JPH0752484B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気ディスク装置

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JPH0752484B2
JPH0752484B2 JP2321876A JP32187690A JPH0752484B2 JP H0752484 B2 JPH0752484 B2 JP H0752484B2 JP 2321876 A JP2321876 A JP 2321876A JP 32187690 A JP32187690 A JP 32187690A JP H0752484 B2 JPH0752484 B2 JP H0752484B2
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JP
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magnetic disk
slider
magnetic
zro
sintered body
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晋介 樋口
長四郎 北沢
忠彦 三吉
正樹 大浦
完訓 長池
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスクの寿命を向上させる薄膜磁気ヘッ
ドスライダと塗布型磁気ディスクを備えた磁気ディスク
装置に関する。
〔従来の技術〕
磁気ディスクの記憶装置の分野においては、増大する高
記録密度化の要請に応えるために磁気ディスクと磁気ヘ
ッドの浮上隙間の狭小化が進み、また磁気特性がよい薄
膜磁気ヘッドや薄膜ディスクの実用化が検討されてい
る。
薄膜磁気ヘッド・スライダはその端面に薄膜素子が設け
られて磁気ディスク表面に接して保持され、高速回転す
る磁気ディスク表面に生じる空気流によって磁気ディス
ク面上に浮上する機能を有する。したがって、スライダ
は、磁気ディスク回転の起動・停止時には過渡的に磁気
ディスクと摺動する。さらに、浮上隙間の狭小化(0.1
〜0.3μm)によってスライダと磁気ディスクの予期し
ない接触、摺動の機会がますます多くなる。このため、
スライダの接触、摺動によって受ける磁気ディスクの損
傷が問題となっている。特に、薄膜ディスクの場合には
大きな問題となる。すなわち、薄膜ディスクの磁性量の
厚さは極めて小さい(0.05〜0.1μm)ので、許容され
る損傷の大きさは極めて小さくなる。このため、スライ
ダとしては、磁気ディスクに損傷を与えないものが強く
望まれている。
従来のスライダとしては、代表的に特公昭58−5470号公
報に開示されたAl2O3/TiC焼結体がある。Al2O3/TiC焼結
体は加工性がよく、薄膜磁気ヘッドを歩留りよく加工製
造するには好適であるが、前述の磁気ディスクに与える
損傷に関しては必ずしも満足のいく材料ではなかった。
この問題を解決するために、例えば特開昭58−150122号
公報に開示された方法が提案されている。これは、スラ
イダの磁気ディスクとの摺動面に、MoS2、C等の潤滑性
物質をコートする方法である。潤滑性物質のコーティン
グによって確かに磁気ディスクの寿命は向上する。しか
し薄くコートしたのでは効果が長続きせず、逆に厚くコ
ートしたのでは実質的な浮上空隙が大きくなるので、記
録密度を向上する上で不利である。
一方、それ自体が磁気ディスクに与える損傷が少ないス
ライダとしては、例えば特開昭58−121179号公報に開示
されたZrO2焼結体が提案されている。この材料は確かに
接触、摺動によって磁気ディスクに与える損傷が小さく
なっている。しかしながら、スライダの微小な浮上隙間
を保った長期の連続運転においては、磁気ディスクの寿
命は必ずしも十分なものではなかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上述べたように、従来のスライダでは磁気ディスクの
寿命に問題があった。すなわち、スライダの磁気ディス
ク摺動面に潤滑膜をコートする方法は、磁気ディスクの
長寿命化と高記録密度化の両立が困難である。一方、摺
動性に改善が見られるZrO2焼結体を用いた場合でも、実
用においては必ずしも十分な磁気ディスクの寿命が得ら
れない。これは、ZrO2焼結体が電気絶縁体であるため
に、静電引力によって大気中塵埃が付着し、これが浮上
中のスライダと磁気ディスクの予期しない接触を引き起
し、スライダと磁気ディスクの接触頻度が大きくなるた
めである。
本発明の目的は、磁気ディスクの寿命の長い磁気ディス
ク装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支
持するZrO2焼結体からなる磁気ヘッドスライダと、前記
薄膜磁気ヘッドにより磁気情報の書き込み及び読み取り
を行なう磁性粒子とAl2O3粒子の混練物からなる磁性層
を塗布した塗布型磁気ディスクとを備えた磁気ディスク
装置において、前記ZrO2焼結体の結晶粒界に炭素を含む
相を有し、該炭素を含む相の電気抵抗率が108Ωcm以下
であり、塗布型磁気ディスクの磁性層が有機樹脂を含む
ことにより達成される。
また、炭素の含有量は0.2〜2重量%であることが望ま
しい。
〔作用〕
以下に本発明を詳細に述べる。
本発明の目的を達成するために、スライダ材料の母材と
してはZrO2を用いる、本発明者らは、Cを添加したZrO2
の焼成において、適度な焼成温度とC含有量、及び焼成
雰囲気を選ぶことによりCを含む相が結晶粒界に生成さ
れ、しかも内部に気孔を含まない焼結体が得られること
を見出し本発明に至った。すなわち焼成温度が1650℃未
満では、いかなるC含有量に対しても前記結晶粒界相は
生じないので、焼成温度は1650℃以上であることが必要
である。逆に焼成温度が2000℃を越えては、焼結体の結
晶粒が極めて大きくなるため、加工によって生じるチッ
ピングが大きくなり好ましくなく、焼成コストの上から
も問題がある。なお、チッピングの問題を防ぐために
は、結晶粒径は5μm以下であることが必要である。し
たがって焼成温度は1650℃〜2000℃がよい。
一方、C含有量が0.2重量%未満ではCの一部または大
半はZrO2と反応しZrC結晶粒を生じてしまうので効果は
なく、前記結晶粒界相を生じるためには0.2重量%以上
のC含有量が必要である。逆にC含有量が2重量%を越
えると、CはZrO2の焼結を著しく妨げるため、焼結体内
部に気孔が残ってしまい、スライダの如き精密加工が必
要な材料として好ましくない。したがって、C含有量は
0.2〜2重量%がよい。また、焼成雰囲気が酸化性の場
合には、添加したCはCOないしCO2ガスとなって離散す
るため、焼成雰囲気は非酸化性であることが必要であ
る。
スライダ材の微視的な均一性を得るためにはCを含む相
を結晶粒界に均一に生成せしめるのがよい。このために
は焼成前に、CとZrO2粉末を極めて均一に混合しなけれ
ばならない。このためには熱分解してCを生じる有機物
を適当な溶媒に溶かして、ZrO2粉末と混合するのが望ま
しい。
生成したCを含有する相は、導電性を有するために、こ
の相が結晶粒界に存在することによって、焼結体全体が
導電性を有するようになる。この結果、スライダの帯電
が防止されるので、静電引力によるスライダへの大気中
の塵埃付着が減少する。スライダへの塵埃付着は、浮上
中のスライダの浮上安定性を乱し、スライダとディスク
の予期しない接触を引き起す最も大きな原因の一つであ
る。したがって、スライダの導電性によって磁気ディス
クの運転寿命を長くすることができる。このためには電
気抵抗率は108Ωcm以下であることが望ましい。
本発明においては、Cを含む相の少なくとも一部は非晶
質にすることができる。このことは、次の利点を有す
る。すなわち、Cを含む非晶質相は、母材のZrO2結晶と
比べて機械的強度が弱いため、摺動によって優先的に摩
耗する。この結果、磁気ディスクとの摺動によってスラ
イダの摺動面に極めて微細なCの摩耗粉が介在するよう
になり、これが潤滑材となって摺動特性を一層向上する
のである。また、非晶質相の存在は、スライダの硬度を
軟かくするために、接触による磁気ディスクの損傷が小
さくなる。
ZrO2スライダは、特に磁気ディスクが磁性粒子とAl2O3
粒子及び有機樹脂の混練物が磁性層として塗布された塗
布型磁気ディスクの場合に好ましい。ZrO2は従来のAl2O
3系スライダ材と比べて熱伝導率が非常に小さい。この
ため、ZrO2スライダが磁気ディスクの磁性層と摺動する
と、摩擦熱が放散しにくく摺動表面の温度が急激に上昇
する。この結果、有機樹脂の表面が炭化し、その炭素粉
末が良好な潤滑作用とを示す。しかしながら、これだけ
ではまだ十分とは言えない。なぜなら、有機樹脂はZrO2
やAl2O3のようなセラミックス製スライダと比べて硬度
が格段に小さく、単に表面の潤滑作用が増しただけでは
摩耗を十分に食い止めることができないからである。こ
のため、磁性層には硬度の大きいAl2O3粒子が含まれ
る。ZrO2スライダが摺動すると、Al2O3粒子はスライダ
の荷重をささえ、かつAl2O3粒子の摺動部には上記の有
機樹脂の炭素粉が付着して潤滑作用を示しAl2O3粒子の
消耗を防止する。こうして磁気ディスクの摩耗耐久性が
向上する。この場合、磁性層に含まれるAl2O3粒子は極
めて小さいので、有機樹脂のの炭化がなければAl2O3
子の消耗が早く、充分な効果が得られない。有機樹脂の
炭化による効果としては、上記の潤滑作用の他に、Al2O
3粒子とスライダ材の凝着もしくは反応の防止もある。
〔実施例〕 以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1 粉粒径が0.1μmのZrO2粉末(但し、8mol%のY2O3が固
溶したもの)に対し、0,0.2,0.4,2.0,4.0,5.0重量%の
ノボラック・フェノール樹脂をアセトンに溶かして添加
し、ボールミルによって48時間混練した。ノボラック・
フェノール樹脂は熱分解によって添加量の約50重量%の
Cを生じる。得た混合物は乾燥後、金型で圧粉成形し、
ホットプレス焼成に供した。ホットプレス焼成は、試料
を黒鉛型に装填し、10-4Torrの真空雰囲気中で黒鉛型を
高周波誘導加熱しつつ、黒鉛型に油圧プレスで荷重をか
け試料を500kgf/cm2の圧力で圧縮して行った。焼成は18
00℃で1時間行った。
こうして得た焼結体は、まず、Cの含有量を分析した。
次に電子顕微鏡を用いて焼結体の微構造を観察した。さ
らに焼結体はラップ盤で表面を研磨して顕微鏡で観察
し、気孔の有無を調べた。また電気抵抗率を測定した。
第1表はこれらの結果を示したものである。電子顕微鏡
による観察においては、結晶粒界相でのCの有無はエネ
ルギ・ロス測定法で調べ、結晶粒界相の結晶性は、回析
パターン観察におけるハロー現象の有無によって調べ
た。
第1表より、0.2重量%以上のCを含む本発明品(試料
番号2,3,4)ではCを含む粒界相が存在することがわか
る。また、この粒界相の生成によって焼結体の電気抵抗
率が著しく低下することがわかる。一方、2重量%以下
のCを含む本発明品では気孔が見られないのに対し、2.
5重量%のCを含む焼結体(試料番号6)では、気孔が
存在している。気孔が存在する焼結体は一定の加工条件
でスライダ形状に加工を試みたところ、欠けや穴が多数
発生し、スライダとして不適当であった。
生成した粒界相には、電子顕微鏡による観察の結果、C
を含む非晶質相が認められた。
第1図は、本発明によるZrO2焼結体の典型的な破面の走
査型電子顕微鏡写真である。ZrO2焼結粒の間にCを含む
粒界相(矢印)が認められる。
実施例2 実施例1に記載と同様のZrO2粉末に対し、2.0重量%の
ノボラック・フェノール樹脂をアセトンに溶かして添加
し、ボールミルによって48時間混練した。得た混合物
は、乾燥後、金型で圧粉成形し、実施例1と同様の方法
でホットプレス焼成した。ただし、焼成温度は1600℃、
1650℃、1800℃、2000℃、2050℃と5通りで行なった。
得た焼結体は、実施例1と同様の方法で、C含有量、微
構造、電気抵抗率を調べた。さらに結晶粒径の大きさを
調べた。第2表はこれらの結果である。
第2表より、焼成温度が1650℃以上の本発明品(試料番
号8,4,9)では、Cを含む粒界相が存在することがわか
る。また、この相の生成によって、焼結体の電気抵抗率
が著しく低下することがわかる。一方、焼成温度が2000
℃を越える2050℃(試料番号10)では、結晶粒径が9.1
μmと大きくなっている。この焼結は、スライダ形状に
加工を試みたところ、粒径に匹敵する大きなチッピング
が発生しスライダとして不適当であった。
電子顕微鏡による観察の結果、生成した粒界相にはCを
含む非晶質が観察された。
実施例3 実施例1で得た試料番号1〜5,7〜9の焼結体を用い
て、第2図に示すようにスライダに加工した。第2図は
薄膜磁気ヘッド・スライダの一例を示す斜視図であり、
スライダは薄膜素子形成面3と磁気ディスク摺動面4を
有している。
加工して得たスライダの磁気ディスクの寿命に対する特
性は次の方法で調べた。まずスライダは磁気ディスク摺
動面を磁気ディスクにのせてジンバルバネによって磁気
ディスク面上に保持した。次いで、磁気ディスクをスラ
イダ位置での周速が40m/secとなる回転数で回転させ、
スライダを0.3μm浮上させ、30秒後に磁気ディスクは
回転停止した。以上の磁気ディスクの回転の起動、停止
を反復し磁気ディスクの損傷によってジンバルバネに急
激な負荷がかかるまでの時間を測定した。磁気ディスク
は、Fe2O3磁性粉とAl2O3フィラー粉が混練された有機物
樹脂が磁性層としてAl製円板の表面に塗布された塗布型
ディスクを用いた。
第3表は、測定結果を示す。第3表より、Cを含有する
粒界相を含み、電気抵抗率が108Ωcm以下のZrO2焼結体
(試料番号3,4,5,8,9)は、そうでない従来のZrO2焼結
体(試料番号1,2,7)と較べ、磁気ディスクの寿命を少
なくとも約2倍以上長くすることがわかる。
実施例4 スライダがZrO2を主成分とし、かつ磁気ディスクがその
磁性層にAl2O3粒子を含んだ塗布型磁気ディスクである
ことの組合せ効果を調べるために、第4表に示したスラ
イダと磁気ディスクの組合せで、実施例3と同様の摺動
試験を行った。第4表の結果から、スライダの試料番号
1,5(装置番号1,2)は、磁気ディスクの磁性層にAl2O3
が含まれないと、実施例3の試料番号5と比べ磁気ディ
スクの寿命が大きく低下していることがわかる。この場
合でも、Cを含有したスライダの試料番号5は試料番号
1の約2.5倍の長寿命を示している。他方、スライダがZ
rO2を主成分としない装置番号7,8では、磁気ディスクの
寿命が大きく低下することがわかる。
本実施例により、ZrO2スライダと磁性層にAl2O3粒子を
含んだ塗布型磁気ディスクを組合せた場合に磁気ディス
クの寿命が長いことがわかる。
なお、本発明のZrO2としては部分安定化ZrO2を用いるこ
ともできる。
部分安定化ZrO2(以下PSZ)は優れた耐摩耗性、靱性等
を有するセラミックスとして注目を集めている。しかし
ながら、その実用化に対しては次の点が大きな問題点と
なっている。すなわちPSZは加工性が極めて悪い。PSZは
耐摩耗性、靱性がよいという機械的特性を有するため、
逆に加工する場合には、極めて加工が困難であり、コス
ト高となるのである。この点を解決するため焼成後に加
工部分を残さないようにしようとしても、成形体は焼成
前後で数10%の寸法変化(収縮)をするため、高精度の
寸法制御は困難である。このためPSZは優れた機械的特
性を有しながらも、高精度品、複雑形状品等への実用化
が難しかった。
本発明によれば、Cの添加によりPSZに導電性をもたせ
ることができる。この結果、PSZの放電加工が可能とな
り、高精度品、複雑形状品の加工が可能となるのであ
る。しかも、Cの添加量はせいぜい2%以下であるため
に、PSZの優れた機械的特性は全く損うことがない。さ
らにPSZの耐摩耗性に加えて、Cによる潤滑性も加えら
れるという特徴を有する。
このPSZは摺動部材として、好適であり、例えば車輪の
軸受けやベアリング部材またはノズル部材等として好適
であるが、とくに導電性を有し帯電を防止することがで
きるため、磁気テープのガイドローラ等の磁気機器の摺
動部材として好適である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ZrO2焼結体の結晶粒界に炭素を含む相
を形成することにより、ZrO2焼結体が導電性を有しスラ
イダの帯電が防止されて塵埃付着が減少し、磁気ディス
クの運転寿命を長くする効果が得られる。
また、塗布型磁気ディスクの磁性層が有機樹脂を含むこ
とにより、スライダとの摩擦熱で炭化し、その炭化物が
スライダのZrO2焼結体と磁性層のAl2O3粒子間に介在し
て潤滑剤となり、磁気ディスクの運転寿命を長くする効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係るZrO2焼結体の結晶の粒
子構造を示す走査型電子顕微鏡写真、第2図は、本発明
の実施例に係る薄膜磁気ヘッド・スライダの斜視図であ
る。 3……薄膜素子形成面、4……磁気ディスク摺動面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大浦 正樹 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 長池 完訓 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭58−121179(JP,A) 特開 昭59−28231(JP,A) 特開 昭60−7620(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支
    持するZrO2焼結体からなる磁気ヘッドスライダと、前記
    薄膜磁気ヘッドにより磁気情報の書き込み及び読み取り
    を行なう磁性粒子とAl2O3粒子の混練物からなる磁性層
    を塗布した塗布型磁気ディスクとを備えた磁気ディスク
    装置において、 前記ZrO2焼結体の結晶粒界に炭素を含む相を有し、該炭
    素を含む相の電気抵抗率が108Ωcm以下であり、前記塗
    布型磁気ディスクの磁性層が有機樹脂を含むことを特徴
    とする磁気ディスク装置。
  2. 【請求項2】前記炭素の含有量が0.2〜2重量%である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気ディ
    スク装置。
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JPS58121179A (ja) * 1982-01-11 1983-07-19 Kyocera Corp 磁気ヘツドスライダ
JPS5928231A (ja) * 1982-08-09 1984-02-14 Victor Co Of Japan Ltd 磁気記録媒体
US4568619A (en) * 1983-06-09 1986-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Nonmagnetic particles to improve properties of magnetic recording compositions

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