JPH062615B2

JPH062615B2 - 磁気ヘツドスライダ材料

Info

Publication number: JPH062615B2
Application number: JP59278810A
Authority: JP
Inventors: 行雄川口; 雅靖山口
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS61158862A; US4650774A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は、磁気ヘッドスライダ材料に関する。

従来技術とその問題点最近、高密度記録用磁気ヘッドのヘッド磁気回路構成材
料として、高透磁率を有するパーマロイ薄膜が使用され
ている。このような磁気ヘッドのスライダ材料としては
セラミックス材料が一般に用いられているが、その場
合、ＣＳ／Ｓ特性（スライダ摺動面の耐摩耗性）が良好
なこと、緻密な構造で硬度が大きく、かつ切断、溝入
れ、鏡面加工等の各工程において、加工性に優れている
ことなどが要求される。このような要求を満たすものと
して、アルミナ−炭化チタン（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）焼
結体が挙げられる。

例えば、特開昭５５−１６３６６５号に記載のＡｌ_２Ｏ
_３とＴｉＣとの混合物をホットプレス法によって焼成し
て得られるもので、飛行磁気ヘッドのスライダ要素に用
いられるもの、特開昭５６−１４００６６号に記載のAl₂O₃とＴｉＣ
に、酸化イットリウム（固溶体あるいは複合物の構成成
分として含まれる場合もある）または炭化イットリウム
（ダブルカーバイドあるいは複合物の構成成分として含
まれる場合もある）の形でイットリウムを添加して、熱
間等方等圧加圧（ＨＩＰ）方によって得られるもの、特開昭５７−１３５７７２号に記載のＡｌ_２Ｏ_３、Ｔｉ
ＣおよびTiO₂に、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Cr₂O₃、ＺｒＯ_２か
ら選ばれる少なくとも１つの快削性付与剤とY₂O₃とを添
加して、HIP法によって得られるものなどである。

この他に、ＭｏあるいはＷを単体もしくは炭化物の形で
添加して焼成し、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ焼結体を得る方法
も挙げられる。

しかし、以上のような方法で得られたAl₂O₃−ＴｉＣ焼
結体は、いずれも切断加工速度を大きくすると、チッピ
ング発生率が高く、粒脱落しやすくなること、また、鏡
面加工時にも粒脱落しやすいこと等の加工性に問題を残
している。チッピング発生率を低下させるために、セラ
ミック工具材料用のセラミック焼結体では、Ｆｅ族の金
属が単体もしくは酸化物の形で添加されているが、非磁
性でなくなり、磁気ヘッドスライダ材料として用いる場
合に好ましくない事態が生ずる。

従って、このような問題を解消したAl₂O₃−ＴｉＣ焼結
体の開発が望まれている。

「なお、特開昭５７−２０５３７２号には、Ａｌ_２Ｏ_３
−ＴｉＣ系セラミック組成物において、ＭｇＯ，ＳｉＯ
_２，ＣａＯ，ＣｒＯを添加したものが、また、特開昭５
７−８２１７２号には、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系複合磁器
において、ＴｉＮを固溶させ、さらにＣａＯ，ＭｇＯ，
ＳｉＯ_２を添加した薄膜磁器ヘッド用基板磁器が開示さ
れている。また、特開昭５９−７８９７３号には、Ａｌ
_２Ｏ_３が主成分のセラミック材料に導電性材料のＴｉＣ
等を添加し、さらに、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ_２等を添
加した導電性セラミック材料が記載されている。」 II発明の目的本発明の目的は、ＣＳ／Ｓ特性が良好で、緻密な構造を
有し、かつ硬度が大きく、非磁性であり、しかも各工程
において加工性に優れた磁気ヘッドスライダ材料を提供
することにある。

III発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成される。

「すなわち、本発明は、実質的に５〜４０重量％の炭化
チタンとアルミナとの混合物１００重量部と、これに対
し、０．０１〜５重量部の、Ｇａ，Ｂａ，ＣｅおよびＮ
ｂの酸化物の少なくとも１種とを含むことを特徴とする
磁気ヘッドスライダ材料である。」 IV発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の磁気ヘッドスライダ材料には、アルミナ−炭化
チタン焼結体を用いる。

アルミナ−炭化チタン焼結体は、アルミナ(Al₂O₃)の粉
末と炭化チタン（ＴｉＣ）の粉末の混合物に、Ｇａ，Ｂ
ａ，ＣｅおよびＮｂの酸化物から選ばれた少なくとも１
種の含有するものである。

そして、このようなアルミナ−炭化チタン焼結体は、ア
ルミナ(Al₂O₃)の粉末と炭化チタン（TiC）の粉末の混合
物に、一般に、Ｇａ，Ｂａ，Ｃｅ，Ｎｂの酸化物（例え
ば、GaO、CeO₂、Nb₂O₅等）または炭酸化合物（例えば、Ba
CO₃等）から選ばれた少なくとも１種の化合物の粉末を
添加して、焼成してなるものである。すなわち、炭酸化
合物として添加する場合、炭酸化合物は焼結により酸化
物に変化する。

Ａｌ_２Ｏ_３粉末は微粉化することが好ましく、平均粒子
径が０．１〜１μｍ、特に０．４〜０．６μｍであるこ
とが好ましい。

ＴｉＣ粉末は微粉化することが好ましく、平均粒子径が
０．１〜３μｍ、特に０．５〜１．５μｍであることが
好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＣとの混合比率は、Ａｌ_２Ｏ_３が６０
〜９５重量％を占め、これに対応して残りの４０〜５重
量％をＴｉＣが占めることが好ましい。

ＴｉＣが５重量％より少ないと、ＴｉＣの添加効果が小
さく、Ａｌ_２Ｏ_３も粒成長しやすくなり、４０重量％を
越えると、加工性が急激に悪化するからである。Ａｌ_２
Ｏ_３−ＴｉＣ混合物に添加するＧａ，Ｂａ，Ｃｅ，Ｎｂ
の酸化物や炭酸化合物等の粉末の平均粒子径は０．１〜
３μｍ、特に０．５〜１μｍであることが好ましい。

また、添加量はAl₂O₃−ＴｉＣ混合物１００重量部に対
して０．０１〜５重量部、特に１〜３重量部であること
が好ましい。

添加量が０．０１重量部より少ないと、本発明の効果の
実効がなくなり、５重量部を越えると、添加物の焼結体
内における偏在が急激に増すからである。

Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ焼結体は、通常、Ａｌ_２Ｏ_３粉末お
よびＴｉＣ粉末の混合物にＧａ，Ｂａ，Ｃｅ，Ｎｂの酸
化物や炭酸化合物等の粉末を添加混合した後、成形体と
し、非酸化性雰囲気中でホットプレス焼結法により、こ
の成形体を焼結し、放冷して得られる。

この場合の焼結温度は１５００〜１８００℃、特に１６
５０〜１７５０℃が好ましい。

温度が１５００℃より低いと、緻密な焼結体が得られ
ず、１８００℃より高いと、添加物の昇華が増し、表面
層と内部が異構造になるからである。

また、プレス圧力は２００〜３００ｋｇ／ｃｍ²程度で
ある。

非酸化性雰囲気としては、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性
ガス、Ｈ_２、ＣＯ、各種炭化水素等、あるいはこれらの
混合雰囲気、さらには真空等種々のものであってよい。

非酸化性雰囲気にするのは、ＴｉＣの酸化を防止するた
めである。

焼結時間は、一般に１〜３時間である。

なお、焼結に際しては、原料粉末の成形体を非酸化性雰
囲気中（例えば、１２００℃まで真空中、その後はＡｒ
雰囲気中等が好ましい）で予備焼結し、次いでＨＩＰ炉
内でこの予備焼結体を焼結する熱間等方等圧加圧（ＨＩ
Ｐ）法を用いてもよい。予備焼結の温度は１４００〜１
６５０℃、その時間は１〜３時間とするのがよい。ま
た、ＨＩＰ法における温度は１３００〜１５００℃、焼
結時間は１〜５時間、圧力は１０００〜１５００ｋｇ／
ｃｍ^２であり、そしてＡｒ等の不活性雰囲気中で行うこ
とが望ましい。

この場合、室温でＡｒガス等を３００〜４００ｋｇ／ｃ
ｍ²まで加圧し、その後、上記のように加熱により圧力
をかける。

添加したＧａ，Ｂａ，Ｃｅ，Ｎｂの酸化物や炭酸化合物
は、焼結後、ほとんど酸化物として残っているものであ
る。金属の状態で残るのは、結合状態が悪く粒脱落の原
因となり、好結果を得ないが、本発明の焼結体には金属
状態で残らないことがＸ線分析により確認されている。

また、ＴｉＣの一部はＴｉＯ_２に変化していてもよい。

このようにして得られたＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ焼結体は、
ビッカース硬度の高い水準を保持したままで、強度を９
５ｋｇ／ｍｍ^２から７０〜８０ｋｇ／ｍｍ^２に下げるこ
とができ、切断加工性を２倍程度に上げることが可能と
なる。

また、鏡面加工の際、生ずる粒脱落もおこりにくい。

以上、述べてきた磁気ヘッドスライダ材料としてのＡｌ
_２Ｏ_３−ＴｉＣ焼結体は、いわゆる飛行型の磁気ヘッド
の基体ないしスライダのみならず、フロッピーヘッドな
どのスライダや各種ダミーブロック等に適用することが
できる。

Ｖ発明の具体的作用効果本発明によれば、炭化チタン５〜４０重量％と、アルミ
ナとを含む混合物１００重量部に対し、Ｇａ，Ｂａ，Ｃ
ｅ，Ｓｒの酸化物や炭酸化合物等を酸化物の形で０．０
１〜５重量部含有するように添加しているため、ＣＳ／
Ｓ特性が良好で、緻密な構造を有し、かつ硬度が大き
く、非磁性であり、しかも各工程において加工性に優れ
た磁気ヘットスライダ材料が得られる。

VI発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明の効果をさ
らに詳細に説明する。

実施例平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３（純度９９．９％）粉
末と平均粒径０．７μｍのＴｉＣ（純度９９％、炭素含
有量１９％以上でその１％以下は遊離コクエンである）
とを重量比で７：３の割合で混合したもの１００重量部
に対して、各種添加物（表１）を、表１に示すような割
合で添加し、ボールミルにより２０時間湿式混合を行っ
た。

混合したスラリーを乾燥造粒し、内径７７ｍｍの黒鉛型
に充填した。これを真空雰囲気中で１時間、焼結温度１
５００〜１８００℃プレス圧力２００〜３００ｋｇ／ｃ
ｍ^２でホットプレス焼結を行った。

冷却後、それぞれの焼結体を型から取り出し、＃２００
ダイヤモンド砥石にて加工し、３インチφ、４ｍｍ厚の
試料（表１）を作製した。

また、添加物を混入しない試料３０１も上と同様に作製
した。

上記の試料１０１、１０２、１０５〜１１０、２０１〜
２０９および３０１について、特性の表１に示す。

特性の評価方法は下記のとおりである。

（１）鏡面加工性各試料をグリーンカーバイド（ＧＣ）砥粒でラップ加工
した後、ダイヤモンド砥粒でポリシング加工し、２次電
子像の回折および表面あらさ計により粒脱落の有無を調
べた。

また、Ｘ線マイクロアナライザーを用いてＸ線像を得、
表面の分析を行い、脱落部の組成を調べた。

（２）磁性試料振動型マグネトメータ（ＶＳＭ）により磁性の有無
を調べた。

（３）切断加工性（ａ）切断性（定圧切断実験）１軸スラストベアリングの上にガラスを接着し、その上
に試料（幅３０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を接着し、この試料
を５００ｇおよび１０００ｇのおもりで引っぱり、ダイ
ヤモンド切断砥石で切断加工したときの切断速度を測定
した。

（ｂ）チッピング発生（定速切断実験）定速送り（２５ｍｍ／ｍｉｎ）により、ダイヤモンド切
断砥石で切断加工したとき、切断面から１０μｍ以上の
深さのチッピングの発生率（幅３０ｍｍ、厚さ４ｍｍの
試料について３０ｍｍあたりの発生率）を顕微鏡（２０
０倍）で調べた。

５個以内を○、５〜１０個を△、それ以上を×で表わ
す。

（４）ＣＳ／Ｓ特性（耐摩耗性）試料の薄膜素子を一括形成してスライダ形状に加工し、
磁気ヘッドについてコンタクトスタート／ストップを２
万回繰り返した時の摩耗の程度（μｍ）を調べた。

表１より、本発明の試料は、鏡面加工性、切断加工性お
よびＣＳ／Ｓ特性のいずれについても優れていることが
わかる。また、非磁性であるので、磁気ヘッドスライダ
材料として適していることもわかる。

なお、本発明の試料はビッカース硬度も高い値であっ
た。

以上より、本発明の効果は明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に、５〜４０重量％の炭化チタンと
アルミナとの混合物１００重量部と、これに対し、０．
０１〜５重量部の、Ｇａ，Ｂａ，ＣｅおよびＮｂの酸化
物の少なくとも１種とを含むことを特徴とする磁気ヘッ
ドスライダ材料。
【請求項２】５〜４０重量％の炭化チタンとアルミナと
を含む混合物１００重量部に対し、Ｇａ，Ｂａ，Ｃｅお
よびＮｂの酸化物および／または炭酸化合物から選ばれ
た少なくとも１種の化合物を、前記酸化物として０．０
１〜５重量部含有するように添加して焼成したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッドスラ
イダ材料。