JPH07237964A - Nonmagnetic ceramics for record reproducing head and production thereof - Google Patents

Nonmagnetic ceramics for record reproducing head and production thereof

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JPH07237964A
JPH07237964A JP6029864A JP2986494A JPH07237964A JP H07237964 A JPH07237964 A JP H07237964A JP 6029864 A JP6029864 A JP 6029864A JP 2986494 A JP2986494 A JP 2986494A JP H07237964 A JPH07237964 A JP H07237964A
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Abstract

PURPOSE:To obtain the nonmagnetic ceramics with its deformation during processing suppressible, low in the load thereon during processing, large in the amount of processing per unit time, low in the unevenness after processed, and excellent in slidability with low adsorptive force or frictional force to disks. CONSTITUTION:This ceramics is composed mainly of 1-95vol.% of aluminum boride and 99-5vol.% of alumina and, pref. containing 0.1-5 pts.wt., based on 100 pts.wt. of the chief component, of zirconia. This ceramics can be obtained by hot press or hot hydrostatic pressure treatment of mixed powder comprising 1-95vol.% of aluminum boride <=2mum in feedstock average particle diameter and 99-5vol.% of alumina, a molded form or sintered compact thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、薄膜磁気ヘッ
ド用セラミック基板、各種磁気ヘッド用スライダー、磁
気ヘッドのスペーサ、磁器記録用テープガイド等に使用
される記録再生ヘッド用非磁性セラミックスおよびその
製造方法に関するものであり、材料自体が大きな硬度、
ヤング率を有することから高い加工精度のヘッドを作製
でき、信頼性の優れた情報記録装置を提供できるととも
に、高密度化された記録媒体である記録ディスク及び記
録テープ等との摩擦力や吸着力が小さい記録再生ヘッド
用非磁性セラミックスおよびその製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to non-magnetic ceramics for recording / reproducing heads used for, for example, ceramic substrates for thin film magnetic heads, sliders for various magnetic heads, spacers for magnetic heads, tape guides for porcelain recording, etc. It relates to the manufacturing method, the material itself has a large hardness,
Since it has a Young's modulus, it can manufacture a head with high processing accuracy, can provide an information recording device with excellent reliability, and can also provide a frictional force and an attractive force with respect to a recording medium and a recording tape, which are high-density recording media. The present invention relates to a non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head having a small value and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】近年においては、磁気記録の高密度化は急
速な進歩を遂げているが、この高密度化に伴い、ハード
ディスク、8mmVTR、電子スチルカメラ、ビデオフ
ロッピィーやデジタルオーディオ等の高保磁力媒体の記
録再生用磁気ヘッドとして、従来のフェライト等を使用
した磁気ヘッドに代わって、磁性薄膜を利用した磁気記
録の高密度化に好適な薄膜ヘッドが注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the densification of magnetic recording has made rapid progress. With this densification, high coercive force media such as a hard disk, an 8 mm VTR, an electronic still camera, a video floppy and a digital audio have been developed. As a magnetic head for recording / reproducing, a thin film head suitable for increasing the density of magnetic recording using a magnetic thin film has been attracting attention, in place of a conventional magnetic head using ferrite or the like.

【0003】磁性薄膜を利用した薄膜ヘッドは、例えば
以下のようにして作製される。先ず、直径6インチない
し直径3インチの基板の表面にアルミナのスパッタ膜を
絶縁膜として形成した後、このアルミナ膜の上面にリソ
グラフィ技術を用い数千個のトランスデューサを形成す
る。トランスデューサを形成した基板上に再び絶縁性ア
ルミナ膜を形成する。そして、スライダーとしての研磨
代を考慮して、基板から個々の磁気ヘッドを切り出すこ
とにより得られる。個々の薄膜ヘッドを含むバー材を切
り出した後、そのバー材の一面が摺動面として研磨加工
される。
A thin film head using a magnetic thin film is manufactured, for example, as follows. First, a sputtering film of alumina is formed as an insulating film on the surface of a substrate having a diameter of 6 inches to 3 inches, and then thousands of transducers are formed on the upper surface of the alumina film by using a lithography technique. An insulating alumina film is formed again on the substrate on which the transducer is formed. Then, it is obtained by cutting out individual magnetic heads from the substrate in consideration of the polishing allowance as the slider. After the bar material including the individual thin film heads is cut out, one surface of the bar material is polished as a sliding surface.

【0004】ところで、近年では、ウインチェスター型
の磁気ヘッドの記録密度の向上と共に、ディスク表面か
らの磁気ヘッドの浮上量はサブミクロン以下と小さくな
りつつあるが、磁気ディスクの内周及び外周における周
速の違いからスライダーの浮上量が変化する。この浮上
量の変化を小さくするために、浮上面に従来の正圧部を
設けるだけでなく、摺動面の一部に微小な溝(凹部)を
形成して負圧部を形成し、ディスクの内外周でヘッドの
浮上量を一定化することが提案されている。
By the way, in recent years, as the recording density of the Winchester type magnetic head has been improved, the flying height of the magnetic head from the disk surface has been reduced to submicron or less. The flying height of the slider changes due to the difference. In order to reduce this change in the flying height, not only the conventional positive pressure portion is provided on the air bearing surface, but also a minute groove (recess) is formed in a part of the sliding surface to form a negative pressure portion. It has been proposed to make the flying height of the head constant at the inner and outer circumferences.

【0005】従って、上記のような理由から、基板から
切り出されたバー材の一面である摺動面を研磨した後、
この摺動面に溝(凹部)を形成する。この溝は、一般的
には機械加工されるが、その他数μmの溝を有する負圧
スライダーを形成する場合はイオンビームによるミリン
グ、反応性イオンミリング、ケミカルエッチング等で加
工される。
Therefore, for the above reasons, after polishing the sliding surface which is one surface of the bar material cut out from the substrate,
Grooves (recesses) are formed on this sliding surface. This groove is generally machined, but when forming a negative pressure slider having a groove of several μm, it is processed by ion beam milling, reactive ion milling, chemical etching or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする問題点】従来の薄膜ヘッドで
は、上記切り出し加工の際にスライダー用バー材に長さ
50mm当たり数ミクロンの反りが生じ、摺動面にある
磁気ギャップデプス(スロートハイト)の変化も数ミク
ロンとなるものの、再生記録に関する電気特性への影響
は少なかった。
In the conventional thin film head, the bar material for the slider is warped by a few microns per 50 mm in length during the above cutting process, and the magnetic gap depth (throat height) on the sliding surface is increased. Although the change in the value was about a few microns, the influence on the electric characteristics for reproduction and recording was small.

【0007】しかしながら、さらに高密度記録用の磁気
ヘッドでは、この反りによるギャップデプスのばらつき
は電気特性の低下の原因となる。そのため、スライダー
用バー材を切り出した状態での反りは長さ50mm当た
りサブミクロン以下が必要となる。高密度記録用の磁気
ヘッド等には、従来スライダー材料としてアルミナ・炭
化チタン系材料が使用されているが、この材料系では、
スライダー用バー材を切りだした状態での反りをある程
度小さくすることはできるが、ダイヤモンド砥石による
切断加工時の負荷が大きく、短時間で精度良く切断加工
することが困難であるとの問題があった。
However, in a magnetic head for higher density recording, variations in the gap depth due to the warp cause deterioration of electrical characteristics. Therefore, the warp when the slider bar material is cut out needs to be submicron or less per 50 mm in length. Alumina / titanium carbide-based materials have been conventionally used as slider materials for magnetic heads for high-density recording, etc.
Although it is possible to reduce the warpage when the slider bar material is cut out to some extent, there is a problem that it is difficult to perform accurate cutting in a short time because the load when cutting with a diamond grindstone is large. It was

【0008】更に、スライダー用バー材に溝を形成する
際には、イオンミリング等で摺動面の微細加工をする必
要もあるが、量産および精度という観点から、加工時間
と加工面の均一性は製造上重要な特性である。しかし、
従来のアルミナ・炭化チタン複合材料ではイオンミリン
グ後の加工面の凹凸も大きいという問題があった。即
ち、近年においてはイオンミリング後の加工面凹凸の小
さな材料が要求されている。
Further, when the groove is formed in the slider bar material, it is necessary to finely process the sliding surface by ion milling or the like, but from the viewpoint of mass production and accuracy, the processing time and the uniformity of the processed surface are required. Is an important property in manufacturing. But,
The conventional alumina / titanium carbide composite material has a problem that the processed surface after ion milling has large irregularities. That is, in recent years, there has been a demand for a material having small irregularities on the processed surface after ion milling.

【0009】また、従来のアルミナ・炭化チタンからな
る薄膜ヘッド用スライダー材料では、ディスクとの吸着
力や摩擦力が大きく、ヘッドクラシュ等の故障の原因と
なり情報記録装置の信頼性を著しく低下させるという問
題があった。磁気ヘッドの信頼性を高める為にも、磁気
ヘッドとディスクの間に発生する摩擦力や吸着力の小さ
な、摺動特性の優れた材料が要求されていた。
Further, the conventional thin-film head slider material made of alumina / titanium carbide has a large attraction force and frictional force with the disk, which causes failure of the head crush or the like, and significantly reduces the reliability of the information recording apparatus. There was a problem. In order to improve the reliability of the magnetic head, there has been a demand for a material having a small sliding force and a small frictional force or an attractive force generated between the magnetic head and the disk.

【0010】このような記録ディスクと記録または及び
再生ヘッドとの摩擦力や吸着力を軽減するために、ヘッ
ドの浮上面にクラウン等を形成して吸着力を軽減するこ
とが提案されているが、このクラウンの大きさは数ナノ
メータであり、これを精度良く作製するには加工治具、
装置の高精度化等が必要であり、この点から安価なヘッ
ドの量産を困難なものとしていた。
In order to reduce the frictional force and the suction force between the recording disk and the recording / reproducing head, it has been proposed to reduce the suction force by forming a crown or the like on the air bearing surface of the head. , The size of this crown is a few nanometers.
It is necessary to improve the accuracy of the device, which makes it difficult to mass-produce inexpensive heads.

【0011】本発明は、バー材切り出し時や研磨加工時
等における変形を抑制できるとともに、微細加工が可能
で、研削加工時の負荷が小さく、イオンミリング等の微
細加工後の凹凸も小さく、さらに、ディスクとの吸着力
や摩擦力が小さく摺動特性に優れた非磁性セラミックス
およびその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention can suppress deformation during cutting of a bar material, polishing, and the like, fine processing is possible, a load during grinding is small, and unevenness after fine processing such as ion milling is small. An object of the present invention is to provide a non-magnetic ceramic having a small attraction force and a frictional force with a disk and excellent in sliding characteristics, and a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の問
題点に対して検討した結果、ヘッド用非磁性材料では、
材料自体のヤング率を大きくすることにより、スライダ
ー用バー材の加工時の変形を抑制することができ、微細
加工が容易であることを知見した。また、記録再生ヘッ
ド用非磁性セラミックスを、ホウ化アルミニウムを1〜
95体積%と、アルミナ99〜5体積%とから構成する
ことにより、加工負荷が小さく、イオンミリング等にお
ける微細加工後の加工面の凹凸が小さく、微細加工が容
易で、ディスクとの吸着力や摩擦力が小さく摺動特性に
優れた材料を得ることができることを見出し、本発明に
至った。
As a result of studying the above-mentioned problems, the present inventor found that in the non-magnetic material for head,
It has been found that by increasing the Young's modulus of the material itself, it is possible to suppress deformation of the slider bar material during processing, and it is easy to perform fine processing. In addition, the non-magnetic ceramics for the recording / reproducing head is made of aluminum boride as
By being composed of 95% by volume and 99 to 5% by volume of alumina, the processing load is small, the unevenness of the processed surface after fine processing such as ion milling is small, the fine processing is easy, and the adsorption force with the disk The inventors have found that a material having a small frictional force and excellent sliding characteristics can be obtained, and have completed the present invention.

【0013】即ち、本発明の非磁性セラミックスは、ホ
ウ化アルミニウムを1〜95体積%と、アルミナ99〜
5体積%とからなるもので、ホウ化アルミニウムを1〜
95体積%と、アルミナ99〜5体積%とからなる主成
分と、この主成分100重量部に対して、ジルコニアを
0.1〜5重量部含有することが望ましい。この非磁性
セラミックスは、原料の平均粒径が2μm以下のホウ化
アルミニウム1〜95体積%、アルミナを99〜5体積
%含有する混合粉末、またはこの混合粉末の成形体、或
いは混合粉末の焼結体をホットプレスまたは熱間静水圧
処理することにより作製される。
That is, the non-magnetic ceramic of the present invention contains aluminum boride in an amount of 1 to 95% by volume and alumina 99 to 99% by volume.
5% by volume of aluminum boride and
It is desirable to contain 0.1 to 5 parts by weight of zirconia based on 100 parts by weight of the main component composed of 95% by volume and 99 to 5% by volume of alumina. This non-magnetic ceramic is a mixed powder containing 1 to 95% by volume of aluminum boride and 99 to 5% by volume of alumina, the raw material of which has an average particle size of 2 μm or less, a compact of the mixed powder, or sintering of the mixed powder. It is made by hot pressing or hot isostatic pressing the body.

【0014】ここで、ホウ化アルミニウムおよびアルミ
ナを上記の比率に限定したのは、ホウ化アルミニウムが
1体積%よりも少ないと(アルミナが99体積%よりも
多いと)、ヤング率が低下し、バー材の切り出し等の加
工時に変形し、スライダーの浮上面を精度良く平面に加
工することが困難となるとともに、焼結性が低下し、1
μm以上のポアが存在するようになるからである。また
ホウ化アルミニウムが95体積%を越えると(アルミナ
が5体積%よりも少なくなると)、ヤング率が低下する
とともに、焼結体の緻密化が困難になるからである。特
に、焼結性という点から、ホウ化アルミニウムは10〜
60体積%、アルミナは90〜40体積%含有すること
が望ましく、摺動性という点から、ホウ化アルミニウム
は10〜50体積%、アルミナは90〜50体積%含有
することが望ましい。
Here, aluminum boride and alumina are limited to the above-mentioned ratios because when aluminum boride is less than 1% by volume (alumina is more than 99% by volume), Young's modulus is lowered, It deforms during processing such as cutting out the bar material, making it difficult to process the air bearing surface of the slider into a flat surface with high accuracy, and reducing sinterability.
This is because pores with a size of μm or more will be present. If aluminum boride exceeds 95% by volume (alumina content is less than 5% by volume), the Young's modulus decreases and it becomes difficult to densify the sintered body. Especially, from the viewpoint of sinterability, aluminum boride is
It is desirable to contain 60% by volume and 90 to 40% by volume of alumina, and from the viewpoint of slidability, it is desirable to contain 10 to 50% by volume of aluminum boride and 90 to 50% by volume of alumina.

【0015】ホウ化アルミニウムとしてはAlB2 、A
lB12、AlB10、或いはこれらの混合物が望ましい。
このホウ化アルミニウムには、微量の不可避不純物を含
有することがある。
As aluminum boride, AlB 2 , A
1B 12 , AlB 10 , or mixtures thereof are preferred.
This aluminum boride may contain a trace amount of unavoidable impurities.

【0016】そして、本発明の非磁性セラミックスは、
ホウ化アルミニウムとアルミナからなる主成分100重
量部に対して、ジルコニアを0.1〜5重量部含有する
ことが望ましいが、これはジルコニアを添加することで
機械加工時のチッピング特性を改善し、平坦な摺動面を
得ることができるからである。ここで、主成分に対して
ジルコニアを0.1〜5重量部含有したのは、ジルコニ
アが0.1重量部よりも少ない場合には、ダイヤモンド
ホイールによる加工、或いは溝加工で作製したエッジ部
が欠け易く、5重量部よりも多い場合には、材料のヤン
グ率が低下する傾向にあり好ましくないからである。ホ
ウ化アルミニウムとアルミナからなる主成分100重量
部に対するジルコニア量は、焼結性という点からは2〜
5重量部、さらには耐チッピング特性という点からは
0.1〜3重量部含有することが望ましい。
The non-magnetic ceramic material of the present invention is
It is desirable that 0.1 to 5 parts by weight of zirconia is contained with respect to 100 parts by weight of the main component consisting of aluminum boride and alumina. This is because the addition of zirconia improves chipping characteristics during machining, This is because a flat sliding surface can be obtained. Here, 0.1 to 5 parts by weight of zirconia is contained with respect to the main component, because when the amount of zirconia is less than 0.1 parts by weight, the edge portion produced by diamond wheel processing or groove processing is This is because it is apt to chip, and when the amount is more than 5 parts by weight, the Young's modulus of the material tends to decrease, which is not preferable. The amount of zirconia with respect to 100 parts by weight of the main component composed of aluminum boride and alumina is 2 to 100 from the viewpoint of sinterability.
5 parts by weight, more preferably 0.1 to 3 parts by weight from the viewpoint of chipping resistance.

【0017】また、本発明の非磁性セラミックスは、ヤ
ング率は400GPa以上であることが望ましい。ヤン
グ率は400GPaよりも少ない場合には、例えば、ス
ライダー用バー材の切り出し等の加工時の変形が大きく
なる傾向があるからである。
The Young's modulus of the non-magnetic ceramic material of the present invention is preferably 400 GPa or more. This is because when the Young's modulus is less than 400 GPa, for example, the deformation during processing such as cutting out the slider bar material tends to increase.

【0018】このヤング率は切り出し等の加工時の変形
を抑制するという点からは420GPa以上であること
が特に望ましい。
It is particularly desirable that the Young's modulus be 420 GPa or more from the viewpoint of suppressing deformation during cutting and other processing.

【0019】本発明の非磁性セラミックスは、アルミナ
とホウ化アルミニウムを主成分とするものであるが、周
期律表第4a族元素の炭化物或いは硼化物,SiC,B
4 Cを30重量%以下含有しても良い。
The non-magnetic ceramics of the present invention are mainly composed of alumina and aluminum boride, and are carbides or borides of elements of Group 4a of the periodic table, SiC, B.
4 C may be contained in an amount of 30% by weight or less.

【0020】本発明の非磁性セラミックスでは、例え
ば、原料の平均粒径が2μm以下(マイクロトラックに
よる50%粒径、ここで、マイクロトラックによる50
%粒径とは積算粒径分布における体積率が50%となる
粒径をいう)のホウ化アルミニウムとアルミナを含有す
る混合粉末をホットプレスまたは熱間静水圧処理(HI
P)したり、前記混合粉末の成形体をホットプレスまた
は熱間静水圧処理したり、前記混合粉末を上記のように
して成形、焼成した焼結体をホットプレスまたは熱間静
水圧処理したりすることにより得られる。これらの中で
も特に真空焼成炉、還元雰囲気焼成炉等により作製した
予備焼結体を熱間静水圧処理することが望ましい。
In the non-magnetic ceramics of the present invention, for example, the average particle diameter of the raw material is 2 μm or less (50% particle diameter by Microtrac, here, 50 by Microtrac).
% Particle size refers to a particle size at which the volume ratio in the cumulative particle size distribution is 50%), and a mixed powder containing aluminum boride and alumina is subjected to hot pressing or hot isostatic pressing (HI).
P), hot pressing or hot isostatic pressing of the mixed powder, or hot pressing or hot isostatic pressing of the sintered body obtained by molding and firing the mixed powder as described above. It is obtained by doing. Among these, it is particularly preferable to subject the pre-sintered body produced in a vacuum firing furnace, a reducing atmosphere firing furnace, or the like to hot isostatic pressing.

【0021】尚、ホウ化アルミニウムの原料の平均粒径
を2μm以下としたのは、2μmよりも大きいと焼結温
度が高くなるため、アルミナ結晶の粒径が大きくなり、
焼結体中にポアが残存し、これを除去することが困難と
なるからである。また、焼結体が緻密化されてもイオン
ミリングにより微細加工した加工面の表面粗さRaが1
00nm以上と大きくなり、例えばスライダー材料とし
て適切でないからである。このホウ化アルミニウムの原
料粒径は0.5μm以下であることが望ましい。アルミ
ナの原料の平均粒径は標準的なものが使用されるが、一
般には0.2〜1μmである。また、焼成するにホット
プレスまたは熱間静水圧処理を採用するのは、焼結体中
の1μm以上のポアを除去できるからである。ホットプ
レス処理はカーボン型において圧力100〜500kg
f/cm2 、1500〜1900℃で0.5〜2時間行
い、熱間静水圧処理は、アルゴンまたは窒素雰囲気にお
いて圧力500〜2000kgf/cm2 、1400〜
1800℃で1時間行うのが適当である。
The average particle size of the aluminum boride raw material is set to 2 μm or less because the sintering temperature increases if the average particle size is more than 2 μm, and the particle size of the alumina crystal increases.
This is because pores remain in the sintered body and it becomes difficult to remove them. Further, even if the sintered body is densified, the surface roughness Ra of the processed surface finely processed by ion milling is 1
This is because it becomes as large as 00 nm or more and is not suitable as a slider material, for example. The raw material particle size of the aluminum boride is preferably 0.5 μm or less. The average particle size of the raw material of alumina is standard, but it is generally 0.2 to 1 μm. Moreover, the reason why hot pressing or hot isostatic treatment is adopted for firing is that pores of 1 μm or more in the sintered body can be removed. Hot press treatment is carbon type with pressure 100 ~ 500kg
f / cm < 2 >, 1500-1900 [deg.] C. for 0.5-2 hours, and hot isostatic pressing is performed in an argon or nitrogen atmosphere at a pressure of 500-2000 kgf / cm < 2 >, 1400-140.
Suitably, it is carried out at 1800 ° C. for 1 hour.

【0022】[0022]

【作用】スライダーの浮上面を鏡面加工する際、ディス
クに対面する浮上面の平坦度はその浮上量の低下に従い
厳しくコントロールする必要が生じている。図1に、鏡
面加工時にワークに荷重をかけた状態でのワークの変形
量を有限要素法で計算した模式図を示す。このような状
態は、ワーク固定治具に、例えば接着剤で固定した場
合、接着剤の効果により端部にfの力が作用する。尚、
ワーク形状は4mm×1.3mm×2.5mmであり、
荷重を1.0kgfとした。そして、ヤング率が130
00kgf/mm2 、25000kgf/mm2 、40
000kgf/mm2 と異なる材料についてそれぞれ計
算した結果、ワークの変形量Δxは2.19×10-4
m、1.14×10-4mm、7.13×10-5mmであ
り、ヤング率が大きい程変形が小さくなることが判る。
これより、ヤング率の大きな材料ほど変形が少なく平面
度の良い面に加工でき、微細加工が容易になることが判
る。
When the air bearing surface of the slider is mirror-finished, it is necessary to strictly control the flatness of the air bearing surface facing the disk as the flying height decreases. FIG. 1 shows a schematic diagram in which the deformation amount of a work in a state where a load is applied to the work during mirror finishing is calculated by the finite element method. In such a state, when the work fixing jig is fixed with, for example, an adhesive, a force of f acts on the end portion due to the effect of the adhesive. still,
The work shape is 4 mm × 1.3 mm × 2.5 mm,
The load was 1.0 kgf. And Young's modulus is 130
00 kgf / mm 2 , 25000 kgf / mm 2 , 40
As a result of calculation for each material different from 000 kgf / mm 2 , the work deformation amount Δx is 2.19 × 10 −4 m
m, 1.14 × 10 −4 mm, 7.13 × 10 −5 mm, and it can be seen that the larger the Young's modulus, the smaller the deformation.
From this, it is understood that a material having a larger Young's modulus can be processed into a surface having less deformation and good flatness, which facilitates fine processing.

【0023】そこで、本発明の記録再生ヘッド用非磁性
セラミックスは、ヤング率の大きいホウ化アルミニウム
とアルミナから構成することにより、材料自体のヤング
率を向上し、ダイヤモンド砥石等による切断加工や溝切
り加工,鏡面加工時等における変形を抑制することが可
能となるとともに、加工時の負荷を小さくし、イオンミ
リング後の凹凸も小さく、さらに、ディスクとの摩擦力
や吸着力を小さくすることが可能となる。
Therefore, the non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head of the present invention is made of aluminum boride and alumina, which have a large Young's modulus, to improve the Young's modulus of the material itself, and to perform cutting or grooving with a diamond grindstone or the like. It is possible to suppress deformation during processing, mirror surface processing, etc., reduce the load during processing, reduce unevenness after ion milling, and reduce the frictional force and adsorption force with the disk. Becomes

【0024】また、ホウ化アルミニウムとアルミナから
なる主成分に対してジルコニアを含有させることによ
り、機械加工時のチッピング特性を改善し、加工後の表
面粗さを向上することが可能となる。
Further, by adding zirconia to the main component composed of aluminum boride and alumina, it becomes possible to improve the chipping characteristics during machining and improve the surface roughness after machining.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1 平均粒径0.8μmのホウ化アルミニウム原料粉末(A
lB12)と、平均粒径0.2μmのアルミナ原料粉末
を、焼結体の組成が表1となるように秤量し、アルミナ
ボールを媒体として粉砕混合した。尚、平均粒径は、マ
イクロトラックによる50%粒径である。混合した原料
粉末を乾燥し、40メッシュを通し整粒した後、カーボ
ン型に充填し350kgf/cm2 の加圧力を加え、1
750℃で1時間ホットプレス処理した。焼結体の特性
を表1に示す。
Example 1 Aluminum boride raw material powder (A having an average particle diameter of 0.8 μm)
and lB 12), the alumina raw material powder having an average particle diameter of 0.2 [mu] m, the composition of the sintered body was weighed so as to Table 1, were pulverized and mixed alumina balls as a medium. The average particle size is 50% by Microtrac. The mixed raw material powder is dried, passed through a 40 mesh and sized, and then filled in a carbon mold, and a pressure of 350 kgf / cm 2 is applied to the powder.
Hot pressing was performed at 750 ° C. for 1 hour. The characteristics of the sintered body are shown in Table 1.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】ここで、密度はアルキメデス法を使い、硬
度はAVK((株)明石製作所製)の硬度計を使い測定
した。測定条件はビッカース圧子により荷重20kgf
を15秒間加えた後、その圧子による圧痕の大きさから
測定した。強度は3mm×4mmの断面を有する試験片
を作製し、30mmのスパンで3点曲げ試験法により測
定した。この時のヘッドのスピードを0.5mm/mi
nとした。ヤング率は強度測定と同じ形状のサンプルを
作製し、3点曲げで荷重を加え、その変形量と荷重値の
傾きから測定した。ポアの有無は1μmのダイヤモンド
砥粒を使い研磨した後、走査型電子顕微鏡で研磨面を観
察し1μm以上のポアの有無を観察した。
Here, the density was measured using the Archimedes method, and the hardness was measured using a hardness meter of AVK (manufactured by Akashi Seisakusho). The measurement condition is a load of 20 kgf with a Vickers indenter.
Was added for 15 seconds, and then the size of the indentation by the indenter was measured. A test piece having a cross section of 3 mm x 4 mm was prepared, and the strength was measured by a 3-point bending test method with a span of 30 mm. The speed of the head at this time is 0.5 mm / mi
It was set to n. The Young's modulus was measured from the amount of deformation and the slope of the load value by making a sample having the same shape as that of the strength measurement, applying a load by three-point bending. For the presence or absence of pores, after polishing using diamond abrasive grains of 1 μm, the polished surface was observed with a scanning electron microscope to observe the presence or absence of pores of 1 μm or more.

【0028】次に試料をカウフマン型ミラトロン(コモ
ンウェルス社製)のアルゴンソース源を使いミリング加
工し、ミリング面粗度を求めた。加速電圧は800Vと
し、試料の加工面の法線と45度となる角度からアルゴ
ンビームを照射した。比較のためにアルミナ・炭化チタ
ンコンポジット材料(TF700H)を同時にミリング
加工した。表面粗さはデジタルインスツルメンツ社製の
ナノスコープ2原子間力顕微鏡(AFM)を使用した。
AFMにはオリンパス(株)で製造した窒化珪素製の探
針先端曲率R10〜30nmの探針を使用した。また、
この測定視野は10μm角とした。
Next, the sample was milled using an argon source of Kaufman type Miratron (manufactured by Commonwealth) to obtain the milling surface roughness. The acceleration voltage was 800 V, and the argon beam was irradiated from an angle of 45 degrees with the normal to the processed surface of the sample. For comparison, an alumina / titanium carbide composite material (TF700H) was simultaneously milled. For the surface roughness, a Nanoscope 2 atomic force microscope (AFM) manufactured by Digital Instruments was used.
For the AFM, a silicon nitride probe having a tip curvature R10 to 30 nm manufactured by Olympus Corporation was used. Also,
This measurement visual field was 10 μm square.

【0029】この表1より、本発明の非磁性セラミック
ス(試料No.2〜10)は、ヤング率が390GPa以
上で従来のアルミナ・炭化チタン材料とほぼ同等であ
り、焼結体中には1μm以上のポアが存在せず、ミリン
グ加工後のミリング面粗度Raも68nm以下と小さい
ことが判る。これに対して従来のアルミナ・炭化チタン
コンポジット材料(試料No.12)では、ヤング率が3
98GPaと高いが、加工時の負荷が大きく、ミリング
面粗さRaが110nmと大きいことが判る。
From Table 1, the non-magnetic ceramics of the present invention (Sample Nos. 2 to 10) have a Young's modulus of 390 GPa or more, which is almost equal to that of the conventional alumina / titanium carbide material, and the sintered body has a thickness of 1 μm. It can be seen that the above pores do not exist and the milling surface roughness Ra after milling is as small as 68 nm or less. In contrast, the conventional alumina-titanium carbide composite material (Sample No. 12) has a Young's modulus of 3
Although it is as high as 98 GPa, it is found that the load during processing is large and the milling surface roughness Ra is as large as 110 nm.

【0030】次に、表1のNo.2〜10の試料とNo.1
2の材料を1.6×2.2×0.9mmのサイズの2本
レールを有するスライダー形状に作製し、榛名通信
(株)製のCSSテスタ−を使い、CSS回数とメディ
アのダメージ、ヘッドダメージを評価する試験を行っ
た。試験方法は、ディスク上にスライダーを摺動させる
ことにより行い、ディスクの最大回転速度を3600r
pmとし、停止時から3600rpmとなる時間を5秒
間とし、3600rpmで3秒間保持した後、5秒後に
停止し、この停止状態を5秒間保持した。これらの一連
の動作をCSS回数1回とした。その結果、No.12の
材料は30000回でディスク或いはヘッドにダメージ
を生じるのに対し、本発明の試料No.2〜10のコンポ
ジット材料は30000回でもダメージがなく優れた摺
動特性を示すことが判明した。
Next, the samples Nos. 2 to 10 and No. 1 in Table 1 were used.
Material No. 2 was made into a slider shape with two rails of size 1.6 x 2.2 x 0.9 mm, and the CSS tester manufactured by Haruna Tsushin Co., Ltd. was used. A test for evaluating damage was conducted. The test method is performed by sliding a slider on the disk, and the maximum rotation speed of the disk is 3600r.
pm, the time from the stop to 3600 rpm was set to 5 seconds, the speed was held at 3600 rpm for 3 seconds, and then stopped after 5 seconds, and this stopped state was held for 5 seconds. A series of these operations was performed once for the CSS. As a result, the No. 12 material causes damage to the disk or the head after 30,000 times, whereas the composite materials of Sample Nos. 2 to 10 of the present invention show no damage even after 30,000 times and exhibit excellent sliding characteristics. There was found.

【0031】実施例2 平均粒径2.0μmのホウ化アルミニウム(AlB12
と、平均粒径0.2μmのアルミナ原料粉末を、焼結体
の組成が表2となるように秤量し、アルミナボールを媒
体として粉砕混合した後、実施例1と同様に焼成した。
また、焼結体の特性、ポアの有無及び表面粗さを実施例
1と同様にして測定し、その結果を表2に記す。
Example 2 Aluminum boride (AlB 12 ) having an average particle size of 2.0 μm
Then, alumina raw material powder having an average particle diameter of 0.2 μm was weighed so that the composition of the sintered body was as shown in Table 2, pulverized and mixed using alumina balls as a medium, and then fired in the same manner as in Example 1.
The characteristics of the sintered body, the presence or absence of pores, and the surface roughness were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】この表2より、試料No.14〜22ではヤ
ング率が380GPa以上と大きく、焼結体中には1μ
m以上のポアが存在せず、ミリング後のミリング面粗度
も良好な特性を有していることが判る。また、実施例1
と同様にして摺動特性を調べたところ、試料No.14〜
22ではCSS回数が30000回でもディスクやヘッ
ドにおけるダメージがなく、優れた摺動特性を示すこと
を確認した。
From Table 2, it can be seen that the samples Nos. 14 to 22 have a large Young's modulus of 380 GPa or more, which is 1 μm in the sintered body.
It can be seen that there are no pores of m or more, and the milling surface roughness after milling also has good characteristics. In addition, Example 1
The sliding characteristics were examined in the same manner as in Example No. 14-
In No. 22, it was confirmed that even if the number of CSS times was 30,000, there was no damage to the disk or head and excellent sliding characteristics were exhibited.

【0034】実施例3 実施例1の表1のNo.1〜11の組成の原料を1ton
/cm2 の加圧力で成形し、1000℃で2時間予備焼
成した。予備焼成体を1700℃で2000気圧の圧力
を加え1時間熱間静水圧処理した。焼結体の特性、ミリ
ング後の表面粗さを実施例1と同様にして測定し、その
結果を表3に記す。
Example 3 1 ton of raw materials having compositions No. 1 to 11 in Table 1 of Example 1 were used.
It was molded under a pressure of / cm 2 and prebaked at 1000 ° C. for 2 hours. The pre-baked body was subjected to a pressure of 2000 atm at 1700 ° C. and was subjected to hot isostatic pressure treatment for 1 hour. The characteristics of the sintered body and the surface roughness after milling were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】この表3より、熱間静水圧処理した場合で
も、ヤング率が400GPa以上であり、焼結体中には
1μm以上のポアが存在せず、ミリング後のミリング面
粗度Raも62nm以下と良好な特性を有していること
が判る。また、実施例1と同様にして摺動特性を調べた
ところ、試料No.25〜33では、CSS回数が300
00回でもディスクやヘッドにおけるダメージがなく、
優れた摺動特性を示すことを確認した。
From Table 3, even when subjected to hot isostatic pressing, the Young's modulus is 400 GPa or more, there is no pore of 1 μm or more in the sintered body, and the milling surface roughness Ra after milling is 62 nm. It can be seen that it has the following favorable characteristics. Further, when the sliding characteristics were examined in the same manner as in Example 1, in Sample Nos. 25 to 33, the number of CSSs was 300.
No damage to the disk or head even after 00 times,
It was confirmed that it showed excellent sliding characteristics.

【0037】比較例 表1のNo.3の組成でホウ化アルミニウムとして平均
粒径8.68μmの原料と、アルミナとして0.8μm
の原料をアルミナボールを媒体として粉砕混合し、実施
例1と同様にして焼成した。焼結体には1μm以上のポ
アがあり、また、実施例1と同様の摺動試験を行った結
果、CSS回数を300回行うとディスクにダメージを
生じた。
Comparative Example No. 1 in Table 1 3, a raw material having an average particle size of 8.68 μm as aluminum boride and 0.8 μm as alumina
The raw materials were pulverized and mixed using alumina balls as a medium, and fired in the same manner as in Example 1. The sintered body had pores of 1 μm or more, and the same sliding test as in Example 1 was carried out. As a result, the disk was damaged when CSS was performed 300 times.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の非磁性セラミックスでは、材料
自体のヤング率を高くすることができ、加工時の変形が
小さく、浮上面の平坦度を精度良くコントロールでき、
微細加工が可能で、加工速度が大きく、微細加工面にお
ける凹凸も小さく、ヘッドとディスクの間に発生する摩
擦力や吸着力の小さな、摺動特性の優れた材料を得るこ
とができる。これにより、例えば、薄膜磁気ヘッド用セ
ラミック基板、各種磁気ヘッド用スライダー、磁気ヘッ
ドのスペーサ、磁気テープ用ガイド等に最適な記録再生
ヘッド用非磁性セラミックスを得ることができる。
With the non-magnetic ceramics of the present invention, the Young's modulus of the material itself can be increased, the deformation during processing is small, and the flatness of the air bearing surface can be accurately controlled.
It is possible to obtain a material which is capable of microfabrication, has a high machining speed, has small irregularities on the microfabricated surface, has a small frictional force or an attractive force generated between the head and the disk, and has excellent sliding characteristics. As a result, for example, it is possible to obtain a non-magnetic ceramic for a read / write head, which is optimal for a ceramic substrate for a thin film magnetic head, a slider for various magnetic heads, a spacer for a magnetic head, a guide for a magnetic tape, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】鏡面加工時にワークに荷重をかけた状態でのワ
ークの変形量を有限要素法で計算した模式図を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram in which a deformation amount of a work in a state where a load is applied to the work during mirror finishing is calculated by a finite element method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/645 G11B 5/127 F 7303−5D 5/31 G 8935−5D C04B 35/64 302 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location C04B 35/645 G11B 5/127 F 7303-5D 5/31 G 8935-5D C04B 35/64 302 Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホウ化アルミニウムを1〜95体積%と、
アルミナを99〜5体積%とからなることを特徴とする
記録再生ヘッド用非磁性セラミックス。
1. Aluminum boride in an amount of 1 to 95% by volume,
A non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head, which comprises 99 to 5% by volume of alumina.
【請求項2】ホウ化アルミニウムを1〜95体積%と、
アルミナを99〜5体積%とからなる主成分と、この主
成分100重量部に対してジルコニアを0.1〜5重量
部含有することを特徴とする記録再生ヘッド用非磁性セ
ラミックス。
2. Aluminum boride in an amount of 1 to 95% by volume,
A non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head, characterized in that it contains 99 to 5% by volume of alumina and 0.1 to 5 parts by weight of zirconia per 100 parts by weight of this main component.
【請求項3】原料の平均粒径が2μm以下のホウ化アル
ミニウムを1〜95体積%、アルミナを99〜5体積%
含有する混合粉末、またはこの混合粉末の成形体、或い
は前記混合粉末の焼結体をホットプレスまたは熱間静水
圧処理することを特徴とする記録再生ヘッド用非磁性セ
ラミックスの製造方法。
3. A raw material having an average particle diameter of 2 μm or less is 1 to 95% by volume of aluminum boride and 99 to 5% by volume of alumina.
A method for producing a non-magnetic ceramic for a recording / reproducing head, comprising hot-pressing or hot isostatically treating a mixed powder contained, a molded body of the mixed powder, or a sintered body of the mixed powder.
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