專利名稱：非磁性基底及應(yīng)用它的磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非磁性基底和應(yīng)用該基底的磁頭，更具體地，涉及一種具有優(yōu)良耐磨性能和加工性能的非磁性基底和應(yīng)用該基底的磁阻頭。
用磁帶作為記錄介質(zhì)的磁記錄和再生裝置，如像帶記錄機(jī)(VTR)或數(shù)字聲帶(DAT)具有用來在磁帶上記錄和再生信號的磁頭。而且，用磁盤作為記錄介質(zhì)的磁記錄和再生裝置如硬盤驅(qū)動器(HDD)和軟盤驅(qū)動器(FDD)也具有磁頭。
在磁頭中，應(yīng)用最多的是電磁感應(yīng)型磁頭，該磁頭包括由高磁導(dǎo)率材料形成的磁芯和纏繞磁芯的部件如線圈。通常，在電磁感應(yīng)型磁頭中，把大塊的高磁導(dǎo)率材料通過機(jī)械加工切成的兩半結(jié)合在一起以制作磁芯，然而，隨著向高記錄密度發(fā)展，要求電磁感應(yīng)型磁頭具有更窄的磁道寬度和更窄的磁隙寬度。
為了滿足上述需求，已經(jīng)開始采用薄膜磁頭。薄膜磁頭是通過在非磁性基底上沉積一具有高磁導(dǎo)率的磁性薄膜，并用薄膜加工技術(shù)如干蝕刻形成磁芯或磁線圈。而且，多層磁頭也已被實用，多層磁頭是通過在非磁性基底上沉積多層磁性薄膜和絕緣薄膜以形成半磁芯，然后把半磁芯結(jié)合來制造的。
相比之下，雖然僅是用于再生，在非磁性基底上形成磁阻元件薄膜的磁阻頭主要應(yīng)用于HDD系統(tǒng)。
而且，在HDD系統(tǒng)中，磁頭被安裝在叫做滑塊的非磁性基底部分的末端，以便升起磁頭至幾乎與硬盤接觸。
作為薄膜磁頭、多層磁頭或滑塊的非磁性基底，MnO-NiO基的雙氧化物已公知，例如在特開昭62-22411中公開的。公開的雙氧化物具有NaCl晶體結(jié)構(gòu)，以包含的MnO作為主要組分，能夠提高加工性能。
但是，與鐵氧單晶體相比，MnO-NiO雙組分雙氧化物對于已被開發(fā)、特別是用作高密度記錄介質(zhì)的薄膜沉積磁帶來說，與用鐵氧單晶體作磁芯材料的大尺寸磁阻頭和MIG磁阻頭相比，用MnO-NiO雙組元雙氧化物作為非磁性基底或保護(hù)材料的薄膜磁頭或多層磁阻頭的壽命短。當(dāng)其應(yīng)用在例如低溫潮濕的環(huán)境時，這個問題更加突出。
本發(fā)明將能解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有優(yōu)良的耐磨性能和加工性能的非磁性基底和應(yīng)用它的磁頭。
本發(fā)明的非磁性基底的主要組分是NiO、TiO2、ZnO和CaO，晶體結(jié)構(gòu)主要是鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)。鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積占非磁性基底的任一給定剖面面積的≥20％。鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)晶區(qū)的總面積占的百分?jǐn)?shù)沒有上限，可以是100％。
考慮到非磁性基底的加工性能，在除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積之外的剖面的其它剩余面積上優(yōu)選地具有CaTiO3相和TiO2相。
本發(fā)明的磁頭包括在非磁性基底上形成的磁性薄膜，該基底的主要組分是NiO、TiO2、ZuO和CaO，晶體結(jié)構(gòu)主要為鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)。鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積占任一給定剖面面積的≥20％，鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積百分?jǐn)?shù)不具有特定的上限，可以是100％。
根據(jù)本發(fā)明的磁頭，從加工性的角度考慮，在鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積除外的剖面的其它面積上優(yōu)選地包括CaTiO3相和TiO2相。
根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底和用它的磁頭可被應(yīng)用到任何類型的磁頭，例如薄膜頭或多層磁頭，或可用于任何用途，如用在施加偏壓磁場的磁阻頭或在電磁感應(yīng)型、磁阻型或磁光記錄介質(zhì)中應(yīng)用的滑塊上。
根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底，通過把鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積占的分?jǐn)?shù)設(shè)定為≥20％，當(dāng)應(yīng)用例如薄膜沉積帶或涂敷帶的磁記錄介質(zhì)時，其耐磨性能等于或高于用鐵氧磁芯的磁頭。
而且，當(dāng)除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)之外的剩余的面積上包含具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的CaTiO3相和具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的TiO2相時，在保持耐磨性能的同時可提高機(jī)加工時的加工性能。


圖1是示出多層磁頭的一例的示意立體圖2是示出用于HDD的磁頭的一例的示意側(cè)視圖。
下面結(jié)合圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底和用該基底的磁頭。
圖1是示出了多層磁頭的一例的示意立體圖。圖1所示的磁頭1是通過把一對半磁芯3結(jié)合在一起制造的，在半磁芯3中，由高磁導(dǎo)率的磁性薄膜和絕緣膜交替沉積的多層磁性膜4夾在非磁性基底2之間。磁隙Gp形成在朝著磁記錄介質(zhì)(圖中未示出)的滑動面5上。磁隙Gp的磁道寬度TW由多層磁性膜4確定。而且，滑動面5和磁記錄介質(zhì)的接觸寬度CW由多層磁性膜4和非磁性基底2的總厚度確定。在一個半磁芯3的結(jié)合面上形成一個開口6以控制磁隙Gp的深度Dp和便于纏繞線圈(圖中未示出)。
通過把根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底2施加到這樣的多層磁頭上，可以得到具有優(yōu)良耐磨和加工性能的磁頭。
圖2是示出用于HDD系統(tǒng)的一例的示意側(cè)視圖。圖2所示的磁頭1包括非磁性基底2，它是溫徹斯特型滑塊(Winchester-type slider)，以及固定在非磁性基底2的一端的磁頭元件7。磁頭元件7可以是電磁感應(yīng)型或磁阻型。圖中的虛線表示在磁頭11的滑動面長度方向上形成的槽。
通過把根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底2施加到圖2所示的用于HDD系統(tǒng)的磁頭1，可得到具有優(yōu)良的耐磨和加工性能的磁頭。
本發(fā)明的非磁性基底可以用傳統(tǒng)方法制作。
即，稱量工業(yè)上可得到的NiO、TiO2、ZnO3的粉未使它們具有預(yù)定份數(shù)的重量，并加入純水，在球形磨機(jī)中混合24小時；然后，把漿狀物從球形磨機(jī)中取出，在100℃下進(jìn)行≥20小時的干燥處理；把得到的干燥的塊狀物基本壓碎，在1100℃預(yù)燒5小時；再向把預(yù)燒的燒結(jié)體壓碎得到的粉末中加入純水，在球形磨機(jī)中混合24小時；在100℃干燥≥20小時后，再把得到的干燥塊狀物壓碎，并加入占干燥塊狀物的10wt％的10wt％聚乙烯醇水溶液(PVA)進(jìn)行球化。
在80Mpa下擠壓成形，并在1250～1400℃氧氣氛中進(jìn)行燒結(jié)；然后，在1150～1350℃100MPa氬氣壓力下進(jìn)行熱等壓(HIP)處理，得到本發(fā)明的非磁性基底。
下面評價得到的非磁性基底的鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積分?jǐn)?shù)、剩余面積的晶體結(jié)構(gòu)、磨損量和加工性能。
鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積百分?jǐn)?shù)和剩余面積的晶體結(jié)構(gòu)的評價在任一剖面上把非磁性基底切開，細(xì)拋光并在1100℃熱蝕3小時。顯露在剖面上的每個晶區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)用X-射線微分析儀(XMA)鑒定。用圖像分析系統(tǒng)得到每一晶體結(jié)構(gòu)的面積百分?jǐn)?shù)。
當(dāng)然，每一晶體結(jié)構(gòu)的面積百分?jǐn)?shù)可基于原材料中的NiO、TiO2、ZnO和CaO的摩爾比以及組成得到的非磁性基底的CaTiO3、NiZnTiO3、NiTTO3、TiO2和NiO的摩爾比，摩爾重量和比重得到。磨損量的評價通過僅用非磁性基底做成VTR的樣品頭，進(jìn)行非磁性基底的磨損量的測量。樣品頭的尺寸為2mm(寬)×2mm(高)×0.2mm(厚)?；瑒用娴慕佑|寬度為80μm，接觸寬度方向上的曲率半徑R是6mm。把樣品頭安裝在數(shù)據(jù)存儲帶驅(qū)動臺SDX-300C(索尼公司制造)上進(jìn)行磨損試驗。在5℃、50％RH下驅(qū)動由Co基合金組成的薄膜沉積帶SDX-73N(索尼公司制造)1000小時后，測量以上的樣品頭的突出部分的變化以確定磨損量。當(dāng)然，磨損量越小，磨損抗力越好。樣品頭從鼓上的突出的部分預(yù)先設(shè)定為30μm。加工性能的評價用一般的切片機(jī)，測量非磁性基底經(jīng)過砂輪50次后砂輪的磨損量，即測量砂輪溝槽的原始深度和經(jīng)50次后形成的溝槽深度的差，以評價加工性。砂輪的磨損量越小，加工性能越好。在下列條件下評價加工性能砂，SD318(R200)；砂輪的轉(zhuǎn)速5000rpm；進(jìn)給速度，30mm/min，溝槽深度0.1mm。
關(guān)于磨損量和加工性，還評價了鐵氧單晶體和MnO-NiO基非磁性基底，以用作比較。非磁性基底試樣的制作表有所示的試樣No1～19通過改變材料中NiO、TiO2、ZnO和CaO的含量得到。
評價了非磁性基底試樣No1～19的鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積百分?jǐn)?shù)以及剩余面積的晶體結(jié)構(gòu)。
而且，還評價了非磁性基底試樣No1～19和對比材料的非磁性基底的磨損量和加工性能(砂輪的磨損量)。
評價結(jié)果示于表2。表1
<p>表2
>
下面討論表2的結(jié)果。
對于鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積百分?jǐn)?shù)＜20％的試樣No1～5，其磨損量都≥20μm，大于鐵磁單晶體的對比材料1的磨損量。因此，如果試樣No1～5中的任何一個用作磁頭中的保護(hù)材料，滑塊等，其大的磨損量會縮短磁頭的壽命，這是不期望的。
相比而言，對于鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的面積百分?jǐn)?shù)≥20％的試樣No6～19，其磨損量都≤1μm，等于或小鐵氧單晶體的對比材料1的磨損量。因此，如果試樣No6～19中的任何一個用作磁頭中的保護(hù)材料，滑塊可以制造磨損量小、壽命長的磁頭。
在試樣NO6～19中，在除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)之外剩下的晶體結(jié)構(gòu)中包含CaTiO3和TiO2相的試樣No6、7、8、10、13、15、17、18和19具有小的磨損量3～5μm以及好的加工性能。
然而，在試樣No6～19中，在除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)之外剩下的晶體結(jié)構(gòu)中包含NiO(NaCl晶體結(jié)構(gòu))的試樣No9、11、12、14和16具有和MnO-NiO基對比材料相同的大磨損量18～22μm以及不滿意的加工性能。
從上述評價結(jié)果和核查可看出，以NiO、TiO2、ZnO和CaO作為主要組分、鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)作為主要晶體結(jié)構(gòu)并且鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積百分?jǐn)?shù)≥20％的非磁性基底具有小于或等于鐵氧單晶體的小的磨損量。
而且，當(dāng)除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)除外的剩余晶體結(jié)構(gòu)包含CaTiO3相和TiO2相時，加工性能也得到提高。
盡管在上述實施方案中，是假定磁頭的非磁性基底用在數(shù)據(jù)存儲帶記錄機(jī)上進(jìn)行試驗的，對于VTR和DAT的磁頭，HDD的滑塊等，也可得到同樣的結(jié)果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的非磁性基底可以得到等于或大于鐵氧單晶體的磁芯材料的優(yōu)良耐磨性能。
而且，當(dāng)除鈦鐵礦和尖晶石結(jié)構(gòu)的晶區(qū)總面積除外的剩余面積上具有CaTiO3相時，還可以提高加工性能。
因此，通過采用這樣的非磁性基底，可以制造具有優(yōu)良耐磨性能和壽命長的磁頭和滑塊。
權(quán)利要求
1．一種非磁性基底，其特征在于所述非磁性基底具有鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)且包含NiO、TiO2、ZnO和CaO，在所述非磁性基底的任意剖面上鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積所占的百分?jǐn)?shù)≥20％。
2．如權(quán)利要求1所述的非磁性基底，其特征在于在除所述鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的晶區(qū)之外的所述剖面的剩余面積上包含CaTiO3相和TiO2相。
3．一種包含在非磁性基底上形成的磁薄膜的磁頭，其特征在于所述非磁性基底具有鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)且包含NiO、TiO2、ZnO和CaO，在所述非磁性基底的任意剖面上鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的晶區(qū)的總面積所占的百分?jǐn)?shù)≥20％。
4．如權(quán)利要求3所述的磁頭，其特征在于在除所述鈦鐵礦和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的晶區(qū)之外的所述剖面的剩余面積上包含CaTiO3相和TiO2相。
全文摘要
一種非磁性基底,以NiO、TiO
文檔編號G11B5/255GK1217528SQ9812248
公開日1999年5月26日 申請日期1998年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月17日
發(fā)明者二瓶由加里, 田村孝 申請人:索尼株式會社