JPH10212164A - 磁気ヘッド用基板材料 - Google Patents
磁気ヘッド用基板材料Info
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- JPH10212164A JPH10212164A JP9011660A JP1166097A JPH10212164A JP H10212164 A JPH10212164 A JP H10212164A JP 9011660 A JP9011660 A JP 9011660A JP 1166097 A JP1166097 A JP 1166097A JP H10212164 A JPH10212164 A JP H10212164A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高記録密度を達成するための磁気へッドに適
した特性を有する基板材料の提供。 【解決手段】 Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上
の炭化物の母相と、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１
種もしくは２種以上の酸化物の分散相とからなり、炭化
物の母相が６０体積％〜９５体積％である磁気へッド用
基板材料。また、母相の炭化物の成分が（ＴｉjＷmＴａ
n）ＣXの単一相が好ましく、さらに、母相の炭化物Ｍｅ
Ｃ（但し、Ｍｅ：Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以
上）中に酸素及び／又は窒素を固溶させることもでき
る。
した特性を有する基板材料の提供。 【解決手段】 Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上
の炭化物の母相と、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１
種もしくは２種以上の酸化物の分散相とからなり、炭化
物の母相が６０体積％〜９５体積％である磁気へッド用
基板材料。また、母相の炭化物の成分が（ＴｉjＷmＴａ
n）ＣXの単一相が好ましく、さらに、母相の炭化物Ｍｅ
Ｃ（但し、Ｍｅ：Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以
上）中に酸素及び／又は窒素を固溶させることもでき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ装置の薄膜磁気へッドスライダーやテープ記録装
置の薄膜へッド等の磁気へッド用基板材料に関する。
ライブ装置の薄膜磁気へッドスライダーやテープ記録装
置の薄膜へッド等の磁気へッド用基板材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜磁気へッド用の基板材料としてＡｌ
2Ｏ3−ＴｉＣ系の基板が多用されている。特に近年の高
記録密度を達成するための磁気へッドの技術革新（小型
化、低浮上化、ＭＲ素子搭載等）に伴い、基板に対して
も種々の新たな要求がなされるようになっている。本出
願人は、このような磁気へッドの技術変化に対応するた
め、（１） イオンビームエッチング（ＩＢＥ）や反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの微細加工に対し
て、被加工性に優れ、加工後の面粗さが小さく、ボイド
レスで、かつ微細組織を有し、（２） 磁性焼鈍後の脱
粒や変形が少ない等の特長を有するＡ１2Ｏ3−ＴｉＣ系
の基板材料を開発した（特開平８−３４６６２号公報参
照）。
2Ｏ3−ＴｉＣ系の基板が多用されている。特に近年の高
記録密度を達成するための磁気へッドの技術革新（小型
化、低浮上化、ＭＲ素子搭載等）に伴い、基板に対して
も種々の新たな要求がなされるようになっている。本出
願人は、このような磁気へッドの技術変化に対応するた
め、（１） イオンビームエッチング（ＩＢＥ）や反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの微細加工に対し
て、被加工性に優れ、加工後の面粗さが小さく、ボイド
レスで、かつ微細組織を有し、（２） 磁性焼鈍後の脱
粒や変形が少ない等の特長を有するＡ１2Ｏ3−ＴｉＣ系
の基板材料を開発した（特開平８−３４６６２号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】さらに、１０Ｇｂ／ｉ
ｎ2以上の記録密度を達成するための技術開発が進めら
れており、磁気へッドに対しては磁性エレメント（ＭＲ
及びＧＭＲ素子）、微小記録ビットの熱的安定性、へッ
ド−ディスクインターフェイス（ＨＤＩ）等の点から検
討が加えられている。
ｎ2以上の記録密度を達成するための技術開発が進めら
れており、磁気へッドに対しては磁性エレメント（ＭＲ
及びＧＭＲ素子）、微小記録ビットの熱的安定性、へッ
ド−ディスクインターフェイス（ＨＤＩ）等の点から検
討が加えられている。
【０００４】このような磁気へッドの要求を満たすた
め、基板材料には、前述の従来の特長の他に、次の特性
が要求される。
め、基板材料には、前述の従来の特長の他に、次の特性
が要求される。
【０００５】（１） ＭＲ及びＧＭＲ素子は低電圧での
耐放電破壊への耐久性が小さいため、電荷の帯電がない
導電性を有すること。
耐放電破壊への耐久性が小さいため、電荷の帯電がない
導電性を有すること。
【０００６】（２） 磁気へッドの小型化とＧＭＲ化に
伴い、磁極の高さ制御加工が容易な高剛性を有するこ
と。
伴い、磁極の高さ制御加工が容易な高剛性を有するこ
と。
【０００７】（３） ＭＲ素子の磁気抵抗変化に異常を
きたす（サーマルアスペリティ）原因になりうる、ヘッ
ドからの落下物の発生原因となりうるチッピングが発生
し難く、熱伝導率が高いこと。
きたす（サーマルアスペリティ）原因になりうる、ヘッ
ドからの落下物の発生原因となりうるチッピングが発生
し難く、熱伝導率が高いこと。
【０００８】（４） ディスクとへッドの界面に使用さ
れている潤滑剤との反応性が少ないこと。
れている潤滑剤との反応性が少ないこと。
【０００９】しかしながら、従来の基板材料では、この
ような要求を満たすことができない。
ような要求を満たすことができない。
【００１０】本発明は、高記録密度を達成するための磁
気へッドに適した特性を有する基板材料を提供するもの
である。
気へッドに適した特性を有する基板材料を提供するもの
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気へッド用基
板材料は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上の炭
化物の母相と、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種も
しくは２種以上の酸化物の分散相とからなり、炭化物の
母相が６０体積％〜９５体積％である。
板材料は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上の炭
化物の母相と、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種も
しくは２種以上の酸化物の分散相とからなり、炭化物の
母相が６０体積％〜９５体積％である。
【００１２】また、母相の炭化物の成分が（ＴｉjＷmＴ
ａn）ＣXの単一相からなり、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、 ０≦ｊ
≦１、 ０≦ｍ≦０．５、 ０≦ｎ≦１、 ０．５≦ｘ
≦１である。
ａn）ＣXの単一相からなり、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、 ０≦ｊ
≦１、 ０≦ｍ≦０．５、 ０≦ｎ≦１、 ０．５≦ｘ
≦１である。
【００１３】さらに、母相の炭化物ＭｅＣ（但し、Ｍ
ｅ：Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上）中に酸素
及び／又は窒素を固溶しており、その固溶量がＭｅＣp
ＯqＮrにおいて、０．５≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１、 ０．５≦
ｐ≦１、 ０≦ｑ≦０．４、０≦ｒ≦０．２とする。
ｅ：Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上）中に酸素
及び／又は窒素を固溶しており、その固溶量がＭｅＣp
ＯqＮrにおいて、０．５≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１、 ０．５≦
ｐ≦１、 ０≦ｑ≦０．４、０≦ｒ≦０．２とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明では、（１） 基板材料の
マトリックスを導電性を有する材料とすること、（２）
チッピングに対する抵抗を向上させるため他相を分散
させるが、絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3）との密着性を考慮し、他
相として酸化物を分散させること、（３） ボイドレス
及び微細組織を得るための焼結助剤として酸素、窒素の
固溶体成分が有効であること、（４） へッド−ディス
クインターフェイスでの潤滑剤との反応性に炭化物が有
効なこと、（５） 高剛性、高熱伝導率化には炭化物系
が有効でありＴｉ、Ｗ、Ｔａの添加が有効なこと、等の
知見を基に種々の実験を行った結果、目的とする基板材
料を得た。
マトリックスを導電性を有する材料とすること、（２）
チッピングに対する抵抗を向上させるため他相を分散
させるが、絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3）との密着性を考慮し、他
相として酸化物を分散させること、（３） ボイドレス
及び微細組織を得るための焼結助剤として酸素、窒素の
固溶体成分が有効であること、（４） へッド−ディス
クインターフェイスでの潤滑剤との反応性に炭化物が有
効なこと、（５） 高剛性、高熱伝導率化には炭化物系
が有効でありＴｉ、Ｗ、Ｔａの添加が有効なこと、等の
知見を基に種々の実験を行った結果、目的とする基板材
料を得た。
【００１５】母相として炭化物を用いるのは、基板材料
に導電性を付与させることにある。この導電性の付与
は、磁気へッドの製造工程で懸念されるＭＲ、ＧＭＲ素
子の低電圧放電破壊の防止に有効である。この炭化物相
の配合量は、酸化物と分散相との関係で決められるが、
基本的には母相が分散相により分離されない、すなわ
ち、連結していれば問題なく、６０体積％以上の含有率
が必要である。また、炭化物相の配合量の上限は、酸化
物の分散相が少なくとも５体積％必要であるため、９５
体積％である。
に導電性を付与させることにある。この導電性の付与
は、磁気へッドの製造工程で懸念されるＭＲ、ＧＭＲ素
子の低電圧放電破壊の防止に有効である。この炭化物相
の配合量は、酸化物と分散相との関係で決められるが、
基本的には母相が分散相により分離されない、すなわ
ち、連結していれば問題なく、６０体積％以上の含有率
が必要である。また、炭化物相の配合量の上限は、酸化
物の分散相が少なくとも５体積％必要であるため、９５
体積％である。
【００１６】また、母相に炭化物を用いる理由として、
炭化物を母相とした磁気へッドの場合、へッド−ディス
クインターフェイス（ＨＤＩ）での潤滑剤との作用にお
いて多大な効果がみられ、ＨＤＩに潤滑剤として用いら
れているパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）等との
反応や凝着がみられず、特に、コンタクト記録方式での
磁気へッド用の基板としても最適である。
炭化物を母相とした磁気へッドの場合、へッド−ディス
クインターフェイス（ＨＤＩ）での潤滑剤との作用にお
いて多大な効果がみられ、ＨＤＩに潤滑剤として用いら
れているパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）等との
反応や凝着がみられず、特に、コンタクト記録方式での
磁気へッド用の基板としても最適である。
【００１７】次に、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種
以上を添加して炭化物主体とすることにより、従来のア
ルミナを主体とした基板材料より剛性率が増加するが、
特に、Ｗ及びＴａの添加は材料の剛性率の増加に対して
有効である。また、Ｗの添加は、材料の熱伝導率の向上
に大きく寄与する。しかしながら、その添加量は、炭化
物相が単一相より構成される方が望ましいことから制限
される。ＩＢＥやＲＩＥ後の面粗さには単一相が望まし
く、そのＴｉＣへの固溶限により、（ＴｉjＷmＴａn）
Ｃxにおいて、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、 ０≦ｊ≦１ ０≦ｍ
≦０．５ ０≦ｎ≦１ ０．５≦ｘ≦１となり、例え
ば、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１の場合、ＴｉＣ−ＷＣ−ＴａＣ系の
擬３元系の状態図で示すと、図１に示す単一相域が望ま
しいことになる。この剛性率の増加により、へッドの切
断加工工程でのそりが減少でき、磁気へッドの小型化と
ＧＭＲ素子を搭載した磁気へッドにおいて、磁極、特に
再生上部シールド（記録下部磁極）と記録上部磁極の高
さ制御加工が容易となる。
以上を添加して炭化物主体とすることにより、従来のア
ルミナを主体とした基板材料より剛性率が増加するが、
特に、Ｗ及びＴａの添加は材料の剛性率の増加に対して
有効である。また、Ｗの添加は、材料の熱伝導率の向上
に大きく寄与する。しかしながら、その添加量は、炭化
物相が単一相より構成される方が望ましいことから制限
される。ＩＢＥやＲＩＥ後の面粗さには単一相が望まし
く、そのＴｉＣへの固溶限により、（ＴｉjＷmＴａn）
Ｃxにおいて、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、 ０≦ｊ≦１ ０≦ｍ
≦０．５ ０≦ｎ≦１ ０．５≦ｘ≦１となり、例え
ば、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１の場合、ＴｉＣ−ＷＣ−ＴａＣ系の
擬３元系の状態図で示すと、図１に示す単一相域が望ま
しいことになる。この剛性率の増加により、へッドの切
断加工工程でのそりが減少でき、磁気へッドの小型化と
ＧＭＲ素子を搭載した磁気へッドにおいて、磁極、特に
再生上部シールド（記録下部磁極）と記録上部磁極の高
さ制御加工が容易となる。
【００１８】炭化物相へのＡｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ
2等の酸化物の分散は、基板材料の靭性を向上させるた
めに添加する。その分散効果は、分散粒子の大きさと量
とにより決まる不均一性により決定され、靭性の向上に
は５体積％以上の添加量が望ましい。特に、これらの酸
化物は、母相を形成する炭化物と反応しないために化合
物を形成せず、クラックの伝播に対して有効な障害分散
物として作用する。また、ＩＢＥやＲＩＥ後の面粗さの
点から分散粒子の平均粒子径は、微細であることが必要
であり、２．０μｍ以下が望ましい。この分散効果によ
り機械加工中のチッピングを減少させ、浮動しているヘ
ッドからの落下物発生の要因を減少することができる。
さらに、この酸化物の分散は、基板に形成する酸化物絶
縁層との密着性の点から必要であるが、４０体積％を超
えると、酸化物の量が主体となり分散としての効果がみ
られず、また、切断加工抵抗の増加によりチッピングが
増加する。
2等の酸化物の分散は、基板材料の靭性を向上させるた
めに添加する。その分散効果は、分散粒子の大きさと量
とにより決まる不均一性により決定され、靭性の向上に
は５体積％以上の添加量が望ましい。特に、これらの酸
化物は、母相を形成する炭化物と反応しないために化合
物を形成せず、クラックの伝播に対して有効な障害分散
物として作用する。また、ＩＢＥやＲＩＥ後の面粗さの
点から分散粒子の平均粒子径は、微細であることが必要
であり、２．０μｍ以下が望ましい。この分散効果によ
り機械加工中のチッピングを減少させ、浮動しているヘ
ッドからの落下物発生の要因を減少することができる。
さらに、この酸化物の分散は、基板に形成する酸化物絶
縁層との密着性の点から必要であるが、４０体積％を超
えると、酸化物の量が主体となり分散としての効果がみ
られず、また、切断加工抵抗の増加によりチッピングが
増加する。
【００１９】次に、ディスクとスライダーとの摺動試験
の結果であるが、４０体積％を越す酸化物相を含有する
と摺動面に潤滑剤の凝着が発生するとともに、Ａｌ
2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの酸化物は、単一添加あ
るいは複合添加のいずれでも同様の効果がある。
の結果であるが、４０体積％を越す酸化物相を含有する
と摺動面に潤滑剤の凝着が発生するとともに、Ａｌ
2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの酸化物は、単一添加あ
るいは複合添加のいずれでも同様の効果がある。
【００２０】次に、固溶体成分である酸素及び窒素は、
炭化物である母相の焼結を助ける助剤成分として作用す
る。酸素及び／又は窒素の添加により低温での焼結が可
能となり、ボイドがなく微細なミクロ組織を有する母相
が得られる。酸素は分散している酸化物粒子に作用し、
母相の炭化物と分散酸化物との界面の結合力を増し、機
械加工中の分散粒子の脱落防止や材料の靭性向上に寄与
する。また、窒素の添加は酸素と同様に組織の微細化に
有効に働き、酸素との併用により、緻密化の作用が促進
される。
炭化物である母相の焼結を助ける助剤成分として作用す
る。酸素及び／又は窒素の添加により低温での焼結が可
能となり、ボイドがなく微細なミクロ組織を有する母相
が得られる。酸素は分散している酸化物粒子に作用し、
母相の炭化物と分散酸化物との界面の結合力を増し、機
械加工中の分散粒子の脱落防止や材料の靭性向上に寄与
する。また、窒素の添加は酸素と同様に組織の微細化に
有効に働き、酸素との併用により、緻密化の作用が促進
される。
【００２１】酸素及び／又は窒素の固溶量の上限は、基
板の切断加工や研磨加工時などの被加工性の点から制限
され、ＭｅＣpＯqＮr（ただし、Ｍｅ：Ｔｉ、Ｗ及びＴ
ａの１種もしくは２種以上）において、酸素及び窒素の
単独添加であれば、ｑ＞０．４もしくはｒ＞０．２のと
き、また、酸素と窒素の両元素の固溶の場合は、窒素の
被削性に対し約２倍の悪影響を及ぼすことから酸素換算
し、ｑ＞０．４のときにダイヤモンド砥石やダイヤモン
ド砥粒との反応により被削性が劣下し磁気へッドの加工
精度にも影響を与えることになる。酸素は０．００５≦
ｐで緻密化の作用がある。また、Ｃの含有量は、基板の
硬度に影響を与え、磁気へッドとしての耐摩耗性及び摺
動性の点から制限され、ｐ≧０．５が必要である。
板の切断加工や研磨加工時などの被加工性の点から制限
され、ＭｅＣpＯqＮr（ただし、Ｍｅ：Ｔｉ、Ｗ及びＴ
ａの１種もしくは２種以上）において、酸素及び窒素の
単独添加であれば、ｑ＞０．４もしくはｒ＞０．２のと
き、また、酸素と窒素の両元素の固溶の場合は、窒素の
被削性に対し約２倍の悪影響を及ぼすことから酸素換算
し、ｑ＞０．４のときにダイヤモンド砥石やダイヤモン
ド砥粒との反応により被削性が劣下し磁気へッドの加工
精度にも影響を与えることになる。酸素は０．００５≦
ｐで緻密化の作用がある。また、Ｃの含有量は、基板の
硬度に影響を与え、磁気へッドとしての耐摩耗性及び摺
動性の点から制限され、ｐ≧０．５が必要である。
【００２２】本発明の磁気へッド基板材料は、母相とな
るＴｉＣ、ＷＣ及びＴａＣの炭化物粉末、分散相となる
Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種もしくは２種以上
の酸化物粉末及び酸素及び／又は窒素の固溶体成分の供
給源となるＴｉＯ2やＴｉＮの粉末を所定量を配合し、
ボールミルやアトライターなどにより均一に混合された
粉末をホットプレス法や熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）
により焼結を行うことにより得られる。
るＴｉＣ、ＷＣ及びＴａＣの炭化物粉末、分散相となる
Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種もしくは２種以上
の酸化物粉末及び酸素及び／又は窒素の固溶体成分の供
給源となるＴｉＯ2やＴｉＮの粉末を所定量を配合し、
ボールミルやアトライターなどにより均一に混合された
粉末をホットプレス法や熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）
により焼結を行うことにより得られる。
【００２３】炭化物相はＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣのような
単一炭化物や（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｗ，Ｔｉ）Ｃのような複炭化物を用いてもよい。
単一炭化物や（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｗ，Ｔｉ）Ｃのような複炭化物を用いてもよい。
【００２４】また、酸素及び窒素の固溶は上記のように
固溶体成分の供給源となる粉体により焼結中に固溶させ
てもよいが、事前に炭化物粉末と酸素及び窒素の固溶体
成分の供給源となる粉体を所定量を混台し、真空、不活
性ガス、ＣＯ、ＣＯ2、Ｎ2、ＣＨ4などの雰囲気中で事
前に加熱合成された粉末を用いることにより優れた基板
材料が得られる。
固溶体成分の供給源となる粉体により焼結中に固溶させ
てもよいが、事前に炭化物粉末と酸素及び窒素の固溶体
成分の供給源となる粉体を所定量を混台し、真空、不活
性ガス、ＣＯ、ＣＯ2、Ｎ2、ＣＨ4などの雰囲気中で事
前に加熱合成された粉末を用いることにより優れた基板
材料が得られる。
【００２５】
実施例１ 基板の機械加工時のチッピングに及ぼす炭化物相への酸
化物の添加効果について調べるために溝加工テストを実
施した。評価に供した試料は表１に示すとおりである。
化物の添加効果について調べるために溝加工テストを実
施した。評価に供した試料は表１に示すとおりである。
【００２６】
【表１】 （供試材の製作）用いた酸化物粉末は、純度９９．９５
％以上で平均粒子径が１μｍ以下の粉末を使用し、炭化
物粉末にはＴｉＣ及び（Ｔｉ0.7Ｗ0.3）Ｃ、（Ｔｉ0.7
Ｗ0.2Ｔａ0.1）Ｃの固溶体粉末を用いた。所定の配合組
成に各粉末をアトライターを用いて湿式混合した。混合
後、成分の分離がないように噴霧乾燥機を用いて焼結用
の粉末を調整した。上記粉末を黒鉛型内に均一に充填し
た後、ホットプレス法により焼結を行った。焼結後、平
面研削後チッピングの評価に供した。チッピングの評価
条件は下記のとおりである。
％以上で平均粒子径が１μｍ以下の粉末を使用し、炭化
物粉末にはＴｉＣ及び（Ｔｉ0.7Ｗ0.3）Ｃ、（Ｔｉ0.7
Ｗ0.2Ｔａ0.1）Ｃの固溶体粉末を用いた。所定の配合組
成に各粉末をアトライターを用いて湿式混合した。混合
後、成分の分離がないように噴霧乾燥機を用いて焼結用
の粉末を調整した。上記粉末を黒鉛型内に均一に充填し
た後、ホットプレス法により焼結を行った。焼結後、平
面研削後チッピングの評価に供した。チッピングの評価
条件は下記のとおりである。
【００２７】（切断試験条件） 砥石：ＳＤ＃８００メタルボンド 回転数：１０ ｋｒｐｍ フィード速度：１５０ｍｍ／ｍｉｎ 溝深さ：０．２ｍｍ 評価は切断距離９ｍｍの長さの中にみられる５μｍ以上
のチッピングの数及び不完全チッピングの数を求めた。
なお、同時に、切断時のスピンドルの負荷電力を求める
ことにより切断抵抗性も求めた。
のチッピングの数及び不完全チッピングの数を求めた。
なお、同時に、切断時のスピンドルの負荷電力を求める
ことにより切断抵抗性も求めた。
【００２８】さらに、ＨＤＩでのスライダー材料と潤滑
剤との反応・凝着を調べるために表１に示す材料より作
製したスライダーとガラス基板の上にアモルファスカー
ボン（スパッター膜）を形成したディスクを図２に示す
ようにセット後、ドラッグ試験を実施した。なお、ディ
スクの表面には潤滑剤（パーフルオロポリエーテル）を
塗布した。ドラッグ試験ではディスクにへッドに５ｇの
荷重で押し付けて１０秒間、１００ｒｐｍで回転させ
る。１分停止後、５ｒｐｍで回転させ摩擦係数を求め
た。これを１サイクルとし２００００サイクルの繰り返
し試験を行なった。試験終了後、摺動面の観察を行っ
た。試験条件をまとめると下記のとおりである。
剤との反応・凝着を調べるために表１に示す材料より作
製したスライダーとガラス基板の上にアモルファスカー
ボン（スパッター膜）を形成したディスクを図２に示す
ようにセット後、ドラッグ試験を実施した。なお、ディ
スクの表面には潤滑剤（パーフルオロポリエーテル）を
塗布した。ドラッグ試験ではディスクにへッドに５ｇの
荷重で押し付けて１０秒間、１００ｒｐｍで回転させ
る。１分停止後、５ｒｐｍで回転させ摩擦係数を求め
た。これを１サイクルとし２００００サイクルの繰り返
し試験を行なった。試験終了後、摺動面の観察を行っ
た。試験条件をまとめると下記のとおりである。
【００２９】（摩擦摩耗試験条件） 回転数：１００ｒｐｍ 試験サイクル：２００００サイクル 押し付け荷重：５ｇ へッド形状：５０％ スライダー ディスク形状：φ３．５″（スパッターカーボン膜を蒸
着） 潤滑材：パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ） 以上の試験結果を表１、２、３に示す。
着） 潤滑材：パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ） 以上の試験結果を表１、２、３に示す。
【００３０】
【表２】
【表３】 まず、加工抵抗と加工時のチッピング試験結果について
みると、加工抵抗は、炭化物を母相とした場合はＴｉ
Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ）Ｃ全ての炭化
物でその含有量が増加するとともに加工抵抗が減少し、
その炭化物相が６０体積％以上では２５Ｗ以下の切断抵
抗を示し、特に７５体積％以上では２０Ｗ以下の切断抵
抗を示す切断加工性に優れた材料が得られる。
みると、加工抵抗は、炭化物を母相とした場合はＴｉ
Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ）Ｃ全ての炭化
物でその含有量が増加するとともに加工抵抗が減少し、
その炭化物相が６０体積％以上では２５Ｗ以下の切断抵
抗を示し、特に７５体積％以上では２０Ｗ以下の切断抵
抗を示す切断加工性に優れた材料が得られる。
【００３１】一方、切断加工時のチッピングは酸化物の
添加量が５体積％以下の場合はチッピングが多く観察さ
れ、靭性への酸化物の分散効果がみられない。
添加量が５体積％以下の場合はチッピングが多く観察さ
れ、靭性への酸化物の分散効果がみられない。
【００３２】また、４０体積％を超える酸化物の含有量
では酸化物の量が主体となり分散としての効果がみられ
ず、また、切断加工抵抗の増加によりチッピングが増加
する。
では酸化物の量が主体となり分散としての効果がみられ
ず、また、切断加工抵抗の増加によりチッピングが増加
する。
【００３３】次に、ディスクとスライダーとの摺動試験
の結果であるが、４０体積％を越す酸化物相を含有する
と摺動面に潤滑剤の凝着が発生するとともに、最大摩擦
係数が大きくなっており、炭化物を母相とした方がＨＤ
Ｉの観点から優れた特性が得られることが判る。この原
因は、酸化物相が主体となるとこの酸化物がパーフルオ
ロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を分解させる作用があると
報告されており、この作用と関係があると推察される。
なお、試料Ｎｏ．１を除く全ての試料で、導電性がみら
れた。
の結果であるが、４０体積％を越す酸化物相を含有する
と摺動面に潤滑剤の凝着が発生するとともに、最大摩擦
係数が大きくなっており、炭化物を母相とした方がＨＤ
Ｉの観点から優れた特性が得られることが判る。この原
因は、酸化物相が主体となるとこの酸化物がパーフルオ
ロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を分解させる作用があると
報告されており、この作用と関係があると推察される。
なお、試料Ｎｏ．１を除く全ての試料で、導電性がみら
れた。
【００３４】以上のとおり、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もし
くは２種以上の炭化物相を母相とし、その母相が６０体
積％〜９５体積％を含有し、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｚｒ
Ｏ2を分散した磁気へッド用基板は導電性を有し、機械
加工抵抗が小さく、チッピングの発生が少ないため、耐
放電破壊及び耐サーマルアスペリティに優れることが判
った。さらに、ＨＤＩに使用される潤滑剤との耐凝着性
を有していることも判った。
くは２種以上の炭化物相を母相とし、その母相が６０体
積％〜９５体積％を含有し、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｚｒ
Ｏ2を分散した磁気へッド用基板は導電性を有し、機械
加工抵抗が小さく、チッピングの発生が少ないため、耐
放電破壊及び耐サーマルアスペリティに優れることが判
った。さらに、ＨＤＩに使用される潤滑剤との耐凝着性
を有していることも判った。
【００３５】実施例２ 炭化物を母相とした磁気へッド用基板において、その剛
性率や熱伝導率などの物理的特性及び機械加工時の変形
に及ぼすＴｉＣ相へのＷ及びＴａの置換固溶の影響につ
いて調べた。供試材を表４、５に示すが、その試作方法
は実施例１と同じである。但し、固溶体炭化物相を有す
るものには原料粉末から固溶体炭化物粉末を使用した。
なお、熱伝導率は炭化物を７０体積％Ａｌ2Ｏ3を３０体
積％を含む系において、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの割合の影響を
調べた。
性率や熱伝導率などの物理的特性及び機械加工時の変形
に及ぼすＴｉＣ相へのＷ及びＴａの置換固溶の影響につ
いて調べた。供試材を表４、５に示すが、その試作方法
は実施例１と同じである。但し、固溶体炭化物相を有す
るものには原料粉末から固溶体炭化物粉末を使用した。
なお、熱伝導率は炭化物を７０体積％Ａｌ2Ｏ3を３０体
積％を含む系において、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの割合の影響を
調べた。
【００３６】（加工変形試験） 砥石：ＳＤ＃８００メタルボンド 回転数：１０ｋｒｐｍ フィード速度：１５０ｍｍ／ｍｉｎ 幅（５０ｍｍ）−厚み（２ｍｍ）を有する表４、５の試
料を０．４ｍｍの幅でスライス切断加工を行ない、その
最大変形量を求めた。１材質に１０本をスライス加工
し、その平均値をその材料の加工変形量とした。
料を０．４ｍｍの幅でスライス切断加工を行ない、その
最大変形量を求めた。１材質に１０本をスライス加工
し、その平均値をその材料の加工変形量とした。
【００３７】（反応性イオンエッチング試験） バイアス電圧：８００Ｖ 反応ガス：ＣＨ4 加工時間：１５分 ２０ｍｍ×２０ｍｍ×１．２ｍｍの試料を研磨し、反応
性イオンエッチング前後で表面粗さを測定し、面粗さの
変化を調べた。
性イオンエッチング前後で表面粗さを測定し、面粗さの
変化を調べた。
【００３８】（物理的特件）剛性率は曲げ変位法で、熱
伝導率はレーザーフラッシュ法で測定した。
伝導率はレーザーフラッシュ法で測定した。
【００３９】試験結果を表４、５に示す。
【００４０】
【表４】
【表５】 物理特性であるヤング率（剛性率）はＷ、Ｔａの固溶と
ともに増加し、熱伝導率はＷの固溶とともに増加してい
く。加工時の変形は炭化物を母相とした場合は１００μ
ｍ以下の値を示し、ＷやＴａの固溶とともにより変形量
が少なくなる。この加工変形量が減少する原因として、
炭化物相を母相とした場合の加工抵抗の減少（実施例
１）とヤング率の増加が作用していると考えられる。し
かしながら、へッドのＡＢＳ面の加工に用いられている
反応性エッチングではＷ及びＴａの量が増加すると、エ
ッチング後の面粗さが大きくなる。これはＴｉＣ中への
固溶限を越えると炭化物相が多相から構成されることに
なり、各相のエッチング速度の差により面が粗れること
になる。よって、炭化物母相である（ＴｉjＷmＴａn）
Ｃxにおいて構成相の成分の範囲は、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、
０≦ｊ≦１、０≦ｍ≦０．５、０≦ｎ≦１、０．５≦ｘ
≦１となる。
ともに増加し、熱伝導率はＷの固溶とともに増加してい
く。加工時の変形は炭化物を母相とした場合は１００μ
ｍ以下の値を示し、ＷやＴａの固溶とともにより変形量
が少なくなる。この加工変形量が減少する原因として、
炭化物相を母相とした場合の加工抵抗の減少（実施例
１）とヤング率の増加が作用していると考えられる。し
かしながら、へッドのＡＢＳ面の加工に用いられている
反応性エッチングではＷ及びＴａの量が増加すると、エ
ッチング後の面粗さが大きくなる。これはＴｉＣ中への
固溶限を越えると炭化物相が多相から構成されることに
なり、各相のエッチング速度の差により面が粗れること
になる。よって、炭化物母相である（ＴｉjＷmＴａn）
Ｃxにおいて構成相の成分の範囲は、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、
０≦ｊ≦１、０≦ｍ≦０．５、０≦ｎ≦１、０．５≦ｘ
≦１となる。
【００４１】実施例３ 炭化物を母相とし酸化物を分散した磁気へッド用基板に
おいて、残留ボイド（焼結性）と切断加工性に及ぼす炭
化物相のＣサイトでの置換固溶成分である酸素と窒素の
影響を調べた。供試材を表６、７に示す。
おいて、残留ボイド（焼結性）と切断加工性に及ぼす炭
化物相のＣサイトでの置換固溶成分である酸素と窒素の
影響を調べた。供試材を表６、７に示す。
【００４２】
【表６】
【表７】 その試作方法は実施例１と同じである。なお、酸素と窒
素は事前に炭化物粉末と酸素あるいは窒素の供給源とな
る粉体を所定量を混合し、不活性ガス雰囲気中で事前に
加熱合成した粉末を用いた。切断加工でのチッピング及
び加工抵抗の評価は実施例１と同じ方法で実施した。残
留ボイドは、研磨面を走査型の電子顕微鏡（ＳＥＭ）に
より、３．５×１０4（μｍ2）面を観察してその数を数
えた。結果を表６、７に示す。
素は事前に炭化物粉末と酸素あるいは窒素の供給源とな
る粉体を所定量を混合し、不活性ガス雰囲気中で事前に
加熱合成した粉末を用いた。切断加工でのチッピング及
び加工抵抗の評価は実施例１と同じ方法で実施した。残
留ボイドは、研磨面を走査型の電子顕微鏡（ＳＥＭ）に
より、３．５×１０4（μｍ2）面を観察してその数を数
えた。結果を表６、７に示す。
【００４３】酸素及び窒素の両元素とも本炭化物母相と
し酸化物を分散した系の焼結を促進し残留ボイドを低減
することが判った。しかしながら、多量の添加は切断抵
抗を増加させ、結果としてチッピングを増加させること
になり、０≦ｑ≦０．４、０≦ｒ≦０．２の範囲が必要
である。又、Ｃの量は炭化物相の硬さの点から、ｐ≧
０．５が必要である。
し酸化物を分散した系の焼結を促進し残留ボイドを低減
することが判った。しかしながら、多量の添加は切断抵
抗を増加させ、結果としてチッピングを増加させること
になり、０≦ｑ≦０．４、０≦ｒ≦０．２の範囲が必要
である。又、Ｃの量は炭化物相の硬さの点から、ｐ≧
０．５が必要である。
【００４４】
【発明の効果】本発明は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしく
は２種以上の炭化物相を母相とし、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ
2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種もしくは２種以上の酸化物を分散
相とした複合材料とした基板とすることにより、（ｌ）
基板に導電性を付与させることにより、ＭＲ及びＧＭ
Ｒ素子の低電圧での放電破壊を防止できる、（２） 磁
気へッドの切断工程での加工抵抗、チッピングの低減が
可能であり、また、熱伝導率が高いため、ＭＲやＧＭＲ
素子のサーマルアスペリティの問題を回避出来る。この
ため、信頼性の高い磁気へッドが得られる、（３） 潤
滑剤との反応・凝着がないため、疑似コンタクト記録方
式やコンタクト記録方式で安定で信頼性の高い磁気へッ
ドが得られる、（４） 高い剛性率を有しているため、
今後の磁気へッドの小形化やＭＲやＧＭＲ素子化で問題
となる磁極の高さ制御加工が容易となる、（５） 緻密
で微細な組織を有した材料であるため、磁気へッドのイ
オン加工に対しても加工レートが速く、加工後の面性状
も良いため、優れた磁気へッドを製造出来る、という優
れた効果が得られる。
は２種以上の炭化物相を母相とし、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ
2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種もしくは２種以上の酸化物を分散
相とした複合材料とした基板とすることにより、（ｌ）
基板に導電性を付与させることにより、ＭＲ及びＧＭ
Ｒ素子の低電圧での放電破壊を防止できる、（２） 磁
気へッドの切断工程での加工抵抗、チッピングの低減が
可能であり、また、熱伝導率が高いため、ＭＲやＧＭＲ
素子のサーマルアスペリティの問題を回避出来る。この
ため、信頼性の高い磁気へッドが得られる、（３） 潤
滑剤との反応・凝着がないため、疑似コンタクト記録方
式やコンタクト記録方式で安定で信頼性の高い磁気へッ
ドが得られる、（４） 高い剛性率を有しているため、
今後の磁気へッドの小形化やＭＲやＧＭＲ素子化で問題
となる磁極の高さ制御加工が容易となる、（５） 緻密
で微細な組織を有した材料であるため、磁気へッドのイ
オン加工に対しても加工レートが速く、加工後の面性状
も良いため、優れた磁気へッドを製造出来る、という優
れた効果が得られる。
【図１】ＴｉＣ−ＷＣ−ＴａＣ系の擬３元系の状態図で
ある。
ある。
【図２】スライダーとガラス基板上にアモルファスカー
ボンを形成したディスクをセットしたドラッグ試験でデ
ィスクをセットした状態を示す図である。
ボンを形成したディスクをセットしたドラッグ試験でデ
ィスクをセットした状態を示す図である。
１ 磁気デスク ２ 磁気ヘッド ３ ロードセル ４ 記録計 ５ ドライブ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 修 福岡市博多区美野島１丁目２番８号 日本 タングステン株式会社内 (72)発明者 三島 信 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 河原 茂 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 岡本 直之 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｔｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上
の炭化物の母相と、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１
種もしくは２種以上の酸化物の分散相とからなり、炭化
物の母相が６０体積％〜９５体積％である磁気へッド用
基板材料。 - 【請求項２】 母相の炭化物の成分が（ＴｉjＷmＴ
ａn）ＣXの単一相からなり、ｊ＋ｍ＋ｎ＝１、 ０≦ｊ
≦１、 ０≦ｍ≦０．５、 ０≦ｎ≦１、 ０．５≦ｘ
≦１である請求項１記載の磁気へッド用基板材料。 - 【請求項３】 母相の炭化物ＭｅＣ（但し、Ｍｅ：Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｔａの１種もしくは２種以上）中に酸素及び／
又は窒素を固溶しており、その固溶量がＭｅＣpＯqＮr
において、０．５≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１、 ０．５≦ｐ≦
１、 ０≦ｑ≦０．４、 ０≦ｒ≦０．２である請求項
１又は２記載の磁気へッド用基板材料。
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| JP9011660A JPH10212164A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 磁気ヘッド用基板材料 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9011660A JPH10212164A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 磁気ヘッド用基板材料 |
Publications (1)
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| JPH10212164A true JPH10212164A (ja) | 1998-08-11 |
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ID=11784145
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|---|---|---|---|
| JP9011660A Pending JPH10212164A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 磁気ヘッド用基板材料 |
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