、圧力を除去し放冷することに
より、50×50×5.5m/mの焼結体を得た。各種組
成物の焼結体をダイヤモンド砥石で49×49×5.0
m/mに研削して比重測定を行つた後、更にダイ
ヤモンド砥石で切断あるいは研削して試験片を作
成し、各種試験に供した。 相対密度はアルキメデス法で測定した比重を理
論密度で除して相対密度を求めた。 切断加工性及び耐チツピング性は各試験片を治
具で固定し、これを滑車を介して1Kgの重錘をつ
け、レジンボンドダイヤモンド切断砥石を用い、
重錘の荷重によりダイヤモンド砥石を50m/m長
さに切断する試験を行つた。この切断に要する時
間を測定して加工性を評価した。 また、切断加工時に稜に生じるチツピングの有
無、大きさを顕微鏡で観察して耐チツピング性を
評価した。 なお、加工性は試料No.8(Y2O3部分安定化
ZrO2)の切断所要時間を基準時間とし、基準時
間を各試料No.毎の切断所要時間で除し100倍した
数値を切断加工性として示す。 精密加工性は、デイスクヘツドスライダのトラ
ツク幅に合わせて加工する際に、エツジ部に発生
する微小欠けの度合により、使用上好ましくない
ものをC印、欠け発生がほとんどなく使用上問題
ないものをB印、特に優れているものをA印で示
す。 また、ヘツドとテープ(又はデイスク)の適合
性についての評価は、それぞれの試料をヘツドに
加工し、テープ走行試験を行い再生出力減衰量
(dB)を測定し評価した。テープはγ−Fe2O3
布型媒体(媒体厚み10μm)を用い、定常耐摩耗
状態においてテープをシユーシヤイン走行させ、
103回のシユーシヤイン走行テストでの評価が従
来品と同程度のものをC印(−2dB以下)、優れ
ているものをB印(−2dB〜−1dB)で、さらに
非常に優れているものをA印(−dB〜0)で示
した。 第3表に試験評価結果を示す。 試料No.1〜8は、試験評価結果でZrO2成分量
の影響をみたものである。本願発明品の試料No.4
〜7は、比較例(従来品)より特に強度、精密加
工性、潤滑性に優れていることがわかる。また、
ZrO2量が少ない4(55容量%以下)では強度や靭
性が不足で、これまで多用されてきたAl2O3
TiC系材料と比べてスライジング工程でのチツピ
ングや潤滑性が改善されないことがわかる。 試料No.9〜29は、酸化物/(酸化物+炭化物)
=0.05と一定し、各種酸化物、炭化物、固溶体の
実施例である。本願発明(試料No.10〜12、14〜
16、18〜20、22、24、25、27〜29)はいずれも従
来品と比べ、強度、精密加工性、潤滑性に優れて
いることがわかる。 試料No.30〜34は、3重量%のY2O3で安定化さ
れたZrO2量を70容量%と一定とし、酸化物が
TiO2、炭化物がTiCの場合で、酸化物/(酸化
物+炭化物)の比を0〜0.3と変化させた場合の
試験評価結果である。 試料No.31〜33の場合のように、酸化物/(酸化
物+炭化物)の比が本願発明の0.05〜0.20の範囲
内にあるとき相対密度、硬さも高い。 試料No.35〜37は、各種安定化剤の種類に対する
各種酸化物、炭化物の組合せによる実施例の試験
評価結果である。 いずれの場合も本願発明品は、従来品に比べ精
密加工性、強度、潤滑性に優れていることがわか
る。 以上の試験結果により、本発明の磁気ヘツドス
ライダ用材料は、要求される諸特性を満足してい
ることがわかる。
【表】
【表】
【表】
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の磁気ヘツドスラ
イダ用材料は、磁気ヘツドスライダの耐摩耗性、
機能部材に要求される耐摩耗性をはじめ、精密加
工性、加工能率、高強度、組織の緻密性、記録の
媒体とのなじみ、潤滑性などの諸特性を満足し、
特に精密加工性、強度、潤滑性に優れた特性を有
する磁気ヘツドスライダ用材料であるので、チツ
ピングも少なく微細な加工を行なうことができ、
薄膜磁気ヘツドスライダとして好適なものを得る
ことができるという効果を奏することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Y2O3、MgO、CaO、CeO2の安定化剤の少な
    くとも1種を含有せしめてなる正方晶結晶構造を
    有するZrO255〜90容量%と、 残部が、 TiO2、Nb2O5、Ta2O5、Cr2O3、HfO2の1種
    又は2種以上又はこれらの固溶体である酸化物
    と、 TiC、NbC、TaC、Cr3C2、ZrC、Mo2C、WC
    の1種又は2種以上又はこれらの固溶体である炭
    化物とからなり、且つ、 上記酸化物と炭化物の容量比が、 酸化物/(酸化物+炭化物)=0.05〜0.20 であることを特徴とする磁気ヘツドスライダ用材
    料。
JP61278459A 1986-11-21 1986-11-21 磁気ヘツドスライダ用材料 Granted JPS63134562A (ja)

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