JPS6286510A - 磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景 技術分野 本発明は磁気ヘッドに関する。　さらに詳しくは、特に
計算機用ヘッドに用いるマンガン−亜鉛系のフェライト
コアの改良に関するものである。

先行技術 近年、磁気記録の技術分野においては、高記録密度化が
強く要望されるようになってきておリ、たとえば、計算
機用ヘッド等の磁気ヘッドコアについては、高周波数領
域での実効透磁率の大きな材料の開発に力が注がれるよ
うになってきいるのが現状である。

従来、磁気ヘッドコアの材料としては、マンガン−亜鉛
系のフェライトが用いられている。

このものは、低周波数領域、例えば０．１〜数十ＫＨｚ
では大きな実効透磁率を示すが、これ以上の高周波数領
域では実効透磁率が小さく。

しかも損失係数が大きくなってしまう。

このような実状から、種々の添加物、例えば、酸化カル
シウムや酸化ケイ素（Ｔｒａｎｓ、Ｊｐｎ。

Ｉｎ５ｔ、Ｍｅｔ、、　　２　　Ｐ１７１（１９６１）
）や酸化ニオブ等を所定量添加する旨の提案がなされて
いる。

しかしながら、これらでも、計算機用のヘッドとして現
在要求されている高密度記録を達成するための高周波数
領域では、透磁率および最高磁束密度の点で満足できな
い。

本発明者等は、このような問題に対し、所定間の酸化ニ
オブ、酸化バナジウム、酸化カルシウムを含有させる旨
の提案を行っている（特開昭６０−１６８６３号公報）
、この提案によれば０．５〜ｌＯＭＨｚの高周波数領域
において非常に大きい実効透磁率を示す磁性材料が得ら
れる。

ところで、ウィンチェスタ−タイプ等の計算機用ヘッド
のフェライトコアとしては、グレイン粒界強度がきわめ
て大きくなければならない。

計算機用ヘッドのコアフロント面は、鏡面研磨されて仕
上られるものであり、記録再生時にはわずかな空隙を介
して媒体上に浮上させられるが、グレインの粒界強度が
低くグレインが媒体上に落下したとすると重大なトラブ
ルをひきおこしてしまうからである。

しかし、従来のＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ系フェライトはいずれ
もグレイン粒界の強度が小さく、検査時にグレインが脱
落しかねない不良品が多数みつかっている。

そこで、グレイン粒界の強度が大きく、シかも高周波数
領域での透磁率および最高磁束密度が大きく、損失係数
が小さい磁気ヘッドが要望されている。

■　発明の目的 本発明の目的は、グレイン粒界の強度が大きく、しかも
高周波数領域での透磁率および最高磁束密度が大きく、
損失係数が小さい磁気ヘッドを提供することにある。

■　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、第１の発明は、Ｆｅ２Ｏ３を５５〜５７モル
％、ＺｎＯを７〜９モル％含有するマンガン−亜鉛系フ
ェライトに対し、酸化ケイ素０．０２重量％以下および
／または酸化カルシウム０．１重量％以下を含有させた
材質であって、平均グレイン径が８０ＩＬ■以下であり
、２０℃、直流、１５０ｅでの磁束密度５５００Ｇ以上
のコアを有し、記録周波数０．５〜ＩＯＭ）ｌｚで用い
られることを特徴とする磁気ヘッドである。

また、第２の発明は、Ｆｅ２Ｏ３を５５〜５７モル％、
ＺｎＯを７〜９モル％含有するマンガン−亜鉛系フェラ
イトに対し、酸化ケイ素０．０２重量％以下および／ま
たは酸化カルシウム０．１重量％以下と、酸化ニオブ０
．０２重量％以下および／または酸化バナジウム０．０
２を量％以下とを含有させた材質であって、平均グレイ
ン径が８０ＪＬ層以下であり、２０℃、直流、１５０ｅ
での磁束密度５５００Ｇ以上のコアを有し、記録周波数
０．５〜１５ＭＨｚで用いられることを特徴とする磁気
ヘッドである。

■　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のコアは、Ｆｅ２Ｏ３を５５〜５７
モル％、ＺｎＯを７〜９モル％含有するマンガン−亜鉛
系フェライトに、少量の酸化ケイ素および／または酸化
カルシウムが含有される。

そして、さらに必要に応じて酸化ニオブや酸化バナジウ
ムが含有される。

含有添加元素である酸化ケイ素および酸化カルシウムは
高周波数領域（０，５〜ＩＯＭＨ２）における磁気特性
、特に透磁率を向上させるための成分であり、酸化ケイ
素の含有量は０．０２重量％以下、特に０．００５〜０
．０１５重量％の範囲が好ましい。

一方、酸化カルシウムは、やはり高周波数領域での透磁
率を向上させるものであるが、その含有量は、０．１重
量％以下、特に、０．０２〜０．０９重量％の範囲が好
ましい。

これら２成分の含有は、どちらか一方のみであってもよ
いが１本発明において、特に損失減少の点で相乗効果を
発揮するものであるので、両者は併用することが好まし
い。

上記の酸化ケイ素の含有量が０．０２重量％をこえると
、グレイン粒界の強度が低下する。

また酸化カルシウムの含有量が０．１重量％をこえると
やはりグレイン粒界の強度が低下する。

さらに本発明においては、酸化ニオブを０．０２重量％
以下、特に０．００５〜０．０２重量％の範囲で含有さ
せることが好ましい。

酸化ニオブの添加によってさらに高周波数領域、例えば
、１５ＭＨｚ程度の領域までの透磁率が向上する。

ただし、酸化ニオブが０．０２重量％をこえると、グレ
イン粒界の強度が低下する。

また、本発明においては酸化バナジウムを０．０２重量
％以下、特に０．００５〜０．０２重量％の範囲で含有
させることが好ましい、　この醸化バナジウムの添加に
よって。

さらに高周波数領域１例えば、１５ＭＨｚ程度の領域ま
での透磁率が向上する。

さらに加えて比抵抗が大きくなり損失係数も小さくなる
。

ただし、酸化バナジウムが０．０２重量％をこえるとグ
レイン粒界の強度が低下してしまう。

これら酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化ニオブ、酸化
バナジウムなどの含有量の総計は。

０．２重量％以下、好ましくは０．００５〜０．１５重
量％でなければならない。

これらの含有量の総計が０．２重量％をこえると、グレ
イン粒界の強度が低下する。

本発明で用いるマンガン−亜鉛系フェライトの組成をＦ
　ｅ２０３５５〜５７モル％、Ｚｎ０７〜９モル％とす
るのは、このような組成範囲のフェライト組成と、前述
したような含有添加物との組み合せによって、高周波数
領域（０，５〜１５　ＭＨｚ　）において、非常に大き
い透磁率を有する低損失フェライトとなり、しかも低い
保磁力、大きな最高磁束密度を有する等の優れた特性が
得られて、高密度記録用の磁気ヘッドコア材料として好
適であるからである。

そして、これ以外の組成では良好な磁気特性はえられな
い。

このような材質からなる本発明の磁気ヘッドのコアは後
述するような工程によって成形されており、成形後の磁
気ヘッド用コアの平均グレイン径は８０　ｐ、ｔａ以下
、特に１０〜５０ＩＬ厘が好ましい、この値が８ＯＪＡ
ＩＩをこえるとグレイン粒界の強度が低くなる。

さらには、渦電流損も大きくなり、高周波数領域での磁
気特性がわるくなる。

このような平均グレイン径はＪ　Ｉ　５−Ｃ−２５６３
−１９８１に準じて下記式にて算出されるものである。

Ｄ＝１／ＮＸＬ／ｎＸ１０００　（μｍ）ここで、Ｄ：
平均結晶粒径 Ｎ：顕微鏡の倍率 Ｌ：直線の長さくｍｍ） ｎ：直線により切断される粒子−数 上記の式を用いて算出した一次元的な値に。

ざらにπ／２を乗じて算出した三次元的な値が本発明に
おける平均グレイン径り。である。

Ｄｏ＝Ｄｘπ／２ さらに、コアの密度は、理論密度の９９．５％以上、特
に９９．８〜１００％であることが好ましい、　これに
よりグレイン粒界の強度が向上し高周波数領域での磁気
特性が向上する。

本発明の磁気ヘッドのコアを作製するには以下のように
する。

すなわち、上記の組成物を所定量、粉末の状態で混合す
る。　混合には、通常、アトライター等の湿式混合を用
いる。

次いで、乾燥し、仮焼し、ボールミル等にて粉砕後、乾
燥する。　その後、いわゆるコールドプレス等の常法に
従って成形後、非酸化性雰囲気中、１１００〜１４００
℃において理論密度の９５〜９８％になるまで一次焼成
する。

次いで少なくとも８００　Ｋｇ／ｃ履２に加圧しながら
、１１００　Ｎ１４００℃において理論密度の９９．５
％以上、より好ましくは９９．８％以上になるまで二次
焼成する。

つまり、−次焼成段階で、緻密な被覆層を形成させ、連
通穴を閉塞したのち、二次焼成段階で外部加圧しながら
おし固めて、所望の磁気特性をもつ焼結体とする。

本発明の磁気ヘッドのコアの製造に際しては、前記した
酸化ケイ素および酸化カルシウムの代りに、焼成により
これらの物質に変換しうる物質例えば炭醜塩１重度酸塩
、水酸化物などを用いることもできる。

また、−次焼成の非酸化性雰囲気は、例えば不活性ガス
または制御された醜素濃度の不活性ガスを用いて形成す
るか、あるいは減圧により形成することができる。

二次焼成における加圧は、例えば熱間静水圧プレス装置
を用いて行うことができる。

なお、本発明におけるコア材質の平均グレインサイズを
、ある程度任意にコントロールするには、製造過程にお
いて、例えば仮焼成温度を８００〜１０００℃、−次焼
成温度を１２５０〜１３５０℃間で変えればよい。

このようなコアは、最高磁束密度としては、２０℃、直
流、１５０ｅの８１５が５５００Ｇ以上、特に５６００
〜６０００Ｇである。　　また、２０℃、０．５■Ａ、
３．５ＭＨｚでの初透磁率１０００以上、特に１０００
〜１４００、同じ＜５ＭＨでの初透磁率８００以上、特
に８００〜１２００、同じ＜７ＭＨｚでの初透磁率７０
０以上、特に７００〜９００である。

そして、０．５〜１５ＭＨｚの記録周波数を用いたとき
、きわめて良好な電磁変換特性を示す。

本発明の磁気ヘッドのコアの形状については特に制限は
なく、公知の種々の形状１例えばウィンチェスタ−タイ
プ等に用いたれるコア形状とすればよい、　そして、常
法に従い、スライダ等を付し、磁気ヘッドとして組み立
てられる。

■　発明の具体的作用効果 本発明の磁気ヘッドは、計算機用等の磁気記録における
書き込み、読み出し、消去等に用いられる。

そして１本発明の磁気ヘッドのコアは、Ｆ　ｅ２０３５
５〜５７モル％、Ｚ　ｎ　０７〜９モル％含有する亜鉛
系フェライトに対し、酸化ケイ素０．０２重量％以下お
よび／または酸化カルシウム０．１重量％以下、さらに
必要に応じて、酸化ニオブや酸化バナジウムを０．０２
重量％以下含有させた材質であって、しかも平均グレイ
ン径が８０ＩＬ層以下である。　従って、得られた磁気
ヘッドは、フロントコアのグレイン粒界の強度が大きく
、しかも０．５〜１５ＭＨ２の高周波数領域での透磁率
および最高磁束密度が大きく、損失係数が小さいという
きわめて優れた磁気特性を有する。

■　発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し１本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］ 表１に示されるＦｅ２０３　、ＺｎＯおよびＭ　ｎ　Ｏ
の組成に対し１表１に示す割合で酸化ケイ素、酸化カル
シウム、酸化ニオブ、酸化バナジウムの粉末を加え、よ
く混合したのち８５０℃で１２０分間仮焼した。

次いで、この仮焼物を粉砕したのち、バインダーとして
ポリビニルアルコールを少量加えて成形圧粉体とし、酸
素２容量％、窒素９８容量％の混合雰囲気下、１２５０
〜１３００℃において理論密度の９６％になるまで加熱
した。

次に、これを熱間静水圧装置を用い、１０００Ｋｇ／ｃ
■２．１２００℃において、理論密度になるまで焼結し
た。

なお、仮焼温度を８５０〜１０００℃の間で変え１表１
に示されるような種々の平均グレインサイズを有するサ
ンプルを作製した。

このようにして得られたフェライトから常法に従い、磁
路長４ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、ギャップ０．００２ｍｍ
のコアを得た。　そして、スライダを付し巻線を設けて
ヘッドを得た。

これらのサンプルについて下記の特性を測定した。

（１）グレイン粒界の強度（％） ２５％フッ化水素酸水溶液にてエツチング後２分行い、
エツチング後、光学顕微鏡（４００倍）にて観察し、グ
レインの脱落面積比（％）を算出した。

（２）Ｂｌｓ ２０℃、直流、１５０ｅでの磁束密度Ｂ　ｌ５（Ｇ）を
測定した。

（３）終３　、５　　７’　５　　　ＩＬ？２０℃％　
０．５履Ａでの初透磁率を３．５ＭＨｚ　、　５ＭＨｚ
　、　７ＭＨｚにて測定した。

結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明の効果が明かである。

すなわち、本発明のサンプルに比較して、比較サンプル
は、Ｂ　１５が５５００Ｇ未満であるが、グレイン粒界
強度が９５％未満であるか３．５〜７ＭＨｚまでのルが
本発明の゛サンプルより１００以上低く、実用に耐えな
いことがわかる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ＿２Ｏ＿３を５５〜５７モル％、ＺｎＯを７
   〜９モル％含有するマンガン−亜鉛系フェライトに対し
   、酸化ケイ素０．０２重量％以下および／または酸化カ
   ルシウム０．１重量％以下を含有させた材質であって、
   平均グレイン径が８０μｍ以下であり、２０℃、直流、
   １５０ｅでの磁束密度５５００Ｇ以上のコアを有し、記
   録周波数０．５〜１０ＭＨｚで用いられることを特徴と
   する磁気ヘッド。
2. （２）コアの密度が理論密度の９９．５％以上である特
   許請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッド。
3. （３）Ｆｅ＿２Ｏ＿３を５５〜５７モル％、ＺｎＯを７
   〜９モル％含有するマンガン−亜鉛系フェライトに対し
   、酸化ケイ素０．０２重量％以下および／または酸化カ
   ルシウム０．１重量％以下と、酸化ニオブ０．０２重量
   ％以下および／または酸化バナジウム０．０２重量％以
   下とを含有させた材質であって、平均グレイン径が８０
   μｍ以下であり、２０℃、直流、１５０ｅでの磁束密度
   ５５００Ｇ以上のコアを有し、記録周波数０．５〜１５
   ＭＨｚで用いられることを特徴とする磁気ヘッド。