JP3825079B2

JP3825079B2 - Manufacturing method of non-magnetic ceramics

Info

Publication number: JP3825079B2
Application number: JP10812096A
Authority: JP
Inventors: 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09124362A

Description

【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に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（コンポジットタイプ、薄膜タイプ、積層タイプ等）、光磁気ディスク、フロッピーディスク、磁気テープ、または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記録再生ヘッド用非磁性セラミックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ヘッドを用いた磁気記録装置は、高記録密度化、高容量化が進みつつあり、それに伴い、磁気ヘッドに対しても高線密度化、高トラック密度化への対応が要求されている。
【０００３】
このような磁気ヘッドを用いた磁気ディスクへの記録において、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ガラス等で接着している。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。
【０００４】
このヘッドコアとしては一般に高い透磁率を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトが使用されており、これに薄膜を設けたＭＩＧ（ＭｅｔａｌＩｎＧａｐ）タイプが量産されている。
【０００５】
さらに、コアの一部を非磁性基板に置き換え、非磁性基板上に磁性薄膜を成膜した複合コアが採用されている。この様な複合コアの非磁性基板としては機械的強度の大きなチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ₃）系の非磁性基板が採用されている。
【０００６】
一方、上記ヘッドコアを保持するスライダーの材料としては、例えばチタン酸カルシウムやチタン酸バリウムが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、スライダー材料の熱膨張係数がヘッドコアの熱膨張係数と異なると、ヘッドコアをスライダーに接着する際の熱応力により亀裂や残留歪みが生じて接着が不十分となり、ヘッドコアがスライダーから脱落し、磁気ヘッドとして不良となる恐れがある。このような不良品を確実に防止するためには、スライダーの熱膨張係数をヘッドコアの熱膨張係数に一致させる必要性がある。
【０００８】
しかしながら、ヘッドコア用材料の高透磁率Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの熱膨張係数は１０５〜１３０×１０^-7／℃であり、複合コアの熱膨張係数は１００〜１２０×１０^-7／℃であるのに対し、スライダーとして使用されるチタン酸カルシウム、チタン酸バリウムの熱膨張係数は、それぞれ１００〜１２０×１０^-7／℃、８０〜１００×１０^-7／℃程度と、ヘッドコアの熱膨張係数よりも小さく、ヘッドコアの熱膨張係数の範囲を全てカバーできるスライダー材料はなかった。
【０００９】
また、ハードディスク用磁気ヘッド等においては、ディスクが回転するとともに磁気ヘッドが浮上するＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔｓｔａｒｔ／ｓｔｏｐ）と呼ばれる方法が採用されているので、ディスク起動時および停止時にディスクとヘッドが接触する。従って、スライダー部分にポア（空孔）があると摺動する際にポア部分に潤滑剤や磁性粉が付着したり、ポア部分より前記付着物が脱落し、これにより、磁気媒体を破壊したり、データの破壊や、ヘッドの損傷を生じ、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。
【００１０】
特に近年においては磁気ディスクの磁性膜は薄くなり、僅かな摺動性の不調でも信頼性が低下するようになっているため、ポアサイズの小さなスライダー用材料が要求されるようになっている。
【００１１】
また、一部のディスク媒体に対しチタン酸カルシウム系スライダーは摺動特性が悪いとの問題があった。
【００１２】
これに対し、本発明者は、熱膨張係数の大きいヘッドコアに適用でき、かつ、磁気メディアとの摺動性に優れた磁気ヘッドスライダー用の非磁性セラミックスを得るべく、種々の検討を重ねた結果、カルシウムフ系ェライトにおいて酸化カルシウムと酸化鉄のモル比率を所定値に特定することにより、摺動特性が優れ、熱膨張係数が大きな優れた特性を有する磁気ヘッドのスライダー用磁器を得られることを突き止めた（特開平５ー８５８０７号参照）。
【００１３】
しかし、この組成系では熱膨張係数が１２０〜１２７×１０^-7／℃程度であり、大きな熱膨張係数を有するＭｎ−Ｚｎフェライトコアには対応できたが、上記複合コアに対しては熱膨張係数が大きすぎるとの問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスは、上記複合コアに適用でき、かつ磁気メディアとの摺動性に優れた磁気ヘッドスライダー用の非磁性セラミックスを得るべく、種々の検討を重ねた結果、熱膨張係数の大きなカルシウム系フェライト（ＣａＦｅ_２Ｏ_４，Ｃａ_２Ｆｅ_２Ｏ_５）に熱膨張係数の小さな亜鉛系フェライト（ＺｎＦｅ_２Ｏ_４）を加えることで、熱膨張係数を１００〜１２６×１０^−７／℃の広い範囲で自由にコントロールでき、しかもこれらのカルシウム系フェライトと亜鉛系フェライトは何れも摺動特性に優れていることから、得られた非磁性セラミックスも優れた摺動特性を有することを見出した。
【００１５】
また、これらの非磁性セラミックスに微量成分を含む組成物で焼結性が優れ、ポアサイズが小さく優れた摺動特性が得られることを知見した。
【００１６】
即ち、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスは、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３を互いのモル比が４５／５５から６７／３３の範囲で含有し、これらＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３の合計重量１００重量部に対してＺｎＦｅ_２Ｏ_４を１〜１７０重量部含むことを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、ＣａＯとＦｅ₂Ｏ₃のモル比を４５／５５〜６７／３３としたのは、ＣａＯが６７モル％より多くなり、Ｆｅ₂Ｏ₃が３３モル％よりも少なくなると、セラミックス中に微量のＣａＯ相が生じ、ポアサイズが大きくなって焼結性が著しく悪くなるからである。一方、ＣａＯが４５モル％よりも少なくなり、Ｆｅ₂Ｏ₃が５５モル％よりも多くなると、磁性フェライト相が発生し非磁性セラミックスとして不適切となるからである。
【００１８】
また、ＺｎＦｅ₂Ｏ₄の含有量を１から１７０重量部としたのは、１重量部未満では熱膨張係数を小さくする効果に乏しく、一方１７０重量部を越えると熱膨張係数が１００×１０^-7／℃未満と小さくなり過ぎて、ガラスボンディング時のクラック発生の原因となるためである。
【００１９】
なお、フェライトは結晶構造により磁気特性が異なり、Ｍｎー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に強磁性を示すが、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強磁性を示さず、非磁性となる。そして、本発明で用いるカルシウム系フェライトや亜鉛系フェライトは一般に非磁性であることから、これらを主成分とすることにより非磁性のセラミックスとすることができる。
【００２０】
また、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスにおいて、セラミックス中には、ＣａＦｅ_２Ｏ_４とＣａ_２Ｆｅ_２Ｏ_５の少なくとも一種、及びＺｎＦｅ_２Ｏ_４の結晶相を有することを特徴とする。これは、上記各結晶相が非磁性であるため、磁気ヘッドスライダー用材料として好適であるためである。なお、これらの結晶相の存在については、Ｘ線回折法により確認することができる。
【００２１】
さらに、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスは、上記ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３及びＺｎＦｅ_２Ｏ_４の合計１００重量部に対し、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３の少なくとも一種を合計で０．１〜３重量部以下含有させたことを特徴とする。これらの成分を含有させたのは焼結性を向上させるためであるが、これらの合計量を上記範囲としたのは、合計で３重量％よりも多く含有されると焼結性が悪くなり、ポアサイズも大きくなるからである。これらの副成分は焼結助剤として別途添加する他、ＣａＣＯ_３やＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４等の原料中や粉砕、混合等のボールの摩耗により混入する場合もある。
【００２２】
また、本発明の非磁性セラミックスの製造方法は以下の通りである。
【００２３】
まず、例えば市販されている純度９９％以上のＦｅ₂Ｏ₃（不純物としてＳｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎａ、Ｓ、Ｃｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｐ、Ｎｂ等を含む）を使い、ＣａＯ源としてＣａＣｌ₂、ＣａＣＯ₃、ＣａＦｅ₂Ｏ₄、Ｃａ₂Ｆｅ₂Ｏ₅等を使用し、副成分としてＭｇＯ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を使用し、これらを所定量秤量する。この原料をボールミルを用いて湿式混合し、これを乾燥し、乾燥後の原料を酸化性雰囲気において所定温度で所定時間仮焼し、仮焼後の原料にＺｎＯ或いは別途合成したＺｎＦｅ₂Ｏ₄原料を所定量加え、アルミナボール、ジルコニアボール、又はメノーボールを用い平均粒径が２μｍ以下となるよう微粉砕する。
【００２４】
ここで仮焼したカルシウム系フェライトに別途用意した亜鉛系フェライトを添加するのは亜鉛系フェライトの添加量により熱膨張係数を調整することが可能であり、種々の熱膨張係数を有する材料を容易に製造可能とするからである。なお、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の副成分の添加は仮焼前に限らず、使用原料中に含ませたり、仮焼後に添加したり、あるいは粉砕工程におけるボールやライナーの摩耗混入により添加することができる。
【００２５】
そして、この原料粉体にバインダーを加え造粒を行った後、所定圧力でプレス成形し焼成することで本発明の非磁性セラミックスを得ることができる。特に、この焼成時に、酸化雰囲気中において１０００〜１２００℃の常圧で焼成して相対密度９５％以上の予備焼結体を得た後、この予備焼結体を不活性ガス雰囲気中で１０００〜１２００℃で熱間静水圧（ＨＩＰ）処理することが好ましく、このような焼成方法によればポアサイズが１μｍ以下の焼結体を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスは、磁気ヘッドスライダーに限らず、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さまざまな分野に使用することができる。
【００２７】
【実施例】
実施例１
市販されている純度９９％以上のＦｅ₂Ｏ₃（不純物としてＳｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎａ、Ｓ、Ｃｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｐ、Ｎｂ等を含む）を使用し、ＣａＯ源としてＣａＣｌ₂、ＣａＣＯ₃等を使用し、これらを最終組成が表１となるよう所定量秤量した後、ボールミルを用いて湿式混合し、これを乾燥した後の原料を酸化性雰囲気において所定温度で所定時間仮焼した。
【００２８】
仮焼後の原料に、別途合成した純度９９％以上のＺｎＦｅ₂Ｏ₄原料を所定量加え、アルミナボール、ジルコニアボール、またはメノーボールを用い、平均粒径が２μｍ以下となるよう微粉砕する。なお、この粉砕によりジルコニア、アルミナ、またはシリカ等が３重量％以下混入することがある。これにバインダーを加えて造粒を行った後、０．８〜２．０ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でプレス成形した。
【００２９】
その後、酸化性雰囲気において常圧下の所定温度で焼成した。得られた焼結体を１０００℃から１２００℃でアルゴン雰囲気中２０００気圧でＨＩＰ処理した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
得られた試料について嵩比重、熱膨張係数、ポア率、焼結性について調べ、表２に結果を記した。
【００３２】
ここで、嵩比重は水中におけるアルキメデス法により求め、熱膨張係数は熱膨張係数測定装置により求めた。ポアの発生率は１μｍのダイヤモンド砥粒を用いた最終ラップ面に生じるポア径を測定することにより評価し、焼結性は吸水率で評価した。
【００３３】
この結果より明らかに、本発明の製造方法により作製したＮｏ．２、５〜１１、１３は、熱膨張係数が１００〜１２６×１０^−７／℃の範囲であり、ポアの平均径が２μｍ以下と小さく、焼結性は良好であった。これに対し、Ｎｏ．１はＣａＯが若干多いことから焼結性が劣り、またＮｏ．１４はＦｅ_２Ｏ_３が多いため非磁性セラミックスとして適切でなかった。
【００３４】
【表２】

【００３５】
次に、表２の各試料を２本のレールを有するスライダー形状に加工し、取付金具を介してディスク上にセットした。そして、磁気ディスクの最大回転数を３６００ｒｐｍとして回転と停止を繰り返す（ＣＳＳ）試験を行った。ＣＳＳ回数の５０００回毎に磁気ディスク側のメディアとスライダーの傷の有無を調べ、結果を表３に記載した。
【００３６】
この結果より、本発明の製造方法により作製したＮｏ．２、５〜１１、１３については、優れた摺動特性を有することが分かる。
【００３７】
【表３】

【００３８】
実施例２
前記実施例１と同様のＦｅ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＺｎＦｅＯ₄からなる主成分１００重量部に対し、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の少なくとも一種を表４に示す含有量となるように秤量し、その後ボールミルを用いて湿式混合した。その後は上記実施例１と同様にして各試料を得た。
【００３９】
【表４】

【００４０】
得られた試料について実施例１と同様に嵩比重、熱膨張係数、ポア率、焼結性について調べた。結果は表５に示す通りであった。
【００４１】
表５によりＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を３重量部以下含有する本発明の製造方法で作製した実施例（Ｎｏ．１５〜２４）は、焼結性が良くなり、ポアサイズも小さくなることが判明した。
【００４２】
【表５】

【００４３】
さらに実施例１と同様にしてＣＳＳ試験を行った結果を表６に示す。この結果より、本発明の製造方法で作製したＮｏ．１５〜２４は摺動特性が良好となることが分かった。
【００４４】
【表６】

【００４５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の非磁性セラミックスの製造方法は、ＣａＯとＦｅ_２Ｏ_３を互いにモル比が４５／５５〜６７／３３の範囲で添加混合して仮焼し、得られた仮焼体１００重量部に対してＺｎＦｅ _２Ｏ _４を１〜１７０重量部添加して混合粉砕する工程と、この混合粉体を成形し、焼成する工程からなることによって、熱膨張係数を１００〜１２６×１０^−７／℃の範囲で自由に調整できるため、磁気ヘッドスライダーを形成した場合にヘッドコアとの熱膨張差を小さくし、ヘッドコアをスライダーに接着する際に亀裂や残留歪みを生ぜず、ヘッドコアをスライダーに確実に接着することができる。
【００４６】
また、ポアの発生率および焼結性の良好な非磁性セラミックスを得られるため、このセラミックスで磁気ヘッド用スライダーを形成すれば、ＣＳＳ時に潤滑剤や磁性粉等が付着することがなく、記録データの破壊やヘッドの破損を確実に防止し、磁気記録装置の信頼性を著しく向上することができる。
【００４７】
さらに、本発明の製造方法により作製した非磁性セラミックスは、上記成分に対してＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３の少なくとも１種を合計で３重量部以下含有させることによって、焼結性が向上し、ポアサイズも小さくなり、摺動特性を向上させることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to non-magnetic ceramics used for ceramic substrates for magnetic heads, sliders for various magnetic heads, spacers for magnetic heads, magnetic tape guides, parts for micromachines, etc., and particularly hard disks for computers (composite type, thin film). Type, laminated type, etc.), magneto-optical disk, floppy disk, magnetic tape, or non-magnetic ceramics for recording / reproducing heads suitable for slider material of magnetic heads used for magnetic recording of audio recorders, video tape recorders, etc. Is.
[0002]
[Prior art]
Magnetic recording apparatuses using magnetic heads are increasing in recording density and capacity, and accordingly, magnetic heads are required to cope with higher linear density and higher track density.
[0003]
In recording on a magnetic disk using such a magnetic head, a composite slider is employed as one method for achieving a high linear density and a high track density corresponding to an increase in capacity. A so-called composite type magnetic head has a magnetic head core bonded to a ceramic slider with glass or the like. The magnetic head core and the slider are bonded to each other by melting the glass disposed between them at a high temperature of about 400 ° C.
[0004]
As the head core, Mn—Zn ferrite having a high magnetic permeability is generally used, and a MIG (Metal In Gap) type in which a thin film is provided on the head core is mass-produced.
[0005]
Furthermore, a composite core in which a part of the core is replaced with a nonmagnetic substrate and a magnetic thin film is formed on the nonmagnetic substrate is employed. As such a composite core nonmagnetic substrate, a calcium titanate (CaTiO ₃ ) -based nonmagnetic substrate having a high mechanical strength is employed.
[0006]
On the other hand, as a material of the slider for holding the head core, for example, calcium titanate or barium titanate is used.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Here, if the thermal expansion coefficient of the slider material is different from the thermal expansion coefficient of the head core, the thermal stress at the time of bonding the head core to the slider causes cracks and residual distortion, resulting in insufficient adhesion, the head core falls off the slider, There is a risk that the magnetic head may become defective. In order to reliably prevent such defective products, it is necessary to make the thermal expansion coefficient of the slider coincide with the thermal expansion coefficient of the head core.
[0008]
However, the thermal expansion coefficient of the high permeability Mn—Zn ferrite of the head core material is 105 to 130 × 10 ⁻⁷ / ° C., and the thermal expansion coefficient of the composite core is 100 to 120 × 10 ⁻⁷ / ° C. On the other hand, the thermal expansion coefficients of calcium titanate and barium titanate used as the slider are about 100 to 120 × 10 ⁻⁷ / ° C. and about 80 to 100 × 10 ⁻⁷ / ° C., respectively, from the thermal expansion coefficient of the head core. However, there was no slider material that could cover the entire thermal expansion coefficient range of the head core.
[0009]
Also, in a hard disk magnetic head or the like, a method called CSS (Contact start / stop) in which the magnetic head floats while the disk rotates is employed, so that the disk contacts the head when the disk is started and stopped. Therefore, if there are pores (holes) in the slider part, the lubricant or magnetic powder adheres to the pore part when sliding, or the adhering substance falls off from the pore part, thereby destroying the magnetic medium. However, there has been a problem that the reliability of the magnetic recording apparatus is remarkably lowered due to data destruction and head damage.
[0010]
In particular, in recent years, the magnetic film of a magnetic disk has become thinner, and the reliability is lowered even if a slight slidability is poor. Therefore, a slider material having a small pore size has been demanded.
[0011]
In addition, there is a problem that the calcium titanate-based slider has poor sliding characteristics with respect to some disk media.
[0012]
On the other hand, the present inventors have made various studies in order to obtain a non-magnetic ceramic for a magnetic head slider that can be applied to a head core having a large thermal expansion coefficient and has excellent slidability with a magnetic medium. By specifying the molar ratio of calcium oxide and iron oxide to a predetermined value in calcium ferrite, it is possible to obtain a magnetic head slider ceramic having excellent sliding characteristics and excellent thermal expansion coefficient. (See JP-A-5-85807).
[0013]
However, this composition system has a thermal expansion coefficient of about 120 to 127 × 10 ⁻⁷ / ° C., and can cope with a Mn—Zn ferrite core having a large thermal expansion coefficient. There was a problem that the coefficient was too large.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the non-magnetic ceramic produced by the production method of the present invention can be applied to the composite core, and to obtain a non-magnetic ceramic for a magnetic head slider having excellent sliding property between the magnetic media, made various studies As a result, by adding zinc-based ferrite (ZnFe ₂ O ₄ ) having a small thermal expansion coefficient to calcium-based ferrite (CaFe ₂ O ₄ , Ca ₂ Fe ₂ O ₅ ) having a large thermal expansion coefficient, the thermal expansion coefficient is set to 100 to Since it can be freely controlled in a wide range of 126 × 10 ⁻⁷ / ° C., and both of these calcium-based ferrites and zinc-based ferrites have excellent sliding characteristics, the obtained nonmagnetic ceramics also have excellent sliding properties. It has been found that it has properties.
[0015]
It was also found that these non-magnetic ceramics containing a trace component have excellent sinterability, small pore size, and excellent sliding characteristics.
[0016]
That is, the nonmagnetic ceramic produced by the production method of the present invention contains CaO and Fe ₂ O ₃ in a molar ratio of 45/55 to 67/33, and the total weight of these CaO and Fe ₂ O ₃ . It contains 1 to 170 parts by weight of ZnFe ₂ O ₄ with respect to 100 parts by weight.
[0017]
Here, the molar ratio of CaO to Fe ₂ O ₃ was set to 45/55 to 67/33 because when CaO was more than 67 mol% and Fe ₂ O ₃ was less than 33 mol%, the ceramics This is because a small amount of CaO phase is generated, the pore size is increased, and the sinterability is remarkably deteriorated. On the other hand, CaO is less than 45 mol%, and Fe ₂ O ₃ is more than 55 mol%, the magnetic ferrite phase becomes unsuitable as a non-magnetic ceramic occurs.
[0018]
The content of ZnFe ₂ O ₄ is set to 1 to 170 parts by weight. If the content is less than 1 part by weight, the effect of reducing the thermal expansion coefficient is poor, whereas if it exceeds 170 parts by weight, the thermal expansion coefficient is 100 × 10 ^{− This} is because it becomes too small at less than ⁷ / ° C. and causes cracks during glass bonding.
[0019]
Ferrite has different magnetic properties depending on the crystal structure, and Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, etc. show ferromagnetism because the crystal has an inverse spinel structure, but a normal spinel structure or a corundum type crystal structure. The ferrite that is present does not exhibit ferromagnetism and is non-magnetic. Since calcium-based ferrite and zinc-based ferrite used in the present invention are generally non-magnetic, non-magnetic ceramics can be obtained by using them as a main component.
[0020]
The nonmagnetic ceramic produced by the production method of the present invention is characterized in that the ceramic has at least one of CaFe ₂ O ₄ and Ca ₂ Fe ₂ O ₅ and a crystalline phase of ZnFe ₂ O _4. . This is because each of the crystal phases is non-magnetic and is therefore suitable as a magnetic head slider material. The presence of these crystal phases can be confirmed by an X-ray diffraction method.
[0021]
Furthermore, the nonmagnetic ceramic produced by the production method of the present invention is MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ , ZrO ₂ , Al _{2 with} respect to 100 parts by weight of the total of CaO, Fe ₂ O ₃ and ZnFe ₂ O _4. A total of 0.1 to 3 parts by weight of at least one O ₃ is included. The reason why these components are included is to improve the sinterability, but the total amount of these components is within the above range. If the total content exceeds 3% by weight, the sinterability deteriorates. This is because the pore size also increases. These subcomponents may be added separately as a sintering aid, or may be mixed in raw materials such as CaCO ₃ , Fe ₂ O ₃ , ZnO, ZnFe ₂ O _4, or by wear of balls such as pulverization and mixing.
[0022]
The method for producing the nonmagnetic ceramic of the present invention is as follows.
[0023]
First, for example, commercially available Fe ₂ O ₃ having a purity of 99% or more (including impurities such as Si, Al, Mn, Ca, Na, S, Cl, Mg, Cr, P, and Nb) is used as a CaO source. CaCl ₂ , CaCO ₃ , CaFe ₂ O ₄ , Ca ₂ Fe ₂ O _5, etc. are used, and MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ , ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ are used as subcomponents, and these are added in predetermined amounts. Weigh. This raw material is wet-mixed using a ball mill, dried, and the dried raw material is calcined at a predetermined temperature for a predetermined time in an oxidizing atmosphere, and the pre-fired raw material is ZnO or a ZnFe ₂ O ₄ raw material synthesized separately. Is added to a predetermined amount, and finely pulverized using alumina balls, zirconia balls, or menor balls so that the average particle size is 2 μm or less.
[0024]
The addition of separately prepared zinc-based ferrite to the calcined calcium-based ferrite is possible because the thermal expansion coefficient can be adjusted by the amount of zinc-based ferrite added, and materials with various thermal expansion coefficients can be easily prepared. This is because manufacturing is possible. The addition of MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ , ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ subcomponents is not limited to before calcination, but is included in the raw materials used, added after calcination, or pulverization step Can be added by mixing of wear of balls and liners.
[0025]
And after adding a binder to this raw material powder and granulating, the nonmagnetic ceramic of this invention can be obtained by press-molding and baking by a predetermined pressure. In particular, at the time of firing, after firing at a normal pressure of 1000 to 1200 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain a pre-sintered body having a relative density of 95% or more, the pre-sintered body is set to 1000 to 1000 in an inert gas atmosphere. It is preferable to perform a hot isostatic pressure (HIP) treatment at 1200 ° C. According to such a firing method, a sintered body having a pore size of 1 μm or less can be obtained.
[0026]
The nonmagnetic ceramics produced by the production method of the present invention can be used not only for magnetic head sliders but also for various fields such as magnetic head spacers, magnetic tape guides, and parts for micromachines.
[0027]
【Example】
Example 1
Commercially available Fe ₂ O ₃ having a purity of 99% or more (including Si, Al, Mn, Ca, Na, S, Cl, Mg, Cr, P, Nb, etc. as impurities) is used, and CaCl ₂ is used as a CaO source. , CaCO _3, etc., and weighed a predetermined amount so that the final composition is as shown in Table 1, then wet-mixed using a ball mill, and dried the raw material temporarily in an oxidizing atmosphere at a predetermined temperature for a predetermined time. Baked.
[0028]
A predetermined amount of a separately prepared ZnFe ₂ O ₄ raw material having a purity of 99% or more is added to the raw material after calcining, and the mixture is finely pulverized using alumina balls, zirconia balls, or menor balls so as to have an average particle size of 2 μm or less. This pulverization may contain 3% by weight or less of zirconia, alumina, silica, or the like. This was granulated by adding a binder, and then press-molded at a pressure of 0.8 to 2.0 ton / cm ² .
[0029]
Then, it baked at the predetermined temperature under normal pressure in oxidizing atmosphere. The obtained sintered body was subjected to HIP treatment at 1000 to 1200 ° C. and 2000 atmospheres in an argon atmosphere.
[0030]
[Table 1]

[0031]
The obtained samples were examined for bulk specific gravity, thermal expansion coefficient, pore ratio, and sinterability, and the results are shown in Table 2.
[0032]
Here, the bulk specific gravity was determined by the Archimedes method in water, and the thermal expansion coefficient was determined by a thermal expansion coefficient measuring device. The pore generation rate was evaluated by measuring the pore diameter generated on the final lapping surface using 1 μm diamond abrasive grains, and the sinterability was evaluated by the water absorption rate.
[0033]
Obviously from this result , No. 1 produced by the production method of the present invention. Nos. 2, 5 to 11, and 13 had a thermal expansion coefficient in the range of 100 to 126 × 10 ⁻⁷ / ° C., the average pore diameter was as small as 2 μm or less, and the sinterability was good. In contrast, no. No. 1 is slightly inferior in sinterability due to slightly higher CaO. No. 14 was not suitable as a nonmagnetic ceramic because of its large amount of Fe ₂ O ₃ .
[0034]
[Table 2]

[0035]
Next, each sample in Table 2 was processed into a slider shape having two rails, and set on a disk via a mounting bracket. Then, a maximum rotation speed of the magnetic disk was set to 3600 rpm and a rotation and stop (CSS) test was repeated. The presence or absence of scratches on the magnetic disk side media and the slider was examined every 5000 CSS times, and the results are shown in Table 3.
[0036]
From this result, No. 1 produced by the production method of the present invention was obtained . It can be seen that 2, 5-11 and 13 have excellent sliding characteristics.
[0037]
[Table 3]

[0038]
Example 2
Table 4 shows at least one of MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ , ZrO ₂ , and Al ₂ O ₃ with respect to 100 parts by weight of the main component consisting of Fe ₂ O ₃ , CaO, and ZnFeO ₄ as in Example 1. It weighed so that it might become content shown, and it wet-mixed using the ball mill after that. Thereafter, each sample was obtained in the same manner as in Example 1.
[0039]
[Table 4]

[0040]
The obtained sample was examined for bulk specific gravity, thermal expansion coefficient, pore ratio, and sinterability in the same manner as in Example 1. The results were as shown in Table 5.
[0041]
According to Table 5, Examples (Nos. 15 to 24) produced by the production method of the present invention containing 3 parts by weight or less of MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ and ZrO ₂ have improved sinterability and pore sizes. It turned out to be smaller.
[0042]
[Table 5]

[0043]
Further, the results of the CSS test conducted in the same manner as in Example 1 are shown in Table 6. From this result, No. produced with the manufacturing method of this invention is shown. 15 to 24 were found to have good sliding characteristics.
[0044]
[Table 6]

[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail, the method for producing a nonmagnetic ceramic of the present invention is obtained by adding and mixing CaO and Fe ₂ O ₃ in a molar ratio of 45/55 to 67/33 and calcining them. By adding 1 to 170 parts by weight of ZnFe ₂ O ₄ to 100 parts by weight of the sintered body and mixing and pulverizing, and forming and firing the mixed powder, the coefficient of thermal expansion is 100 to 126. Since it can be adjusted freely within the range of × 10 ⁻⁷ / ° C., when the magnetic head slider is formed, the difference in thermal expansion from the head core is reduced, and no cracks or residual distortion occurs when the head core is bonded to the slider. Can be securely bonded to the slider.
[0046]
In addition, since nonmagnetic ceramics with good pore generation rate and good sinterability can be obtained, if a slider for a magnetic head is formed from this ceramic, there is no adhesion of lubricant or magnetic powder during CSS, and the recorded data Can be reliably prevented, and the reliability of the magnetic recording apparatus can be remarkably improved.
[0047]
Moreover, non-magnetic ceramics Ri was prepared by the production method of the present invention, _MgO with respect to the _{_{components, TiO 2, MnO, SiO 2}} , ZrO 2, Al 2 O 3 parts by weight of at least one total of ₃ or less By containing, sinterability improves, a pore size becomes small, and a sliding characteristic can be improved.

Claims

CaO and Fe ₂ O ₃ are added and mixed in a molar ratio of 45/55 to 67/33 and calcined, and ZnFe ₂ O ₄ is added in an amount of 1 to 170 weights per 100 parts by weight of the obtained calcined body. A method for producing a non-magnetic ceramic comprising a step of adding a part and mixing and pulverizing, and a step of forming and firing the mixed powder.

After the firing process was pre-fired molded body in an oxidizing atmosphere, a manufacturing method of a non-magnetic ceramic according to claim 1, characterized in that the step of applying a hot isostatic pressure treatment.

0.1 to 3 parts by weight in total of at least one of MgO, TiO ₂ , MnO, SiO ₂ , ZrO ₂ and Al ₂ O ₃ with respect to 100 parts by weight in total of CaO, Fe ₂ O ₃ and ZnFe ₂ O _4. method for producing a non-magnetic ceramic according to claim 1, characterized by adding to mixing and grinding.