JP3325439B2 - Slider for magnetic head and method of manufacturing the same - Google Patents
Slider for magnetic head and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、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、磁気テープガイド、マイクロマシン用部品
等で使用される非磁性セラミックスに関するものであ
り、特にコンピュータ用ハードディスク、光磁気ディス
ク、フロッピーディスク、磁気テープ、オーディオ用レ
コーダやビデオテープレコーダ等の磁気記録に使用され
る磁気ヘッドのスライダー用材料に最適な非磁性セラミ
ックスに関するものである。The present invention relates to ceramic substrates for magnetic heads, sliders for various magnetic heads, spacers for magnetic heads, magnetic tape guides, non-magnetic ceramics used for micromachine parts and the like, and more particularly to computers. The present invention relates to a non-magnetic ceramic which is most suitable as a material for a slider of a magnetic head used for magnetic recording such as a hard disk, a magneto-optical disk, a floppy disk, a magnetic tape, an audio recorder and a video tape recorder.
【0002】[0002]
【従来の技術】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、従来からフェライト等を
使用した磁気ヘッドが使われている。2. Description of the Related Art In recent years, high densification of magnetic recording has made rapid progress. With this high density, high coercivity media such as hard disks, 8 mm VTRs, electronic still cameras, video floppies and digital audio have been developed. Conventionally, a magnetic head using ferrite or the like has been used as a recording / reproducing magnetic head.
【0003】この様な磁気ヘッドを用いた磁気媒体への
記録において、高容量化に対応した高線密度、高トラッ
ク密度を達成する方法の一つとしてコンポジットスライ
ダーが採用されている。いわゆるコンポジット型磁気ヘ
ッドは、磁気ヘッドコアをセラミックス製のスライダー
に接着している。なお、磁気ヘッドコアとスライダー
は、雰囲気を400℃前後の高温として、両者の間に配
置されたガラスを溶融することにより接着されている。In recording on a magnetic medium using such a magnetic head, a composite slider is employed as one of the methods for achieving a high linear density and a high track density corresponding to an increase in capacity. In a so-called composite type magnetic head, a magnetic head core is bonded to a ceramic slider. The magnetic head core and the slider are bonded by setting the atmosphere at a high temperature of about 400 ° C. and melting the glass disposed therebetween.
【0004】この様なスライダー材料に要求される特性
として磁気媒体との摺動特性に優れる必要がある。また
高密度記録ヘッドのトラック密度は10μm以下であ
り、これらに使われるスライダー材料はポアが小さいこ
とが要求される。さらにハードディスク用磁気ヘッドで
は、ディスクが回転するとともにヘッドが浮上するCS
S(Contact Start/Stop)と呼ばれ
る方法が採用されている。このCSS方式では、ディス
クの起動直後及び停止直前にディスクとヘッドが接触摺
動する。従って、摺動する際にスライダー部分にポアが
あるとポア部分に潤滑剤や磁性摩耗粉等が付着またはポ
ア部分より付着物が脱落し、これにより磁気媒体を破壊
したり、データの破壊やヘッドの破損を生じ、磁気記録
装置の信頼性を著しく低下させるという問題があった。
特に近年、運転中の磁気ディスクとヘッドの間隔(浮上
量)が小さくなり、更に磁気ディスクの磁性膜が薄くな
っており、破損し易くなっている。この点からもスライ
ダー材料においてポアサイズの小さな材料が要求される
ようになった。As a characteristic required of such a slider material, it is necessary to have excellent sliding characteristics with a magnetic medium. The track density of a high-density recording head is 10 μm or less, and the slider material used for them is required to have a small pore. Furthermore, in the case of a magnetic head for a hard disk, the head rotates while the disk rotates.
A method called S (Contact Start / Stop) is employed. In this CSS method, the disk and the head slide in contact immediately after the disk is started and immediately before the disk is stopped. Therefore, if there is a pore in the slider part when sliding, lubricant or magnetic wear powder or the like adheres to the pore part or adheres from the pore part, thereby destroying the magnetic medium, data destruction or the head. And the reliability of the magnetic recording device is significantly reduced.
In particular, in recent years, the distance (flying height) between the magnetic disk and the head during operation has become smaller, and the magnetic film of the magnetic disk has become thinner, and the magnetic disk is more easily damaged. From this point, a material having a small pore size is required for the slider material.
【0005】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に伴い、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実施されている。In recent years, the flying height of the magnetic head from the disk surface has been reduced to submicron or less with the increase in the recording density of the Winchester type magnetic head. The flying height of the slider changes due to the difference in speed. In order to reduce the 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 on a part of the sliding surface to form a negative pressure portion. It is practiced to make the flying height of the head constant at the inner and outer circumferences.
【0006】従って、上記のような理由から、スライダ
ー材料は摺動面を研磨した後、この摺動面に溝(凹部)
を形成する。このレールは、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ている。Therefore, for the above-described reason, the slider material is polished on the sliding surface, and then the groove (recess) is formed on the sliding surface.
To form This rail is generally machined, but when a negative pressure slider having a groove of several μm is formed, it is processed by milling with an ion beam, reactive ion milling, chemical etching, or the like.
【0007】また、現在スライダー材料として、チタン
酸カルシウム(CaTiO3 )やチタン酸バリウム(B
aTiO3 )、アルミナ−炭化チタン(Al2 O3 −T
iC)材料が使われており、これらの熱膨張係数はチタ
ン酸カルシウムでは100〜120×10-7/℃、チタ
ン酸バリウムでは80〜100×10-7/℃、アルミナ
−炭化チタンでは70〜80×10-7/℃である。At present, slider materials such as calcium titanate (CaTiO 3 ) and barium titanate (B
aTiO 3 ), alumina-titanium carbide (Al 2 O 3 -T)
iC) materials are used, and their thermal expansion coefficients are 100 to 120 × 10 −7 / ° C. for calcium titanate, 80 to 100 × 10 −7 / ° C. for barium titanate, and 70 to 100 × 10 −7 / ° C. for alumina-titanium carbide. 80 × 10 −7 / ° C.
【0008】一方、コンポジットヘッドにおけるヘッド
コアとしては一般に高い透磁率を有するMn−Znフェ
ライトや薄膜を使用した複合コアが使用されている。コ
アとスライダーはガラスボデイングされることからコア
と熱膨張係数の近いスライダーが採用される。例えば、
Mn−Znフェライトの熱膨張係数は105〜130×
10-7/℃と大きく、このフェライトコアに使用できる
非磁性スライダー材料としてチタン酸カルシウム系材料
が多く採用されている。また、薄膜を使用した複合型コ
アの熱膨張係数は115〜105×10-7/℃であり、
スライダー材料としてチタン酸カルシウム系材料が多く
採用されている。さらに、高密度記録に対応した狭いシ
ャープな記録磁場を発生する上で、磁気回路に影響を及
ぼさないように非磁性スライダー材料が採用されてい
る。On the other hand, as a head core in a composite head, a composite core using Mn—Zn ferrite or a thin film having high magnetic permeability is generally used. Since the core and the slider are glass bodyed, a slider having a thermal expansion coefficient close to that of the core is adopted. For example,
The thermal expansion coefficient of Mn-Zn ferrite is 105 to 130 ×
Calcium titanate-based material is widely used as a nonmagnetic slider material which is as large as 10 −7 / ° C. and can be used for this ferrite core. The composite core using the thin film has a coefficient of thermal expansion of 115 to 105 × 10 −7 / ° C.
Calcium titanate-based materials are often used as slider materials. Further, in generating a narrow sharp recording magnetic field corresponding to high-density recording, a non-magnetic slider material is adopted so as not to affect a magnetic circuit.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
ヘッド用スライダーの製造工程において、浮上面に凹部
を作製し負圧部を設ける際に、イオンミリング等で摺動
面に微細加工をする必要がある。しかしながら、従来の
チタン酸カルシウム等の酸化チタン複合材料では、イオ
ンミリング後の加工面にピットと呼ばれる欠陥を発生さ
せるという問題があった。As described above, in the manufacturing process of the slider for the magnetic head, when the concave portion is formed on the air bearing surface and the negative pressure portion is provided, the sliding surface is finely processed by ion milling or the like. There is a need. However, the conventional titanium oxide composite material such as calcium titanate has a problem that defects called pits are generated on the processed surface after ion milling.
【0010】そのため、このピット部分に潤滑剤や磁性
摩耗粉等が付着またはピット部分より付着物が脱落し、
これにより磁気媒体を破壊したり、データの破壊やヘッ
ドの破損を生じ、磁気記録装置の信頼性を著しく低下さ
せる等の問題があった。そこで、近年においてはイオン
ミリングによる加工面の欠陥の小さな材料が要求されて
いる。[0010] Therefore, lubricant or magnetic wear powder adheres to the pit portion, or deposits fall off from the pit portion,
As a result, there is a problem that the magnetic medium is destroyed, data is destroyed, and the head is damaged, and the reliability of the magnetic recording apparatus is significantly reduced. Therefore, in recent years, a material having a small defect on a processed surface by ion milling has been required.
【0011】また、従来のチタン酸カルシウム系材料か
らなるコンポジットヘッド用スライダー材料では、ディ
スクとの摩擦力や凝着力が大きく、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相互作用が小
さく媒体やヘッドを損傷することのない、摺動特性の優
れた材料が要求されている。In addition, the conventional slider material for a composite head made of a calcium titanate-based material has a large frictional force and an adhesive force with a disk, which causes a head crash or the like, which lowers the reliability of the information recording apparatus. There was a problem. In order to enhance the reliability of the magnetic head, there is a demand for a material which has a small interaction between the magnetic head and the disk and which does not damage the medium or the head and has excellent sliding characteristics.
【0012】このような記録ディスクと記録または及び
再生ヘッドとの相互作用を軽減するために、ヘッドの浮
上面をクラウン形状とすることが提案されているが、こ
のクラウン形状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、安価に量産することは困難であった。また、
摺動面に大きさが2μmを越える大きさのポアが存在す
るとスライダーと媒体との摺動時、媒体に損傷を与える
という問題があった。In order to reduce the interaction between the recording disk and the recording or reproducing head, it has been proposed to make the flying surface of the head into a crown shape. The size of the crown shape is several nanometers. In order to manufacture this with high accuracy, it is necessary to increase the precision of processing jigs and devices, and it has been difficult to mass-produce the device at low cost. Also,
If pores having a size exceeding 2 μm exist on the sliding surface, there is a problem that the medium is damaged when the slider slides on the medium.
【0013】さらに、コア材料として、磁気記録の高密
度化に応えるためNi−Znフェライトに代えて、透磁
率の大きなMn−Znフェライトや磁性薄膜を使った複
合コアが使用されているが、これらの熱膨張係数は10
5〜115×10-7/℃と大きく、スライダーの熱膨張
係数がこの値と異なるという問題があった。このため、
ガラス溶着する際の熱処理によりコアに応力が働き、磁
気特性の劣化や、コアにクラックを発生する等の磁気ヘ
ッド製造上の問題があった。Further, as a core material, a composite core using a Mn-Zn ferrite having a high magnetic permeability or a magnetic thin film is used in place of the Ni-Zn ferrite in order to respond to a higher density of magnetic recording. Has a coefficient of thermal expansion of 10
There is a problem that the coefficient of thermal expansion of the slider is different from this value, which is as large as 5 to 115 × 10 −7 / ° C. For this reason,
There is a problem in manufacturing the magnetic head, such as stress acting on the core due to the heat treatment at the time of glass welding, deteriorating the magnetic properties and generating cracks in the core.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】 本発明者等は、上記の
課題に対して検討した結果、磁気ヘッド用スライダーと
して、95.0〜99.95重量%のFe2O3と、0.
05〜5.0重量%のZrO2を主成分とし、これら主
成分100重量部に対してMnを0.5〜0.01重量
部含む非磁性セラミックスの焼結体から成り、該焼結体
の相対密度が99%以上、かつポアサイズが2μm以下
であることを特徴とするものである。Means for Solving the Problems The present inventors have studied the above problems, and as a result, as a slider for a magnetic head, 95.0 to 99.95% by weight of Fe 2 O 3 and 0.
The 05 to 5.0 wt% of ZrO 2 as a main component, composed of a sintered body of non-magnetic ceramics containing 0.5 to 0.01 parts by weight of Mn to these 100 parts by weight of the main component, the sintered body Has a relative density of 99% or more and a pore size of 2 μm or less.
【0015】[0015]
【0016】即ち、本発明によれば、Fe2 O3 を95
重量%以上とすることにより、精密加工が可能で、ケミ
カルエッチングやイオンミリングによる微細加工面にお
けるピットも少なく、CSSにより媒体やヘッドに損傷
を与えることの少ない、摺動特性の優れた材料を得るこ
とができることを見出したのである。That is, according to the present invention, Fe 2 O 3
By setting the content by weight or more, it is possible to obtain a material which is capable of precision processing, has few pits on a finely processed surface by chemical etching or ion milling, and is less likely to damage a medium or a head by CSS and has excellent sliding characteristics. I found that I could do it.
【0017】また、本発明の非磁性セラミックスは、熱
膨張係数が106〜108×10-7/℃であり、大きな
透磁率を有するMn−Znフェライトコアや薄膜を使用
した複合コアとガラスボンディングすることが可能であ
る。しかも、原料の平均粒径を1.0μm以下とするこ
とで、内在するポアの大きさが2μm以下となる緻密な
磁器を得ることができる。The non-magnetic ceramic of the present invention has a thermal expansion coefficient of 106 to 108 × 10 −7 / ° C. and is glass-bonded to a Mn—Zn ferrite core having a large magnetic permeability or a composite core using a thin film. It is possible. Moreover, by setting the average particle size of the raw material to 1.0 μm or less, it is possible to obtain a dense porcelain in which the size of the underlying pores is 2 μm or less.
【0018】ここでFe2 O3 の含有量を95重量%以
上としたのは、研磨面をイオンミリングにより微細加工
する場合、ZrO2 、Mn化合物、CeO2 、Ti
O2 、SiO2 の成分を多量に含むと、組成間のミリン
グレートの違いにより加工面に凹凸が生じる。従って、
Fe2 O3 の含有量を高くして、Fe2 O3 以外の副成
分は微粒で均一に分散させることによって、イオンミリ
ングによる加工面のピットを少なくすることができる。The reason why the content of Fe 2 O 3 is set to 95% by weight or more is that ZrO 2 , Mn compound, CeO 2 , Ti
When a large amount of components of O 2 and SiO 2 is contained, irregularities are generated on the processed surface due to the difference in the milling rate between the compositions. Therefore,
By increasing the content of Fe 2 O 3, sub-components other than Fe 2 O 3 is by uniformly dispersed in fine, it is possible to reduce the pit of the processing surface by ion milling.
【0019】また、ディスクとの摩擦力やCSS後の損
傷の有無という点から、Fe2 O3は99.0重量%以
上含有することが望ましく、さらに、スライダーの摺動
面に施す凹部を精度良く加工するという点から、材料を
構成するFe2 O3 の平均粒径は10μm以下、好ま
しくは5μm以下が望ましい。In view of the frictional force with the disk and the presence or absence of damage after CSS, it is desirable that Fe 2 O 3 be contained in an amount of 99.0% by weight or more. From the viewpoint of good processing, the average particle diameter of Fe 2 O 3 constituting the material is desirably 10 μm or less, preferably 5 μm or less.
【0020】また、焼結助剤であるZrO2 を0.05
〜5重量%としたのは、5重量%を越えると、上述した
イオンミリング後のピットを少なくする効果に乏しく、
しかも焼成時にクラックが発生する恐れがあるためであ
り、一方、0.05重量%未満では焼結性が低下するた
めである。Further, ZrO 2 which is a sintering aid
The reason why the content is set to 55% by weight is that if it exceeds 5% by weight, the effect of reducing pits after ion milling described above is poor, and
In addition, cracks may occur during firing, while if it is less than 0.05% by weight, sinterability is reduced.
【0021】また、Mn元素は焼結助剤として作用し、
その含有量を0.01〜0.5重量部としたのは、0.
5重量部を超えると粒径1μm以上のMnの複合化合物
相が発生してイオンミリング加工面の凹凸が大きくな
り、スライダー材料として不適切であるためである。一
方MnはFe2 O3 中に不可避不純物として含まれてい
ることから、0.01重量部未満として工業的に安価に
製造することは困難である。The Mn element acts as a sintering aid,
The reason for setting the content to 0.01 to 0.5 part by weight is that 0.1 part by weight is used.
If the content exceeds 5 parts by weight, a composite compound phase of Mn having a particle diameter of 1 μm or more is generated, and the irregularities on the ion milled surface become large, which is unsuitable as a slider material. On the other hand, since Mn is contained as an unavoidable impurity in Fe 2 O 3 , it is difficult to manufacture it industrially at a low cost with less than 0.01 part by weight.
【0022】さらに、本発明の非磁性セラミックスは、
これら以外の成分を合計3重量%以下の範囲で含んでい
ても良い。例えば、0.036重量%以下のSiO2 、
0.032重量%以下のAl2 O3 、0.02重量%以
下のY2 O3 等を含むことができる。Further, the non-magnetic ceramic of the present invention comprises:
Components other than these may be contained in a total range of 3% by weight or less. For example, 0.036% by weight or less of SiO 2 ,
It may contain up to 0.032% by weight of Al 2 O 3 and up to 0.02% by weight of Y 2 O 3 .
【0023】なお、フェライトは結晶構造によって磁気
特性が異なり、Mn−Zn系フェライトやNi−Zn系
フェライト等は結晶が逆スピネル構造となるため強磁性
を示すが、正スピネル構造やコランダム型の結晶構造を
有するフェライトは非磁性体となる。本発明のFe2 O
3 を主成分とするセラミックスはコランダム型の結晶構
造を有するため非磁性のセラミックスとなるのである。Ferrite has different magnetic properties depending on the crystal structure. Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite and the like exhibit ferromagnetism because the crystal has an inverse spinel structure, but have a positive spinel structure or a corundum type crystal. Ferrite having a structure becomes a nonmagnetic material. Fe 2 O of the present invention
Ceramics containing 3 as a main component are non-magnetic ceramics because of their corundum-type crystal structure.
【0024】次に本発明は、95重量%以上のFe2O3
粉末、ZrO2粉末及びMnO2粉末から成る平均粒径が
1.0μm以下の原料粉末を含むスラリーを金型に充填
し、フィルターを用いて前記金型に充填したスラリー中
の溶媒を分離して加圧成形した後、得られた成形体をホ
ットプレスまたは熱間静水圧処理により焼成することに
より、非磁性セラミックスから成る磁気ヘッド用スライ
ダーを製造することを特徴とする。Next, the present invention relates to a method for producing Fe 2 O 3
Powder, a slurry containing a raw material powder having an average particle diameter of 1.0 μm or less composed of ZrO 2 powder and MnO 2 powder is filled in a mold, and a solvent in the slurry filled in the mold is separated using a filter. After the pressure molding, the obtained molded body is fired by hot pressing or hot isostatic pressure treatment to produce a slider for a magnetic head made of non-magnetic ceramics.
【0025】[0025]
【0026】即ち、本発明の非磁性セラミックスの製造
方法では、Fe2 O3 を95重量%以上含有し、平均粒
径が1.0μm以下の原料粉末を用いることが重要であ
る。そして、この原料粉末を用いて湿式成形することに
より緻密な焼結体を得ることができる。あるいは、上記
原料粉末の成形体または焼結体をホットプレスやHIP
処理することにより緻密な焼結体を得ることができる。That is, in the method for producing a nonmagnetic ceramic of the present invention, it is important to use a raw material powder containing 95% by weight or more of Fe 2 O 3 and having an average particle size of 1.0 μm or less. Then, a dense sintered body can be obtained by wet molding using the raw material powder. Alternatively, the compact or sintered compact of the raw material powder is hot pressed or HIPed.
By performing the treatment, a dense sintered body can be obtained.
【0027】ここで、原料粉末の平均粒径が1.0μm
以下とは、マイクロトラックによる50%粒径、即ち粒
径と積算体積分率のグラフにおいて、積算体積分率50
%となる粒径が1.0μm以下であることを言う。そし
て、このような平均粒径が1.0μm以下の原料粉末を
用いることにより、焼結体の平均結晶粒径が10μm以
下の微細な結晶粒径を有する非磁性セラミックスを作製
できる。しかも、平均粒径1.0μm以下とすることに
より、ホットプレスまたはHIP処理をする前の予備焼
成時の温度範囲を950〜1200℃と広い範囲に設定
することができ、99%以上の相対密度を有する予備焼
結体が得られ、その後のHIP処理が可能となる。Here, the average particle size of the raw material powder is 1.0 μm
The following refers to a 50% particle size by a Microtrack, that is, a graph of particle size and an integrated volume fraction of 50%.
% Means that the particle size is 1.0 μm or less. By using such a raw material powder having an average grain size of 1.0 μm or less, a nonmagnetic ceramic having a fine crystal grain size with an average crystal grain size of a sintered body of 10 μm or less can be produced. Moreover, by setting the average particle size to 1.0 μm or less, the temperature range during pre-baking before hot pressing or HIP processing can be set to a wide range of 950 to 1200 ° C., and the relative density of 99% or more Is obtained, and the subsequent HIP processing becomes possible.
【0028】即ち、原料粉末の平均粒径が1.0μmを
越えると、予備焼成温度の範囲が限られ、相対密度99
%以上の安定した予備焼結体を得ることが困難となるの
である。そして、予備焼成温度が高くなるに伴い焼結体
の結晶粒径が大きくなり、焼結体中にポアが残存し、こ
れをHIP処理により除去することが困難となる。That is, if the average particle size of the raw material powder exceeds 1.0 μm, the range of the pre-firing temperature is limited, and the relative density
% Or more, it is difficult to obtain a stable pre-sintered body. Then, as the pre-firing temperature increases, the crystal grain size of the sintered body increases, and pores remain in the sintered body, which makes it difficult to remove the pores by HIP treatment.
【0029】また、予備焼結体の密度が小さい場合には
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
した加工面に発生するピットの数が多くなり、スライダ
ー材料として不適切となる。例えば、焼成温度が120
0℃を越えると酸化鉄の結晶粒径は15μm以上となり
強度が低下するだけでなく、イオンミリングにより微細
加工した加工面に発生したピットサイズが大きく、スラ
イダー材料として適切でなかった。When the density of the pre-sintered body is low, the number of pits generated on the processed surface finely processed by ion milling increases even if the sintered body is densified, which makes it unsuitable as a slider material. . For example, if the firing temperature is 120
When the temperature exceeds 0 ° C., the crystal grain size of iron oxide becomes 15 μm or more, not only the strength is reduced, but also the pit size generated on the processed surface finely processed by ion milling is large, which is not suitable as a slider material.
【0030】以上の理由により、原料粉末の平均粒径は
1.0μm以下とするが、さらに1μm以上のポアのな
い焼結体を得るためには、原料粉末の平均粒径を0.7
μm以下とすることがより好ましい。For the above reasons, the average particle size of the raw material powder is set to 1.0 μm or less. In order to obtain a sintered body having no pores of 1 μm or more, the average particle size of the raw material powder is set to 0.7 μm or less.
It is more preferable that the thickness be not more than μm.
【0031】また、このような原料粉末を成形する場合
は湿式成形を行う。例えば、原料の平均粒径が0.6μ
mの酸化鉄を95重量%以上含有する粉末を含むスラリ
ーを金型に充填し、フィルターを用いて溶媒を分離しな
がら粉体を500kg/cm2 以上の圧力で加圧成形す
ることで、乾式成形では得られない緻密で均一な成形体
が得られ、この成形体を酸化雰囲気で焼成して得られた
焼結体には2μm以上のポアは見られなかった。In the case of molding such a raw material powder, wet molding is performed. For example, the average particle size of the raw material is 0.6μ
m is filled with a slurry containing powder containing 95% by weight or more of iron oxide in a mold, and the powder is pressed under a pressure of 500 kg / cm 2 or more while separating the solvent using a filter. A dense and uniform molded body that could not be obtained by molding was obtained, and the sintered body obtained by firing this molded body in an oxidizing atmosphere did not show pores of 2 μm or more.
【0032】さらに、本発明では、焼成する際にホット
プレスまたはHIP処理を採用することにより、焼結体
中の2μm以上のポアを除去することができる。ここ
で、ホットプレス処理は、カーボン型、あるいはSiC
型、ジルコニア型に原料粉末を充填し、圧力50〜50
0kgf/cm2 、温度1000〜1200℃で0.5
〜5時間行う。また、HIP処理はアルゴンまたは窒素
雰囲気において圧力500〜2000kgf/cm2 、
温度1000〜1200℃で1時間行うのが適当であ
る。Further, in the present invention, the pores of 2 μm or more in the sintered body can be removed by employing hot pressing or HIP processing during firing. Here, hot pressing is performed using a carbon type or SiC
Mold and zirconia mold are filled with the raw material powder, and the pressure is 50-50.
0 kgf / cm 2 , 0.5 at a temperature of 1000 to 1200 ° C.
Perform for ~ 5 hours. The HIP treatment is performed in an argon or nitrogen atmosphere at a pressure of 500 to 2000 kgf / cm 2 ,
Suitably, it is carried out at a temperature of 1000 to 1200 ° C. for 1 hour.
【0033】これらの製造法の中でも特に、原料粉末を
湿式成形により成形した後、酸化雰囲気焼成炉により作
製した予備焼結体を熱間静水圧処理することにより高密
度な焼結体が得られる。Among these production methods, in particular, a high-density sintered body can be obtained by forming a raw material powder by wet molding and then subjecting a pre-sintered body produced by a firing furnace in an oxidizing atmosphere to hot isostatic pressure treatment. .
【0034】[0034]
【実施例】実施例1 酸化鉄(Fe2 O3 )原料とジルコニア(ZrO2 )、
酸化マンガン(MnO2 )を、最終焼結体の組成が表1
となるように秤量し、ボールミルを使い表1の平均粒径
となる様に粉砕混合した。なお、ジルコニアの添加量は
ボールミルによる摩耗混入量により置き代えた。 EXAMPLE 1 Iron oxide (Fe 2 O 3 ) raw material and zirconia (ZrO 2 )
Manganese oxide (MnO 2 ) and the composition of the final sintered body were as shown in Table 1.
And crushed and mixed using a ball mill to obtain the average particle diameter shown in Table 1. The addition amount of zirconia was replaced by the amount of abrasion mixed by a ball mill.
【0035】それぞれの原料を粉砕・混合した後乾燥
し、パラフィンワックス等のバイダーを添加し40メッ
シュを通して整粒した後、超硬合金製の金型に充填して
1500kgf/cm2 の加圧力を加えて乾式成形し
た。得られた成形体を400℃で5時間熱処理し成形体
中のバインダーを除去した後、950℃〜1200℃で
予備焼成し、さらに1000〜1100℃で熱間静水圧
加圧装置によりアルゴンガスを媒体に加圧処理した。得
られた焼結体の特性を表2に示す。Each raw material is pulverized and mixed, then dried, a binder such as paraffin wax is added, and the mixture is sized through a 40 mesh. Then, the mixture is filled in a cemented carbide mold, and a pressure of 1500 kgf / cm 2 is applied. In addition, dry molding was performed. After heat-treating the obtained molded body at 400 ° C. for 5 hours to remove the binder in the molded body, pre-baking is performed at 950 ° C. to 1200 ° C., and argon gas is further heated at 1000 to 1100 ° C. using a hot isostatic press. The medium was pressurized. Table 2 shows the properties of the obtained sintered body.
【0036】[0036]
【表1】 [Table 1]
【0037】[0037]
【表2】 [Table 2]
【0038】ここで、比重はアルキメデス法を用いた。
ビッカース硬度はAVK((株)明石製作所製)の硬度
計を用い、測定条件はビッカース圧子により荷重5kg
f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。ヤング率3×4×40mmのサンプルを作
製し、パルス・エコー法により測定した。ポアの有無は
1μmのダイヤモンド砥粒を用いて研磨した後、走査型
電子顕微鏡で研磨面を観察し2μm以上のポアの有無を
観察した。Here, the Archimedes method was used for the specific gravity.
The Vickers hardness was measured using an AVK (manufactured by Akashi Seisakusho) hardness tester.
After adding f for 15 seconds, it was measured from the size of the indentation by the indenter. A sample having a Young's modulus of 3 × 4 × 40 mm was prepared and measured by a pulse echo method. The presence or absence of pores was determined by polishing using a 1 μm diamond abrasive, and then observing the polished surface with a scanning electron microscope to determine the presence or absence of pores of 2 μm or more.
【0039】次に、試料をセイコー電子(株)製ミリン
グ装置を使いイオンミリング加工し、ミリング面の2μ
m以下のピットの有無を確認した。Next, the sample was subjected to ion milling using a milling device manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.
The presence or absence of pits of m or less was confirmed.
【0040】表2に示すように、本発明実施例(No.
2〜6、8〜9)はいずれも相対密度、硬度が高く、ポ
アやミリング後のピットが存在しておらず、優れた結果
を示した。As shown in Table 2, the embodiment of the present invention (No.
Nos. 2 to 6 and 8 to 9) had high relative densities and hardness, no pores or pits after milling, and showed excellent results.
【0041】次に、各試料を用いて1.6×2.2×
0.9mmサイズ2本のレールを有するスライダーを作
製し、榛名通信(株)製のCSSテスタ−を使い、CS
S回数とディスクの損傷、ヘッドの損傷を評価する試験
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36
00rpm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、停止状態を5秒間とした。この動作をC
SS回数1回とした。Next, 1.6 × 2.2 ×
A slider having two rails of 0.9 mm size was prepared, and a CSS tester manufactured by Haruna Tsushin Co., Ltd. was used.
A test was performed to evaluate the number of S times, damage to the disk, and damage to the head. The test method was performed by sliding a slider on the disk, and the maximum rotational speed of the disk was set to 36.
00 rpm, the time of 3600 rpm from the stop is 5 seconds, and after holding at 3600 rpm for 3 seconds,
After a lapse of seconds, the operation was stopped, and the stopped state was set to 5 seconds. This operation is called C
The number of SS was 1.
【0042】その結果、比較例である試料No.1と10
では、CSS回数が30000回でディスクやヘッドに
損傷を与えるのに対して、本発明実施例であるNo.2〜
6、8〜9の試料では、CSS回数が40000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。As a result, Samples No. 1 and 10
In this example, the number of CSSs was 30,000, which caused damage to the disk and the head.
It was confirmed that the samples Nos. 6, 8 and 9 had no damage to the disk or the head even when the CSS frequency was 40,000, and exhibited excellent sliding characteristics.
【0043】実施例2 酸化鉄として平均粒径0.6μmの原料を用い、最終焼
結体の組成が表3となるように秤量し、ボールミルによ
り粉砕混合した。粉砕・混合した原料スラリーを金型に
充填し、フィルターを用いて溶媒を分離しながら圧力8
00kg/cm2で加圧成形した。このようにして湿式
成形した成形体を950〜1200℃で焼成した。得ら
れた焼成体の特性を表4に示す。 Example 2 A raw material having an average particle diameter of 0.6 μm was used as iron oxide, weighed so that the composition of the final sintered body was as shown in Table 3, and pulverized and mixed by a ball mill. The crushed and mixed raw material slurry is filled in a mold, and the pressure is adjusted to 8 while separating the solvent using a filter.
Pressure molding was performed at 00 kg / cm2. The wet-formed body was fired at 950 to 1200 ° C. Table 4 shows the properties of the obtained fired body.
【0044】この結果より、湿式成形することによっ
て、HIP処理を施さなくても充分に密度と硬度を高
め、ポアやミリング加工後のピットを無くすことができ
る。From these results, it is possible to sufficiently increase the density and the hardness without performing the HIP treatment and eliminate the pores and the pits after the milling process by performing the wet molding.
【0045】[0045]
【表3】 [Table 3]
【0046】[0046]
【表4】 [Table 4]
【0047】また、実施例1と同様にして摺動特性を調
べたところ、本発明実施例である試料No.11〜15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。When the sliding characteristics were examined in the same manner as in Example 1, the samples Nos. 11 to 15 of the present invention showed no damage to the disk or the head even when the CSS frequency was 30,000 times, and was excellent. It was confirmed that it exhibited sliding characteristics.
【0048】実施例3 酸化鉄として平均粒径3μmの原料を用い、最終焼結体
の組成が表5になるように秤量し、ボールミルにより粉
砕混合した。粉砕・混合した原料を乾燥し、40メッシ
ュを通し整粒した後、バインダーとしてパラフィンワッ
クスを加え造粒した。造粒粉末を乾式成形した後、酸化
性雰囲気において950〜1200℃で2時間予備焼成
した。予備焼成体の特性を表6に示す。 Example 3 A raw material having an average particle diameter of 3 μm was used as iron oxide, weighed so that the composition of the final sintered body was as shown in Table 5, and pulverized and mixed by a ball mill. The pulverized and mixed raw material was dried, passed through a 40 mesh and sized, and then granulated by adding paraffin wax as a binder. After the granulated powder was dry-formed, it was prefired at 950 to 1200 ° C for 2 hours in an oxidizing atmosphere. Table 6 shows the properties of the prefired body.
【0049】[0049]
【表5】 [Table 5]
【0050】[0050]
【表6】 [Table 6]
【0051】これらの予備焼結体をアルゴン雰囲気中に
おいて950〜1200℃で1時間HIP処理した。し
かし、原料の平均粒径が1μmを越える試料(No.1
6、17、19、20)は相対密度99%以上の緻密な
焼結体は作製できなかった。これに対し、原料の平均粒
径が1μm以下の試料(No.18)は相対密度を99
%以上とすることができる。These pre-sintered bodies were HIPed at 950 to 1200 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere. However, the sample having the average particle size of the raw material exceeding 1 μm (No. 1)
6, 17, 19, and 20) could not produce a dense sintered body having a relative density of 99% or more. On the other hand, the sample (No. 18) in which the average particle size of the raw material is 1 μm or less has a relative density of 99%.
% Or more.
【0052】このことから、粉砕原料の平均粒径が1μ
mを越える原料を用いた場合には、予備焼結体の比重が
小さく、相対密度が99%よりも低くなり緻密な予備焼
結体が得られなかった。このためHIP処理しても緻密
な焼結体を作製できなかった。From this, the average particle size of the pulverized raw material was 1 μm.
When a raw material exceeding m was used, the specific gravity of the pre-sintered body was low, the relative density was lower than 99%, and a dense pre-sintered body could not be obtained. For this reason, a dense sintered body could not be produced even by the HIP treatment.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、95.0
〜99.95重量%のFe2O3と、0.05〜5.0重
量%のZrO2を主成分とし、これら主成分100重量
部に対してMnを0.5〜0.01重量部含む非磁性セ
ラミックスの焼結体から成り、該焼結体の相対密度が9
9%以上、かつポアサイズが2μm以下の磁気ヘッド用
スライダーを構成したことにより、ポアが発生せず、微
細加工面におけるピットサイズを小さくでき、磁気ヘッ
ドとディスクの摺動による媒体やヘッドへの損傷が少な
い摺動特性の優れた材料及び製造方法を提供することが
できる。その結果、磁気ヘッドがCSS時に潤滑剤や磁
性粉等が付着することがなくなり、記録データの破壊や
ヘッドの損傷を確実に防止し、磁気記録装置の信頼性を
著しく向上することができる。また、これにより、熱膨
張係数が106〜108×10-7/℃となり、Mn−Z
n系フェライトコアや複合コアの熱膨張係数と略同じと
なるため、それらとガラスとの溶着が可能となるという
作用効果を奏することができる。As described above, according to the present invention, 95.0 is obtained.
And 99.95 wt% Fe 2 O 3, a main component of ZrO 2 0.05 to 5.0 wt%, from 0.5 to 0.01 parts by weight of Mn to these 100 parts by weight of the main component Comprising a sintered body of non-magnetic ceramics having a relative density of 9
By forming a slider for a magnetic head having a pore size of 9% or more and a pore size of 2 μm or less, pores do not occur, the pit size on a micromachined surface can be reduced, and damage to the medium and the head due to sliding of the magnetic head and the disk. It is possible to provide a material and a manufacturing method which are excellent in sliding characteristics with less friction. As a result, a lubricant, a magnetic powder or the like does not adhere to the magnetic head during CSS, so that destruction of recorded data and damage to the head can be reliably prevented, and the reliability of the magnetic recording apparatus can be significantly improved. In addition, thereby, the coefficient of thermal expansion becomes 106 to 108 × 10 −7 / ° C., and Mn—Z
Since the thermal expansion coefficients of the n-type ferrite core and the composite core are substantially equal to each other, it is possible to achieve an effect that the glass and the core can be welded to each other.
【0054】さらに、本発明によれば、95重量%以上
のFe2O3粉末、ZrO2粉末及びMnO2粉末から成る
平均粒径が1.0μm以下の原料粉末を用いて、湿式成
形した後、酸化雰囲気で焼成するか、又は、乾式成形若
しくは乾式成形した成形体をホットプレスやHIP処理
により焼成することによって、ポアが少なく加工面にお
けるピットの小さい非磁性セラミックスを安価に量産す
ることができる。Further, according to the present invention, after wet molding using a raw material powder having an average particle diameter of 1.0 μm or less consisting of Fe 2 O 3 powder, ZrO 2 powder and MnO 2 powder of 95% by weight or more, By baking in an oxidizing atmosphere, or by baking a dry-formed or dry-formed body by hot pressing or HIP processing, non-magnetic ceramics having few pores and small pits on a processing surface can be mass-produced at low cost. .
Claims (2)
3と、0.05〜5.0重量%のZrO2を主成分とし、
これら主成分100重量部に対してMnを0.5〜0.
01重量部含む非磁性セラミックスの焼結体から成り、
該焼結体の相対密度が99%以上、かつポアサイズが2
μm以下であることを特徴とする磁気ヘッド用スライダ
ー。1. The method according to claim 1, wherein 95.0 to 99.95% by weight of Fe 2 O is present.
3 , 0.05 to 5.0% by weight of ZrO 2 as a main component,
Mn is 0.5 to 0. 0 to 100 parts by weight of these main components.
It consists of a sintered body of non-magnetic ceramics containing 01 parts by weight ,
The relative density of the sintered body is 99% or more and the pore size is 2
μm or less, slider for a magnetic head
-
粉末及びMnO 2 粉末から成る平均粒径が1.0μm以
下の原料粉末を含むスラリーを金型に充填し、フィルタ
ーを用いて前記金型に充填したスラリー中の溶媒を分離
して加圧成形した後、得られた成形体をホットプレスま
たは熱間静水圧処理により焼成することにより、非磁性
セラミックスから成る磁気ヘッド用スライダーを製造す
ることを特徴とする磁気ヘッド用スライダーの製造方
法。2. An Fe 2 O 3 powder of at least 95% by weight , ZrO 2
A mold was filled with a slurry containing a raw material powder having an average particle diameter of 1.0 μm or less, which was composed of powder and MnO 2 powder, and the solvent in the slurry filled in the mold was separated using a filter , followed by pressure molding. Then, the obtained molded body is hot pressed.
Or non-magnetic by firing by hot isostatic pressure treatment
Manufactures sliders for ceramic magnetic heads
A method for manufacturing a slider for a magnetic head .
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP28421795A JP3325439B2 (en) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Slider for magnetic head and method of manufacturing the same |
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