JPH05105505A - セラミツクス材料 - Google Patents

セラミツクス材料

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JPH05105505A
JPH05105505A JP3297884A JP29788491A JPH05105505A JP H05105505 A JPH05105505 A JP H05105505A JP 3297884 A JP3297884 A JP 3297884A JP 29788491 A JP29788491 A JP 29788491A JP H05105505 A JPH05105505 A JP H05105505A
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JP
Japan
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silicon carbide
ceramic material
carbide particles
tic
slider
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Withdrawn
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JP3297884A
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English (en)
Inventor
Otojiro Kida
音次郎 木田
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】重量%でTiC 15〜60%、残部Al2
3 を主成分とし、特定寸法の炭化珪素粒子を3〜40%
含有せしめたセラミックス材料。 【効果】磁気ヘッド用基板材料として適したもので、摺
動性、耐摩耗性、破壊靭性に優れ、電気的性質としても
比抵抗が小さく摩擦帯電性も小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス材料、特
には耐久性、耐摩耗性に優れた磁気ヘッド用基板セラミ
ックス材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年磁気ディスク装置の分野において増
大する高記録密度化の要請に応えるため、薄膜磁気ヘッ
ドが急速に普及しつつある。薄膜磁気ヘッドはセラミッ
クス製スライダー(基板)の後端面に磁気信号の記録再
生を行う薄膜素子が形成された構造を有しており、スラ
イダーが磁気ディスクの高速回転(20〜40m/s)
によって発生する空気層流に乗って磁気ディスク面上に
わずかに浮上(0.2〜4μm)することを利用し磁気
ディスクに対して記録の書き込み、読み取りを行う機能
を有する。したがってスライダーは磁気ディスク回転の
起動、停止時は十分な空気層流が得られないため必ず磁
気ディスクと摺動し、いわゆるコンタクト・スタート・
ストップ(CSS)動作を行う。さらにスライダーは定
常浮上中であっても振動や塵埃の介入などの外的要因に
よって浮上高さや浮上姿勢が乱れることが避けられな
い。
【0003】記録密度を大きくするために浮上高さは一
層小さくなりつつあるため、このような乱れによりスラ
イダーが高速回転中の磁気ディスクと衝突する回数がま
すます増大してきている。
【0004】これらのことからCSS性能を向上させる
ためには、磁気ヘッドのスライダーの摺動性を高めるこ
とが重要である。更にスライダーの表面が平滑で気孔が
存在しないこと、耐摩耗性が良いこと等が必要である。
【0005】又、磁気ヘッドは上に述べた如く、磁気デ
ィスクと接触摺動する時に摩擦帯電する。この帯電量が
過度に大きくなると磁気トランスジューサーの信号巻線
にノイズが発生したり、磁気ヘッドの浮上量が変わった
りする恐れがある。そこで摩擦帯電のできるだけ生じな
い材料で磁気ヘッドのスライダーを構成することが望ま
しい。
【0006】更に磁気ヘッドのスライダーは例えば特開
昭55−163665に示されているように極めて複雑
な構造をしているのであるが、このような複雑な構造の
磁気ヘッドを生産性良く作るには、スライダー構成材が
機械加工性に優れていることが必要である。即ち加工時
の切削抵抗の少ないことや切削ブレード等への目づまり
のないことやクラックやチッピングの生じないことが重
要である。
【0007】従来のスライダー材料としては薄膜素子の
形成性が良好な点からAl2O3系セラミックが広く知られ
ており、改良提案も多い。例えば特開昭61−1588
62、特開昭60−231308、特開昭60−183
709及び特開昭60−179923等に示されたもの
がある。
【0008】これらはいずれも Al2O3粒子を主とし、Ti
C 粒子とその他の添加粒子からなっており、加工性が良
好で複雑な形状のものを加工した際、クラックやチッピ
ングを生じることなく耐摩耗性に優れると記載されてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の A
l2O3とTiC とからなるスライダーは、スライダーの重要
な性能であるCSS性、特に摺動特性に劣っている。又
Al2O3は電気絶縁性が高いので電気抵抗を小さくして静
電性を下げるため、導電性の TiCを多く含有する必要が
ある。ところが TiCは高硬度であるところから TiC含有
量を多くすると摺動特性が悪くなる。又加工性は複雑な
形状のものを加工した際のクラックやチッピングも少な
くなく、加工歩留を落としており、より摺動特性、耐摩
耗性、機械加工性、特に靭性の向上が強く望まれてい
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、セラミックス材料、特
にはスライダーとして好適な薄膜磁気ヘッド用基板材料
を提供するものである。即ち本発明は、重量%で、TiC
15〜60%含み、残部 Al2O3を主成分とし、大きさが
5〜20μmの炭化珪素粒子およびまたは最大径5〜5
0μm、厚さが最大径の1/3である板状炭化珪素(粒
子)を含むことを特徴とするセラミックス材料を提供す
るものである。以下本発明を磁気ヘッド用基板(スライ
ダー)材料を例にとって説明する。
【0011】本発明の好ましい態様は、炭化珪素粒子の
含有量が原料中に重量%(以下同じ)で3〜40%であ
ることであり、他の好ましい態様は磁気ヘッド用基板材
料としての用途である。なおこの板状の炭化珪素(粒
子)は、炭化珪素の製法であるアチソン法を用い SiO2
+Cにより直接通電して長時間合成されてできる単結晶
炭化珪素として容易に得ることができる。
【0012】本発明に用いられる炭化珪素粒子の定義を
図1で説明する。一般形状の炭化珪素粒子は通常の粉粒
状のものであるが、やや長いものの場合には、これも含
め図1(a)に示すように短軸径d(2本の平行線で挟
み最小間隙となるときの間隙)の大きさが5〜20μm
のものとして定義される。又板状炭化珪素粒子も本発明
において好ましいものであり、図1(b)にもとづいて
説明すると、最大径φ(5〜50μm)は粒子の大きさ
を示し、厚さtがその最大径の1/3以下のものとして
定義されるものである。
【0013】本発明において、主成分であるTiC と Al2
O3は重量%で前者が15〜60%、後者が残部の割合で
ある。これらの限定理由は、TiC が多すぎると高硬度で
あるため磁気ヘッド用基板としての摺動特性が悪くなる
ためであり、少なすぎてもAl2O3 が電気絶縁性が高いの
で電気抵抗が高くなり帯電防止ができなくなるためであ
り、望ましい割合は TiC20〜50%、残部 Al2O3であ
る。
【0014】本発明は原料配合としては Al2O3−TiC を
主成分とし、これに大きさが5〜20μmの炭化珪素粒
子を3〜40%、好ましくは10〜30%となるように
加えて混合粉末を形成し、又最大径が5〜50μm好ま
しくは10〜40μm、厚さが最大径の1/3以下で板
状をなす炭化珪素粒子を3〜40wt%、好ましくは1
0〜30%となるように加えて混合粉末を形成すること
が望ましい。勿論焼成後に Al2O3、TiC および特定の S
iCとなるような原料として配合することもできる。
【0015】本発明で炭化珪素粒子の大きさや添加量は
大きさが5μmより小さいと破壊靭性の改善効果が認め
られず、20μmより大きいと得られるセラミックス焼
結体の密度は低く緻密化は達成されない。又板状炭化珪
素粒子の大きさや添加量は炭化珪素粒子と同様に5μm
より小さいと破壊靭性の効果が認められず、50μmよ
り大きいとセラミックス焼結体の密度は低く緻密化しな
い。好ましくは10〜40μmである。炭化珪素粒子又
は板状炭化珪素粒子の添加量は3%より少ないと破壊靭
性の効果が十分認められず、40%より多いと得られる
焼結体の密度が低く十分の緻密化は達成されない。
【0016】本発明における焼結体は、構成相としては
母材としてのコランダム、炭化チタニウムに靭性強化材
としての炭化珪素粒子又は板状炭化珪素粒子で構成され
る。この場合原料中に不純物として少量の他の成分が存
在しても構わない。又これらAl2O3 −TiC セラミックス
に焼結助剤として Y2O3 等を含有させることはより緻密
化に好ましい。
【0017】本発明において、その他の成分が本発明の
目的、効果を損なわない程度において存在していても勿
論差支えないが、一般には0.5%以下、特には0.1
%以下にすることが望ましい。
【0018】本発明はこれらの構成成分によって構成さ
れるべき混合粉末によりホットプレスを使用し、又はC
IPにより成形され、真空又は非酸化雰囲気中で焼成を
行うが、常圧焼結や予備焼成HIP( Sinter −HI
P)やカプセルHIP(カプセル中に封入)でも同様の
結果が得られる。
【0019】焼結温度は1600〜1900℃が好まし
く、焼結温度が1900℃以上になると炭化珪素の分解
が起こりやすくなり、焼結温度が上記範囲より低いと密
度が低くなり緻密な焼結体は得られない。
【0020】
【作用】本発明における Al2O3−TiC セラミックスに添
加された長い棒状の炭化珪素粒子や板状炭化珪素粒子は
これらが Al2O3−TiC セラミックス中に焼結固定される
と炭化珪素の長さ方向に対して直交する方向の亀裂の伸
長を食い止める効果があり、従って炭化珪素が焼結体中
に均一に分散されたものはあらゆる方向の亀裂を食い止
め破壊靭性が向上するものと考えられる。
【0021】又 SiCは摺動部材として広く用いられ記録
媒体とのなじみもよく潤滑性を良くするとともに、高い
熱伝導率をもつ SiCの添加によりスライダーである基板
材料として必要な放熱性を向上させる機能をも有するも
のと考えられる。
【0022】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて説明する。
【0023】原料として Al2O3(純度99.9wt%、
平均粒径0.5μm)、 TiC粉末(純度99%、平均粒
径1μm)と炭化珪素粉末(純度99.9%、大きさが
5〜20μm)又は板状炭化珪素粒子(純度99%、最
大径5〜50μm、厚みが最大径の1/3以下)粉末を
所定の割合に配合し、ボールミルにてエタノール溶媒で
ナイロンボールを用いて2時間混合した。この混合粉末
をエバポレーターにて乾燥し、エタノールを抽出した。
乾燥粉末を解砕し篩目間隙150μmの大きさの篩にか
けて成形用粉末とした。
【0024】この粉末をホットプレスの黒鉛鋳型内に充
填し圧力350kg/cm2 、温度はそれぞれ1600
〜1900℃、Ar雰囲気下で1時間ホットプレスし、6
0mmφ×厚み5mmの焼結体を得た。
【0025】焼結体の物性として密度はアルキメデス法
により測定し、理論密度を除して相対密度を求め、曲げ
強度は JIS R 1601 「ファインセラミックスの曲げ試験
法」に従って測定した。
【0026】又破壊靭性はSEPB法( Single Edge P
re-Cracked Beam 法)により測定した。即ち JIS R 160
1 に準拠した試料を用意しビッカース圧子圧入により圧
痕をつけた後、予亀裂を入れるための荷重を加え、イヤ
ホンでポップイン(Pop−In)を検知した。続いて
予亀裂長さを測定するために着色を行い、そして曲げ試
験を行って破断荷重を測定した。破断試料の予亀裂長さ
を測定した後、破壊靭性の算出式により破壊靭性を求め
た。ビッカース硬度は曲げ試験片の鏡面研磨面を用い荷
重300gにてビッカース硬度計により測定した。比抵
抗の測定は曲げ試験片を用い、4端子法にて測定した。
【0027】上記と同様な方法にて製作した60mmφ
×厚み5mmの焼結体で磁気ヘッドスライダーとしての
評価試験を行った。
【0028】得られた焼結体を鏡面研磨してダイヤモン
ド切断砥石で切断し、角部の微細なチッピングを顕微鏡
にて観察することにより行った。このチッピング試験は
幅0.28mm及び直径52mmのレジノイド砥石(3
0μmのダイヤ砥粒を有するカッター)を用い、切込み
0.3mm,送り量5mm/secで実施した。チッピ
ング深さが2μmを越えない場合実質的にスライダー品
質に影響を及ぼさず満足すべき品質を維持するもので、
これを○で示し、2μmを越える場合は△及び著しいチ
ッピングの場合は×として示した。
【0029】又摺動性及び耐摩耗性は焼結体から実際の
薄膜磁気ヘッド形状に切り出し、磁気ディスクと接触さ
せてディスクを回転させるCSS試験により特性を評価
した。摺動性はディスクとヘッドのCSS試験により摩
擦係数を求め、摩擦係数が0.5より小さいものを○で
示し、摩擦係数が0.5より大きいものは△及び著しく
大きい場合は×として示した。耐摩耗性はCSS試験を
10000回繰返し、磁気ヘッドスライダーの摺動面の
傷の有無について評価した。比較例として Al2O3−30
%TiC 基板を用いて比較した。それぞれの結果を表1、
表2に示した。
【0030】表1、表2の結果から示されるように本発
明は高密度で比抵抗が小さく硬度も高く、破壊靭性は A
l2O3−TiC 基板に比べ約2倍に向上している。曲げ強度
は若干低下しているが磁気ヘッドスライダーとしては問
題はない。
【0031】磁気ヘッドスライダーとしての評価では鏡
面にした場合の気孔はほとんど観察されず緻密化してお
り、耐チッピング性、耐摩耗性、摺動特性は Al2O3−Ti
C 基板と比べ良好であり、スライダーとして最適なもの
である。
【0032】
【表1】
【0033】(注1)SiC粒子の寸法 (μm) 実施例1〜12および比較例は大きさ、 実施例13〜18は板状粒子の最大径×厚さ
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】本発明の薄膜磁気ヘッドスライダー用基
板として好適なセラミックス材料は、Al2O3 −TiC を主
相とし、これに靭性強化材としての特定の炭化珪素粒子
または板状炭化珪素粒子が均一に分散されたものであ
り、摺動性、耐摩耗性、耐破壊靭性、機械加工性に優
れ、且つ比抵抗が小さく摩擦帯電性が小さいという優れ
た技術的長所を有するものである。
【0036】なお、本発明材料は、表1、2に示す特性
のほかに、耐熱性、耐酸化性、耐食性、耐薬品性にも優
れているので、磁気ヘッド用基板材料ばかりでなく、電
気部材、精密機械部材、耐食部材等としても使用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明基板材料中の炭化珪素粒子及び板状炭化
珪素粒子の寸法を定義する説明図。
【符号の説明】
1 炭化珪素粒子 d 短軸径の大きさ φ 最大径の大きさ t 厚さ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、TiC 15〜60%、残部 Al2O3
    を主成分とし、大きさが5〜20μmの炭化珪素粒子お
    よびまたは最大径が5〜50μm厚さが最大径の1/3
    以下の板状炭化珪素を含むことを特徴とするセラミック
    ス材料。
  2. 【請求項2】請求項1において炭化珪素粒子およびまた
    は板状炭化珪素を重量比で3〜40%含むことを特徴と
    するセラミックス材料。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、構成相
    がコランダム、炭化チタニウム、炭化珪素からなる磁気
    ヘッド用基板材料であるセラミックス材料。
JP3297884A 1991-10-18 1991-10-18 セラミツクス材料 Withdrawn JPH05105505A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10132505C2 (de) * 2001-07-05 2003-07-03 Wacker Chemie Gmbh Keramischer Formkörper aus Siliciumcarbid, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107