JPS63134562A

JPS63134562A - 磁気ヘツドスライダ用材料

Info

Publication number: JPS63134562A
Application number: JP61278459A
Authority: JP
Inventors: 和田　俊朗; 満彦古川; 城山　正治; 佐々木　豊重; 陸人宮原; 茂樹毛利
Original assignee: Nippon Tungsten Co Ltd; Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Tungsten Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1986-11-21
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1988-06-07
Also published as: JPH0510292B2

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】（産業上の利用分野）本発明はコンピュータ用をはじめ、オーディオ用、Ｖ　
Ｔ　Ｒ用等の記録再生用、磁気テープ用等の磁気ヘッド
スライダ用材料に関する。

〔従来の技術〕

従来から、記録再生用磁気ヘッドスライダとして、多結
晶Ｎｉ−Ｚｎフェライト、　Ｍｎ−Ｚｎフェライトや単
結晶Ｈｎ−Ｚｎフェライトあるいは高硬度パーマロイ等
が用いられてきたが、近年、再生すべき記録密度が増大
したことから、薄膜磁気ヘッド化が進められてきており
、磁気回路用として高周波域の磁気特性が優れたパーマ
ロイ、センダスト或いはアモルファスのｆＨ！！に対応
できる耐摩耗性スライダ材料の開発が行われている。

この記録再生用磁気へラドスライダ用材料としては、耐
摩耗性を初め、高強度、ｍ織の緻密性、さらには記録媒
体とのなじみ、潤滑性、金属薄膜との熱的整合性などと
共に、精密加工性、加工能率等の加工上の緒特性に優れ
ていることが要求される。

この要求特性を満足する材料としては、アルミナ系セラ
ミックスがあるとされ、特に、耐摩耗性と磁気材料との
なじみとにおいて優れた材料として、例えば特開昭５５
−１６３６６５号公報にはａｚ２　ｏａ−ＴｉＣ系材料
が、特開昭５７−１９８５７８号公報には、ＴｉＯ２−
Ａｎ！２０Ｂ系のものが開示されている。

さらに、薄膜磁気ヘッド用セラミックス基板として機械
加工に際してのチッピングを改善したものとして、ジル
コニアを主成分とするものが特開昭６０−１７１６１７
号公報に開示されている。

しかしながら、このジルコニアを主成分とする材料は、
部分安定化したＺｒＯ２を主成分とするものであるため
、熱的な面での安定性に欠け、基板への膜付けの際の数
１００℃までの加熱や冷却に起因して単斜晶が増加し、
強度の劣化や体積変化に伴い基板の反りが生じるという
問題があり、満足すべきものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

いずれにしても、現在各種提案されている薄膜磁気ヘッ
ド用セラミックスとしては、上記の要求特性を全体とし
て満足するものはない。

本発明において解決すべき！ＩＩ題は、薄膜磁気ヘッド
スライダ用材料としてセラミックスを用いた場合には１
．前記要求特性の中、解決すべき課題はその加工性にあ
るとして、高強度、高靭性で摺動性がよく、機械加工性
が比較的良いジルコニアを選定し、その特性の改善によ
って磁気へラドスライダ用材料を得ようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ジルコニア系セラミックスにおいて、特にＺ
ｒＯ２−（酸化物−炭化物）系材料が磁気へ７ドスライ
ダ用材料として満足すべき特性を有する点に着目して完
成したもので、正方晶結晶構造を有するＺｒＯ２５５〜
９Ｇ容量％と、残部が酸化物と炭化物とからなり、その
酸化物と炭化物の容量比が、酸化物バ酸化物＋炭化物）
・Ｏ，ＯＳ〜０．２０であＺｒＯ２を実質的に正方晶構
造とするためには、ＺｒＯ２にＹ２０Ｂ　、ＭｇＯ，Ｃ
ａｂ、ＣｅＯ２等の安定化剤の少なくとも１種を含有せ
しめることが必要である。

これらの安定化剤はＺｒＯ２に対してＹ２Ｏ３の場合に
は１．０〜６．０重量％、ＭｇＯでは２．０〜４．３重
量％、ＣａＯでは２．８〜５．８重量％、さらにＣｅＯ
２の場合には８．２〜１３．４重量％含有させる必要が
ある。

正方晶のＺｒＯ２が存在すると、外部応力によって正方
晶から単斜晶の結晶構造への変態が起る結果、いわゆる
応力誘起変態機構によって機械的特性、特に強度や靭性
が向上する作用がある。

また、正方晶ＺｒＯ２は一般に粒成長を起こし易いが、
炭化物やＺｒＯ２以外の酸化物と複合化させることによ
り、複合化による結晶粒の微細化の効果が大きく、平均
結晶粒１．５μ−以下となってチッピングが少なくなり
、耐摩耗性、材料の緻密さが改善されるばかりでなく、
前述の熱劣化の問題も大幅に改善される。

本発明においては、安定化剤を含むＺｒＯ２が５５容量
％未満では強度や靭性が不足で、これまで多用されてき
たＡｌ１０ｇ　　ＴｉＣ系材料と比べてスライジング工
程でのチッピングや潤滑性が改善されない、また９０容
量％を超えると基板への膜付けの際の数１００℃までの
加熱や冷却に起因してＺｒＯ２の単斜晶が増加し、強度
の劣化や基板の反りが生じるという問題が発生する。従
って、安定化剤を含むＺｒＯ２の量は５５〜９Ｇ容量％
とする必要がある。

また、本発明においては酸化物はＺｒＯ２の焼結性の改
善のために配合されるもので、また、炭化物は焼結体の
耐摩耗性や切断加工性の改善のために配合される。

しかしながら、酸化物バ酸化物＋炭化物）の容量比が、
０．０５未満では酸化物による焼結性改善の効果が少な
くなり、焼結温度が高くなる。

また、その容量比が０．０５〜０．２０の範囲では、焼
結体に悪影響を与える炭化物成分中の遊離炭素と反応し
、更に部分安定化ジルコニアとも反応し結合剤の役目を
果たす結果、焼結性を改善する。しかしながら、その比
が０．２０を超えると、炭化物と反応結合する量が必要
以上に多（なる結果、炭化物の酸素固溶量が多くなり、
強度が低下すると共に炭化物結晶粒が粗大化するため、
緻密で均一微細な組織を有する焼結体が得られ難くなる
。

上記本発明の磁気ヘッドスライダ用材料は以下の要領に
よって好適に製造される。

共沈法によって得たＹ２　ＯＢ　、ＭｇＯ，Ｃａｂ。

ＣｅＯ２等の安定化剤を所定量含む部分安定化ＺｒＯ２
粉末と、ＴｉＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ＠　Ｃ２、Ｍｏ
２　Ｃ。

ＷＣの１種又は２種以上又はこれらの固溶体粉末と、Ｔ
ｉＯ２、Ｎｂ２０５　、　Ｔａ２０５　、　Ｃｒ２　Ｏ
Ｂ、　、　ＨｆＯ２の１種又は２種以上又はこれらの固
溶体粉末とを所定量配合し、湿式混合粉砕した後、乾燥
、整粒して減量粉末を調整する。この原料粉末を黒鉛型
内に充填し、それぞれ最適焼結温度１２５０〜１６００
℃で５０〜３００　ｋｇ／−の圧力を加え、それぞれ所
定時間保持焼結して相対密度９９％以上のＺｒＯ２−酸
化物−炭化物系のセラミックス焼結体を得る。

また、このＺｒＯ２−酸化物−炭化物系セラミックス焼
結体は、熱間等方圧加圧焼結法（ＩＩＩＰ）でも製造す
ることができる。すなわち、上記原料粉末を金型ブレス
、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）、ドクターブレード法、
スリップキャスティング法等の各種成形方法により成形
し、この成形体を、大気中で１３００〜１６００℃の温
度で焼成して相対密度を９４．５％以上にした後で１２
００−１５００℃でＨＩＰ　！、た相対密度９９％以上
のＺｒＯ２−酸化物−炭化物系のセラミックス焼結体は
、磁気ヘッドスライダの形状に切断して仕上げ加工して
製造する。

本発明の磁気ヘッドスライダ用材料を得るための製造方
法及び材料の特性について、実施例により具体的に説明
する。

実施例１以下の要領で、原料粉末を調製した。

ＺｒＯ２成分：　Ｙ２０Ｂ　、ＭｇＯ，ＣｅＯの安定化
剤を第１表の割合で含む部分安定化ＺｒＯ２粉末第　　１　　表平均粒子径　しＩ以下純度　　　９９．９％以上（安定化剤を含めた純度）酸
化’ｅＪ　（ＴｉＯ２，Ｎｂｚ　Ｏｓ　、　Ｔａ２０５
　、　Ｃｒ２０ａ　。

Ｈｆ０２）平均粒子径：０．５μｍ純度Ｆ９９．９％炭化物（ＴｉＣ，ＮｂＣ，Ｃｒ３　Ｃ２、ＺｒＣ，Ｍｏ
２　Ｃ。

ＷＣ）平均粒子径：Ｔｉｃ：１μ−、ＮｂＣ：ｏ、ｓ　　μ−純度：　９９
．７％以上上記の各種出発原料を第２表示す割合に湿式粉砕混合し
た後、メタノールを溶媒としてジルコニアボールを使用
し２４時間湿式混合粉砕した後、乾燥、整粒して原料粉
末を調整した。

この原料粉末を５０×５０Ｉｌ／＋１１１高さ６０＋ａ
／ｍの黒鉛型内に充填して、それぞれ最適の焼結温度１
２００〜１７５０℃で１５０〜３００ｋｇ／ａＪの圧力
を加え、６０分間保持して、ついで、圧力を除去し放冷
することにより、５０Ｘ５０Ｘ５．５ｍ／ｍの焼結体を
得た。各種組成物の焼結体をダイヤモンド砥石で４９　
Ｘ　４９　Ｘ　５．ＯＬｌ／ａ＋に研削して比重測定を
行った後、更にダイヤモンド砥石で切断あるいは研削し
て試験片を作成し、各種試験に供した。

相対密度はアルキメデス法で測定した比重を理論密度で
除して相対密度を求めた。

切断加工性及び耐チッピング性は各試験片を治具で固定
し、これに滑車を介して１０ｋｇの重錘をつけ、レジン
ボンドダイヤモンド切断砥石を用い、重錘の荷重により
試験片を５０ｍ／ｍ長さに切断する試験を行った。この
切断に要する時間を測定して加工性を評価した。

また、切断加工時に稜に生じるチッピングの有無、大き
さを顕微鏡で観察して耐チッピング性を評価した。

なお、加工性は試料Ｎａ８　（Ｙ２０Ｓ部分安定化Ｚｒ
Ｏ２）の切断所要時間を基準時間とし、基準時間を各試
料隘毎の切断所要時間で除し１００倍した数値を切断加
工性として示す。

精密加工性は、ディスクヘッドスライダのトラック幅に
合わせて加工する際に、エツジ部に発生する微小欠けの
度合により、使用上好ましくないものをＣ印、欠は発生
がほとんどなく使用上問題ないものをＢ印、特に優れて
いるものをＡ印で示す。

また、ヘッドとテープ（又はディスク）の適合性につい
ての評価は、それぞれの試料をヘッドに加工し、テープ
走行試験を行い再生出力減衰量（ｄＢ）を測定し評価し
た。テープはｒＦｅ２Ｏ３塗布型媒体（媒体厚み１０μ
請）を用い、定常摩耗状態においてテープをシューシャ
イン走行させ、１０３回のンユーシャイン走行テストで
の評価が従来品と同程度のものをＣ印（−２ｄＢ以下）
、優れているものをＢ印（−２ｃｌＢ〜−１ｄｌｌ）で
、さらに非常に優れているものをＡ印（−１ｄＢ〜０）
で示した。

第３表に試験評価結果を示す。

試料？＆Ｌ１〜８は、試験評価結果でＺｒＯ２成分量の
影響をみたものである０本願発明品の試料−４〜７は、
比較例（従来品）より特に強度、精密加工性、潤滑性に
優れていることがわかる。また、ＺｒＯ２量が沙ない（
５５容量％以下）では強度や靭性が不足で、これまで多
用されてきたＡ１２　ｏｓ−ＴｉＣ系材料と比べてスラ
イジング工程でのチッピングや潤滑性が改善されないこ
とがわかる。

試料隘９〜２９は、酸化物バ酸化物＋炭化物）−〇、０
５と一定とし、各種酸化物、炭化物、固溶体の実施例で
ある０本願発明（試料ｍｌｏ〜１２．１４〜１６、１８
〜２０，２２．２４，２５．２７〜２９）はいずれも従
来品と比べ、強度、精密加工性、潤滑性に優れているこ
とがわかる。

試料１１ｋＬ３０〜３４は、３重量％のＹ２Ｏ３で安定
化されたＺｒＯ２量を７０容量％と一定とし、酸化物が
ＴｉＯ２，炭化物がＴｉｃの場合で、酸化物バ酸化物＋
炭化物）の比をθ〜０．３と変化させた場合の試験評価
結果である。

試料１１ｍ３１〜３３の場合のように、酸化物バ酸化物
＋炭化物）の比が本願発明の０．０５〜０．２０の範囲
内にあるとき相対密度、硬さも高い。

試料磁３５〜３７は、各種安定化剤の種類に対する各種
酸化物、炭化物の組合せによる実施例の試験評価結果で
ある。

いずれの場合も本願発明品は、従来品に比べ晴密加工性
１強度、潤滑性に優れていることがわかる。

以上の試験結果により、本発明の磁気ヘッドスライダ用
材料は、要求される緒特性を満足してしすることがわか
る。

（以下、この頁余白）第２表第３表巾※：　Ａ１２０Ｂ　３０ＴｉＣ〔発明の効果〕以上説明したように、本発明の磁気ヘッドスライダ用材
料は、磁気ヘッドスライダの耐摩耗性。

機能部材に要求される耐摩耗性をはじめ、精密加工性、
加工能率、高強度２組織の緻密性、記録の媒体とのなじ
み、潤滑性などの緒特性を満足し、特に精密加工性、強
度、潤滑性に優れた特性を有する磁気ヘッドスライダ用
材料であるので、チッピングも少なく微細な加工を行な
うことができ、薄膜磁気ヘッドスライダとして好適なも
のを得ることができるという効果を奏することができる
。

Claims

【特許請求の範囲】１、正方晶結晶構造を有するＺｒＯ＿２５５〜９０容量
％と、残部が酸化物と炭化物とからなり、その酸化物と
炭化物の容量比が、酸化物／（酸化物＋炭化物）＝０．０５〜０．２０であることを特徴とする磁気ヘッドスライダ用材料。２、正方晶結晶構造を有するＺｒＯ＿２がＹ＿２Ｏ＿３
、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ＿２等の安定化剤の少なくと
も１種を含有せしめてなる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用材料。３、酸化物がＴｉＯ＿２、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ｔａ＿２Ｏ
＿５、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、ＨｆＯ＿２の１種又は２種以上
又はこれらの固溶体であり、且つ炭化物がＴｉＣ、Ｎｂ
Ｃ、ＴａＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、ＺｒＣ、Ｍｏ＿２Ｃ、Ｗ
Ｃの１種又は２種以上又はこれらの固溶体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または、第２項に記載
の磁気ヘッドスライダ用材料。