Brevet FR2093978A1 — publié le 19720204

' x- 2093978 - La présente invention se rapporte à tin'proôédé pour' fa briquer des têtes magnétiques circulaires ayant au moins deux éléments de tête composés de ferrite et un entrefer effectif entre ces éléments, et, plus particulièrement, elle se rapporte à un 5 procédé pour former un-tel entrefer effectif en utilisant des particules de verre finement divisées. Divers articles de la littérature dans là technique antérieure décrivent des procédés de fabrication d'une tête magnétique circulaire ayant au moins deux éléments de tête composés de ferri-10 te. par exemple, le brevet américain n° 2.919«512 décrit -une tête magnétique en ferrite, ayant un entrefer magnétique rempli d'une matière de charge ou de remplissage d'entrefer qui est en forme de plaque ou en forme de feuille. Deux éléments de tête composés de ferrite sont liés ensemble par des moyens de cimentation à l'ex-15 térieur de l'entrefer magnétique. Dans ce "brevet américain, la dimension d'entrefer souhaitée est environ 10 microns. En conséquence, il n'y a pas de difficulté à trouver une matière en forme de plaque ou de feuille, composée de verre, de quartz, de matière en céramique et de molybdène métallique ayant cette épaisseur. Cepen-20 dant, il n'est pas facile d'obtenir une feuille ou une plaque ayant une épaisseur inférieure à 10 microns. Le brevet américain n° 3.145.453 décrit un procédé pour interposer une cale en verre entre deux éléments de tête composés de ferrite et pour comprimer les deux éléments de tête contre la 25 plaque en verre, à une température comprise dans l'intervalle de température de ramollissement du verre. La cale en verre sert, lors du durcissement, de dispositif d'espacement d'entrefer et de liaison pour les deux éléments de tête. Par ce procédé, il est plutôt difficile d'obtenir avec précision la dimension d'entrefer désirée, 30 tel qu'indiqué dans le brevet américain n° 3.117.368. Un procédé de fabrication de noyau de tête magnétique utilisant une action capillaire est décrit dans le brevet américain n° 3.246.383. L'entrefer magnétique entre deux éléments de tête magnétique est rempli par une matière non magnétique, ayant 35 un point de fusion inférieur à celui du ferrite, par action capillaire. La matière de charge ou de remplissage sert de produit d'espacement pour l'entrefer magnétique et également de liaison. Puisque l'action capillaire à température élevée provoque une diffusion mutuelle de la matière d'entrefer non magnétique et de 40 la matière en ferrite, il est très difficile par ce prodécé d'ob 71 19791 2. 2093978 tenir -un entrefer magnétique ayant une dimension précise. Récemment, les techniques d'enregistrement sur bande ont exigé une tête magnétique ayant une dimension d'entrefer plus précise et un entrefer plus étroit. Ces exigences n'ont pas été tota-5 lement satisfaites par les procédés de la technique antérieure. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de prévoir un procédé pour satisfaire à ces exigences. Un objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'une tête magnétique ayant une dimension JL'^n-10 trefer précise. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'une tête magnétique ayant un entrefer plus étroit que précédemment. Ces objets sont atteints par le procédé de la présente 15 invention pour fabriquer une tête magnétique circulaire, ayant au moins deux éléments de "noyau de tête composés de ferrite et un entrefer effectif entre ces éléments, chacun des éléments ayant au moins une surface d'entrefer, ce procédé consistant : (1) à polir la surface d'entrefer sur les éléments de tête ; (2) à faire adhé-20 rer une couche de verre en poudre à la surface d'entrefer polie d'un des éléments de tête ; (3) à cuire cette couche de verre en poudre e une température de formation de couche de verre, pour former une couche de verre qui adhère à la surface d'entrefer polie d'un élément de tête et qui a une épaisseur sensiblement égale à 25 la dimension désirée d'entrefer ; (4) à réunir un élément de tête, ayant la couche de poudre de verre formée à sa surface d'entrefer polie, à un autre élément de tête sur la surface d'entrefer polie ; (5) à placer un morceau de verre, ayant une température de ramollissement inférieure à celle de la couche de verre, sur la surfa-30 ce de réunion des deux éléments de tête, à la position des surfaces d'entrefer polies ; et (6) à cuire les deux éléments de tête réunis, à une température inférieure à la température de formation de couche de verre, pour faire fondre ce morceau de verre, et, de ce fait, le morceau de verre fondu agit, lors du durcissement, 35 comme agent de liaison pour les deux éléments de noyau de tête réunis. D'autres objets et caractéristiques de la présente inven-tion apparaîtront en considérant la description suivante, en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels : 40 La figure 1 est une vue en perspective d'une tête magné 71 19/91 3. 2093978 tique selon la présente invention. Les figures 2A-2E représentent les étapes du procédé de fabrication d'une tête magnétique selon la présente invention. La figure 3 est un graphique représentant la relation en-5 tre la longueur d'entrefer observée optiquement et la longueur d'entrefer effective pour une tête magnétique fabriquée par le procédé selon la présente invention ; et La figure 4 est un graphique représentant la relation entre la longueur d'entrefer observée optiquement et la longueur 10 d'entrefer effective d'une tête magnétique fabriquée par le procédé utilisant une action capillaire. Sur les figures 3 et 4, on porte en abscisses la longueur d'entrefer observée optiquement, en microns, et, en ordonnées, la longueur d'entrefer effective, en microns. 15 Avant de procéder à une description détaillée du procédé pour fabriquer une tête magnétique circulaire selon la présente invention, la construction d'un noyau de tête magnétique circulaire sera expliquée en se référant à la figure 1, où 1 et 2 désignent deux éléments de tête, composés respectivement de matière en fer-20 rite. Chacun de ces deux éléments de tête 1 et 2 est poli à une extrémité pour la formation d'une surface d'entrefer. Les deux éléments de tête 1 et 2 ont des surfaces d'entrefer 3 et 4 respectivement. Une couche d'entrefer en verre 5 est interposée entre les deux surfaces d'entrefer 3 et 4 et elle a une épaisseur sensible-25 ment égale à la dimension d'entrefer désirée 6. Les éléments de noyau de tête réunis 1 et 2 sont fermement liés ensemble par une liaison en verre 7 sur une surface opposée à la surface de tête 17 de la tête magnétique. Ces éléments de tête 1 et 2 peuvent avoir n'importe quelle configuration et dimension désirées. Il est pos-30 sible d'utiliser toute matière en ferrite convenant à un noyau de tête magnétique. En se référant aux figures 2A-2E, deux éléments de tête 1 et 2 ayant la forme et la dimension désirées sont fabriqués d'une manière bien connue. Ces deux éléments de tête 8 et 9 ont des sur-35 faces d'entrefer respectives 10 et 13 polies par n'importe quel procédé convenable et disponible. Un des deux éléments de tête 8 et 9, par exemple l'élément de tête 8, est pourvu, à la surface d'entrefer 10, d'une couche de poudre en verre 11 ayant une épaisseur sensiblement égale à la dimension d'entrefer désirée. La ma-40 nière exacte dont on fournit la couche de poudre de verre 11 sera 71 19791 2093978 expliquée ci-après selon la présente invention. L'étape suivante consiste à cuire cette couche de verre en poudre 11, à une température de formation de verre, pour la formation de la couche d'entrefer en verre 12 qui adhère à la surface polie 10, et puis de la 5 refroidir jusqu'à la température ambiante. Cette couche d'entrefer en verre 12 est composée d'un film de verre uniforme, ayant une épaisseur sensiblement égale à la dimension d'entrefer désirée. L'autre élément de tête 9 est réuni, à la température ambiante, avec l'élément de tête 8 ayant cette couche d'entrefer en verre 12 10 formée sur la surface d'entrefer 10. N'importe quel procédé disponible et convenable peut être utilisé pour maintenir les deux éléments de tête 8 et 9 réunis ensemble aux surfaces d'entrefer 10 et lj. Un de ces procédés consiste à placer contre le joint, entre les deux éléments de tête réunis 8 et 9 à l'intérieur de la tête 15 annulaire 10, à la surface opposée à la surface 17, un morceau de verre 14 ayant une température de ramollissement inférieure à celle de la poudre de verre formant la couche d'entrefer 12. L'étape finale consiste à cuire les éléments de tête réunis 8 et 9 à une température inférieure à la température de formation de la poudre de 20 verre formant cette couche d'entrefer en verre, afin de faire fondre le morceau de verre sans faire fondre la couche d'entrefer en verre 12 ; de ce fait, le morceau de verre fondu 15, lors du durcissement, sert d'agent de liaison pour les éléments de tête réunis 8 et 9. 25 La dimension de particules du verre qui forme cette cou che de poudre de verre 11 a un effet sur la formation de la couche 12 ; il est préférable que la dimension de particules de cette couche de verre en poudre 11 ne soit pas sensiblement supérieure à la dimension d'entrefer désirée. Par exemple, une dimension d'entre-30 fer d'environ 1 micron peut être formée de manière satisfaisante en utilisant un verre en poudre ayant une dimension de particules sensiblement non supérieure à 1 micron. Un procédé pratique pour former cette couche de verre en poudre 11 consiste à déposer des particules de verre finement divisées, dispersées dans un milieu 35 liquide sur la surface d'entrefer 10. Ce milieu liquide peut être tout liquide disponible et convenable, tel que l'acétate d'éthyle, l'alcool éthylique et leurs combinaisons, qui ne dissout pas les particules de verre finement divisées. L'addition d'un agent de dispersion est préférable pour empêcher la coagulation des parti-40 cules de verre finement divisées, dispersées dans le milieu liquide 71 19791 5. 2093978 Par exemple,-un milieu liquide préféré peut être préparé en ajoutant 0,5 cm-^ d'une solution aqueuse 0,01N de carbonate de potassium dans 40 om^ d'ion mélange d'alcool éthylique et d'acétate d'éthyle, suivant un rapport en poids de 1 : 3. Environ 5 mg de 5 particules de verre finement divisées, ayant une dimension de particules inférieure à 1 micron, sont introduits dans un broyeur à boulets contenant environ 40,5 cnr5 de ce milieu liquide et des billes en agate, et bien mélangés pendant deux heures. La dispersion de ce mélange est déversée dans un bêcher, qui comprend, au.fond, 10 un élément de noyau à revêtir avec une couche.de poudre de verre à la surface d'entrefer. Le bêcher est maintenu au repos pendant 1 jour. Les particules de verre finement divisées se déposent sur la surface d'entrefer par sédimentation après 1 jour et forment une couche de poudre de verre 11. 15 Une meilleure couche de poudre de verre 11 peut être ob tenue en utilisant la force centrifuge durant la sédimentation des particules de verre finement divisées. Par exemple, -une application de la force centrifuge d'une valeur d'environ 2.000 G pendant 2 ou 3 minutes produit une couche de poudre de verre dense 11. L'épais-20 seur de la poudre de verre 11 est contrôlée.par la concentration et la hauteur de la dispersion. Un autre procédé encore préférable pour fabriquer la couche de poudre de verre 11 consiste à utiliser un procédé d'électro-phorèse qui est bien connu dans la technique. 25 On a découvert selon la présente invention qu'une meilleu re couche de poudre de verre est obtenue en utilisant un milieu liquide, comprenant une solution aqueuse renfermant une certaine matière électrolytique, telle que du carbonate de potassium, du chlorure de potassium, de l'acide chlorhydrique ou n'importe quel autre 30 acide. Toute composition de verre ayant une température de ramollissement inférieure à 900°C peut être utilisée comme couche de verre formant l'entrefer. Des compositions de verre préférées renferment 65 à 75 % en mole de silice, 8 à 12 ^ en mole d'oxyde de bore, 5 à 7 f> en mole d'oxyde de magnésium, 8 à 12 fo en mole d'oxy-35 de de sodium, .3 à 7 fo en mole d'oxyde de potassium et 0,1 à 1,0 fo en mole d'oxyde d'arsenic. Des particules de verre finement divisées ayant cette composition ont une température de ramollissement d'environ 850°C et sont fondues pour fabriquer une bonne couche de verre à la surface d'entrefer par chauffage à environ 850°C. Une 40 tête magnétique en ferrite, ayant une résistance élevée à l'usure, 71 19791 6. 2093978 est obtenue en utilisant une composition de verre se composant essentiellement, en tant que composition de fournée, de 65 à 75 % en mole de silice, de 7 à 12 f> en mole d'oxyde de bore, de-2 à 17 % en mole d'oxyde cuivrique, de 8 à 12 f> en mole d'oxyde de sodium, 5 de 3 à 6 fo en mole d'oxyde de potassium et de 0 à 1,5 % en mole d'oxyde d'arsenic. Comme on l'a mentionné ci-dessus, cette couche de verre 12 n'a pour fonction que de déterminer la dimension d'entrefer et n'a pas d'action de liaison pour les deux éléments de tête 1 et 2. 10 En conséquence, les deux éléments de tête 8 et 9 doivent être liés ensemble en utilisant la liaison en verre 15. Une composition de verre pour cette liaison 15 doit avoir une température de ramollissement inférieure à celle de la couche de verre 12. Toute composition de verre satisfaisant à cette exigence peut être utilisée 15 comme liaison de verre 15. Un meilleur résultat peut être obtenu avec une composition en verre se composant essentiellement, en tant que composition de fournée, de 54 à 60 % en mole de silice, de 23 à 27 % en mole d'oxyde de plomb, de 6,5 à 8,5 ^ en mole d'oxyde de sodium, de 1 à 3 f> en mole d'oxyde de potassium, de 4 à 6 % 21 en mole d'oxyde de zinc, de 2,5 à 4,5 fo en mole d'oxyde cuivrique et de 0,1 à 0,5 fo en mole d'oxyde d'arsenic. Cette composition a une température de ramollissement d'environ 700°C et adhère aux éléments de tête 8 et 9 par fusion. Le procédé pour fabriquer un noyau de tête magnétique 25 circulaire selon la présente invention possède les divers avantages suivants : (1) une dimension précise d'entrefer est obtenue, parce que la couche de verre n'a pas d'action de liaison et dissout à peine la matière en ferrite sur les surfaces d'entrefer. Ceci sera expliqué en détail en se référant à la figure 4. (2) La couche de 30 verre est maintenue exempte de bulles d'air, parce qu'elle a été formée avant que les deux éléments de tête-ne soient réunis. (3) Ce procédé peut empêcher plus facilement la ségrégation d'hématite a à partir de là matière en ferrite, par rapport au procédé basé sur l'action capillaire, parce que ce procédé est réalisé à une 35 température inférieure au procédé basé sur l'action capillaire. (4) Ce procédé peut empêcher le coin d'entrefer, en particulier le sommet 16, d'être arrondi. La formation en arrondi rend difficile la préparation d'un entrefer bien défini. Par exemple, si les bords arrondis d'entrefer ont un rayon'de 0,3'micron pour une dimension 40 d'entrefer de 1 micron, la dimension effective d'entrefer augmente 71 19/91 7. 2093978 d'environ 2.0 fo. Deux types de têtes magnétiques ont été préparés en utilisant un ferrite ayant une composition formée de 51 f> de Fe20^, de 25 % de Mn02 et de 24 % de ZnO. La composition de verre utili-5 sée pour l'entrefer magnétique était la suivante : 69,8 % de Si02, 10,0 fo de B20,, 6,0 fa de MgO, 9,9 fo de Na20, 4,0 fo de KgO et 0,3 fo de As20^. Un type de tête a été préparé en utilisant le procédé selon la présente invention. La température pour la couche en verre était 850°C et la température pour la liaison de verre était J00°0. 10 La liaison de verre avait une composition comprenant 57,0 fo de Si02, 24,9 f> de PbO, 7,5 fô de Na20, 1,9 % de KgO, 5,1 fo de ZnO, 3,4 % de CuO et 0,2 %> de As20^. L'autre type a été préparé en utilisant une action capillaire pour fabriquer la couche de verre. L'action capillaire a été réalisée à 93G°C afin d'amener la masse fondue de 15 verre à pénétrer dans l'entrefer. Les deux types de têtes magnétiques ont été comparés'en ce qui concerne la relation entre la dimension effective d'entrefer et la dimension d'entrefer observée optiquement. La dimension effective d'entrefer commandant le comportement réel de la tête a été déterminée d'après la plus courte 20 longueur d'onde qui peut être reproduite par la tête (c.D. Mee : The Physics of Magnetic Recording, North Halland Pub., Co., 1968 p. 101). La dimension d'entrefer observée optiquement a été observée avec une micrographie prise avec un microscope électronique à 2,- balayage. La figure 3 indique que la dimension réelle d'entrefer de la tête magnétique, préparée par le procédé selon la présente invention, est très proche de la dimension effective d'entrefer. D'auto tre part, la dimension réelle d'entrefer de la tête magnétique, préparée par le procédé utilisant une action capillaire à 93Q°C, s'écarte grandement de la dimension effective d'entrefer, tel que présenté sur la figure 4. Cet écart indiqué que les propriétés magnétiques du ferrite se dégradent au voisinage de l'interface entre le ferrite et le verre dans l'entrefer. La dégradation peut être 35 attribuée à des changements de composition du ferrite au voisinage de l'interface par diffusion mutuelle de verre et de ferrite. Les compositions de ferrite diffusent dans le verre et les ingrédients de verre dans le ferrite quand le verre est chauffé à 930°C, pour provoquer l'écoulement de la masse fondue de verre dans l'entrefer 40 par action capillaire. Par suite de ces résultats, il est clair que le procédé selon la présente invention fournit une dimension d'en 71 19791 8. 2093978 trefer plus précise que le procédé utilisant l'action capillaire. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 5 l'homme de l'art. 71 19791 s- 2093978 REVENDICATIONS '' 1 - Procédé de fabrication d'une tête magnétique circulaire ayant au moins deux éléments de tête composés de ferrite et un entrefer effectif entre les éléments, chacun des éléments ayant 5 au moins une surface d'entrefer, caractérisé en ce qu'il consiste à polir la surface d'entrefer sur chacun des éléments de noyau de tête ; à faire adhérer une couche de poudre de verre à la surface d'entrefer polie d'un des éléments de tête ; à faire cuire cette couche de poudre de verre à une température de formation de couche 10 de verre, pour former une couche de verre qui adhère à la surface d'entrefer polie d'un des éléments de tête et qui a une épaisseur sensiblement égale à la dimension désirée d'entrefer ; à réunir un élément de tête, ayant la couche de poudre de verre formée sur sa surface d'entrefer polie, à un autre élément de noyau de tête, à 15 la surface d'entrefer polie ; à placer un morceau de verre, ayant une température de ramollissement inférieure à celle de la couche -de verre, sur la surface de réunion des deux éléments de noyau de tête à la surface opposée à la surface de tête, et à cuire les deux éléments de tête réunis, à une température inférieure à la tempe-20 rature de formation de couche de verre, pour faire fondre le morceau de verre, et, de ce fait, le morceau de verre fondu agit, lors du durcissement, comme agent de liaison pour les deux éléments de tête réunis. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 25 que la couche de poudre de verre est formée en déposant des particules de verre finement divisées, dispersées dans un milieu liquide, sur la surface polie. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules de verre finement divisées sont déposées sur la 30 surface polie par la force centrifuge. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules de verre finement divisées sont déposées sur la surface polie par un procédé d'électrophorèse. 5 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 35 que les particules de verre finement divisées ont un diamètre non supérieur à 1 micron. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de poudre de verre a une composition se composant essentiellement, sous forme de composition de fournée, de 65 à 75 % 40 en mole de silice, de 8 à 12 % en mole d'oxydé de bore, de 5 à 7 71 19/91 10. 2093978 en mole d'oxyde de magnésium, de 8 à 12 fh en mole d'oxyde de sodium, de 3 à 7 % en mole d'oxyde de potassium et de 0,1 à 1,0 en mole d'oxyde d'arsenic. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 5 que le morceau de verre a une composition se composant essentiellement, sous forme de composition de fournée, de 54 à 60 $ en mole de silice, de 23 à 27 % en mole d'oxyde de plomb, de 6,5 à 8,5 % en mole d'oxyde de sodium, de 1 à 3 % en mole d'oxyde de potassium, de 4 à 6 io en mole d'oxyde de zinc, de 2,5 à 4,5 ^ en mole d'oxyde 10 cuivrique et de 0,1 à 0,5 $> en mole d'oxyde d'arsenic. 8 - A titre de produits industriels nouveaux, têtes magnétiques circulaires produites selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 7.