Brevet FR2149397A1 — publié le 19730330

La présente invention concerne une composition de verre se prêtant particulièrement bien à l'enrobage et la liaison des éléments en ferrite des têtes magnétiques. Les têtes de lecture/écriture en ferrite sont largement utilisées dans les dispositifs de traitement de données. La fabrication des têtes modernes en ferrite est une opération précise et délicate nécessitant, entre autres choses, la formation d'un intervalle, ou entrefer, très étroit rempli par du verre. De même, par suite des formes complexes des éléments des têtes, il est souhaitable, de couler le verre sur des éléments en ferrite ayant été partiellement formés, puis de poursuivre la mise en forme des éléments par découpe et meulage, en utilisant le verre pour renforcer et supporter les éléments de la tête. Le verre, par nécessité, doit être chauffé au moins à son point de ramollissement et coulé sur les parties en ferrite. Cette technique rencontre un certain nombre de difficultés techniques. Quand le coefficient de dilatation thermique du verre ne correspond pas étroitement au coefficient de dilatation thermique de la ferrite, des contraintes internes se développent qui affaiblissent les éléments de la tête et même provoquent son bris en morceaux lors du refroidissement.Habituellement, le verre doit être chauffé bien au-dessus du point de ramollissement pour permettre aux gaz emprisonnés dans la couche de verre de s'échapper par diffusion. Le fait de ne pas respecter cette règle peut avoir comme résultat que des bulles restent emprisonnées, et affectent les performances et l'apparence de la tête terminé. Cette température élevée peut provoquer la dissolution de la matière ferrite dans le verre ce qui en trame une perte dans la précision des dimensions. On a déjà suggéré d'utiliser les verres au plomb comme agents de liaison et d'enrobage pour les éléments de ferrites nickel-zinc et en particulier pour les assemblages de têtes de lecture/écriture en ferrite. Ces verres ont en général des points de ramollissement relativement bas. Cependant, afin d'obtenir une pellicule de verre dense sans bulles il est nécessaire de chauffer le verre plusieurs centaines de degrés au-dessus du point de ramollissement, ce qui, cependant,a pour résultat l'attaque de la ferrite et une perte consécutive dans le contrôle des dimensions. Ce chauffage additionnel est nécessaire pour permettre aux gaz dissous de s'échapper du verre par diffusion. Il a été également suggéré que la température pouvait être diminuée si le verre était à l'origine chauffé sous atmosphère d'hélium pendant plusieurs minutes et ensuite sous une seconde atmosphère d'argon.Avec de nombreux verres, lthélium déplace rapidement tous les autres gaz contenus dans le verre. Le chauffage ultérieur dans une atmosphère d'argon permet à l'hélium de s'échapper rapidement par diffusion. Cette technique n'est pas susceptible d'être utilisée avec des verres au plomb étant donné que l'hélium ne diffuse pas facilement dans les verres au plomb. En outre, les verres au plomb n'ont pas un coefficient de dilatation présentant une correspondance suffisamment étroite avec celui des ferrites nickel-zinc, ce qui est nécessaire pour éliminer les contraintes internes, du fait de leurs courbes de dilatation thermique non li néaires. Un objet de cette invention est donc une composition de verre particulièrement adaptée à une utilisation avec des matières ferrites. Un autre objet de cette invention est une composition de verre ayant une dureté similaire à celle des matières ferrites nickel-zinc. Un autre objet de cette invention est de réaliser une composition de verre aux borosilicates ayant un coefficient de dilatation thermique qui correspond sensiblement, dans les limites de tolérances acceptables, au coefficient de dilatation thermique des matières ferrites nickel-zinc. Encore un autre objet de cette invention est une composition de verre susceptible d'être utilisée comme composition de liaison et d'enrobage des matières ferrites, et qui ne corrode pas sensiblement la ferrite aux températures élevées nécessaires pour appliquer la composition sur la ferrite. Un autre objet de cette invention est une composition de verre ayant une température de ramollissement suffisamment basse pour éviter une attaque excessive de la matière ferrite au cours de l'application. L'invention a encore pour objet un procédé pour enrober et/ou lier des matières ferrites avec une composition qui n'introduit pas de contraintes internes et ne corrode pas de façon excessive la matière ferrite. Conformément aux objets précités, la composition de verre de l'invention comporte les éléments constitutifs suivants Verre Pourcentage en poids SiO2 . 52-55 B203 25-26 Na2O 5-6 KO 3-4 2 3 0,5-1 BaO 4-6 CaO 0,5-1 Li2O 4-5 D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, qui représente un mode de réalisation préféré de celle-ci. Dans la fabrique des éléments de têtes en ferrite, le verre est normalement utilisé pour faire adhérer entre elles un certain nombre de pièces en ferrite, pour établir un entrefer uniforme entre les pièces polaires, pour enrober les éléments et la tête et servir à fixer la tête dans un élément support. De préférence, le verre et la ferrite ont sensiblement la même dureté, de sorte qu'en service, la tête et la matière d'enrobage viennent s'appliquer sur la bande ou le disque et provoquent une usure égale et légère de ceux-ci. Une surface irrégulière de la tête provoque une usure importante de la bande ou du disque et, ce qui est encore plus important, provoque une rupture du film d'air situé entre la tête et la bande ou le disque. Des résines ont été utilisées pour enrober les éléments de la tête et assurer leur montage dans l'élément de support, mais l'utilisation de telles résines nta pas été complètement satisfaisante pour les têtes à performance élevée, principalement du fait de la différence de dureté entre la résine et la ferrite. Cependant, le choix d'un verre convenable, pour la fabrication, l'enrobage et le montage des ferrites implique plus qu'une simple adaptation de la dureté du verre à celle de la ferrite. Le verre doit avoir un point de ramollissement relativement bas, de telle sorte que la matière ferrite ne soit pas corrodée ou dissoute par le verre, au cours de l'application du verre. En général, plus la température nécessaire pour réduire la viscosité du verre au cours de la fabrication est élevée, plus la tendance de la ferrite à se dissoudre dans le verre est grande. La fabrication des têtes à partir de verres au plomb, en particulier pour la formation de l'entrefer extrêmement étroit, nécessite que le verre soit chauffé à une température, pour laquelle la viscosité est de l'ordre de 10 poises, pendant plusieurs heures. Un tel procédé pourrait être accéléré en fondant le verre sous atmosphère d'hélium pendant une durée de l'ordre de 5 minutes et en le frittant ensuite dans de l'azote pendant une durée de l'ordre de 10 minutes. Ceci réduirait de façon significative le temps et la température nécessaire pour couler le verre sur la ferrite et permettre aux gaz de s'échapper par diffusion. En théorie, l'hélium remplace rapidement les gaz emprisonnés dans le verre. L'hélium diffuse très rapidement dans une atmosphère d'azote laissant une couche de verre lisse et sans bulles. Malheureusement la technique mentionnée ci-dessus consistant à chauffer le verre et à le fritter dans divers milieux n'est pas utilisable avec les verres au plomb. L'hélium ne diffuse pas facilement dans le verre au plomb et en conséquence la coulée du verre nécessite un chauffage à des températures relativement élevées pendant de longues durées, ce qui a pour effet une corrosion importante de la ferrite. Le cycle hélium-azote cependant, peut être utilisé facilement avec les verres qui ne sont pas au plomb, tels que ceux objets de cette invention. Des joints de verre convenablement recuits, ne présentent de contraintes à aucune température si, et seulement si, les coefficients de dilatation du verre et de la ferrite sont les mêmes dans toute la gamme des températures, de la température ambiante à la température de prise du verre. Cependant, il est presqu'impossible de remplir cette condition. Une étude a été effectuée pour déterminer dans quelle mesure un défaut de correspondance des coefficients de dilatation pouvait être toléré. Le défaut de correspondance des coefficients de dilatation thermique du verre et de la ferrite est défini comme étant la différence entre le coefficient de dilatation thermique du verre et celui de la ferrite à une température donnée.On a déterminé que des joints excellents entre le verre et la ferrite, présentant des contraintes acceptables, pouvaient être obtenus, lorsque le défaut de correspondance différentiel était inférieur à 1 x 104. Il a également été déterminé que des joints satisfaisants pouvaient être obtenus, pour des applications de dimensions moyennes, c'està-dire inférieures à 1,25 cm, avec un défaut de correspondance des coefficients dedilatation compris entre 1 x 10-4 et 5 x 10-4. Des joints ayant un défaut de correspondance supérieur à 5 x 10-4 avaient pour résultat l'établis- sement de contraintes très fortes.Pour résumer les résultats de cette étude, les conclusions qui en ont été tirées ont été que le défaut de correspondance différentiel amximal entre le verre et la ferrite ne devait pas être supérieur à -4 2 x 10 et que le défaut de correspondance différentiel maximal, au point de prise du verre, ne devait pas dépasser 0, 7 x 10-4 .Le défaut de correspondan ce minimal pour la prise du verre ne devrait pas être inférieur à 0,5 x et la température à laquelle la viscosité est égale à 10 poises devrait être inférieure à 9000. De même, la résistance et la dureté du verre doivent être similaires à celles de la ferrite et le taux d'attaque de la ferrite ne devrait pas être supérieur à 0, 25y par heure, à une température pour laquelle la viscosité est égale à 10 poises. La demanderesse a déterminé expérimentalement que les verres comprenant les composants suivants satisfont aux critères ci-dessus mentionnés, en vue de leur utilisation pour l'assemblage et l'enrobage de matières ferrites dans les têtes d'enregistrement. Verre (composition) Pourcentage en poids SiO2 52-55 BO 25-26 23 Na2O 5-6 KO 3-4 2 A1203 0,5-1 BaO 4-6 CaO 0,5-1 Li O 4-5 2 Les compositions de verre dont les éléments constitutifs sont compris dans les gammes ci-dessus ont un point de fusion (10 poises) compris dans la gamme de 820 à 862 C, un défaut de correspondance maximal avec le -4 coefficient de dilatation des ferrites de 0, 6 à 2, 0 x 10 et un défaut de correspondance différentiel, à toute température au-dessous du point de prise du verre, compris dans une gamme de 1,2 à 2 x 10 -4.La température de ramollissement est comprise dans une gamme allant de 5920 à 612 C. Un exemple spécifique d'un verre de la présente invention, qui s'est avéré remplir de façon satisfaisante toutes les exigences mentionnées cidessus, est le suivant Verre (composition) Pourcentage en poids SiO2 55 B203 25 23 Na2O 6 KO 3 2 AI203 1 BaO 4 CaO 1 Lui 0 5 Cette composition de verre présente un défaut de correspondance de dilatation thermique maximal avec la ferrite de 1,8 x 10 , un défaut de correspondance, à la température de prise de verre de 607 C, de 0,6 x 10 et une température de recuit de 480 C (10 poises). Un autre exemple spécifique d'un verre conforme à la présente invention est le suivant Verre (composition) Pourcentage en poids SiO 52 2 B203 26 Nazi 5 KO 4 Au 203 1 BaO 6 CaO 1 Lino 4 Cette composition de verre a un défaut de correspondance de dilatation différentiel maximal de 2,0 x 10 , un défaut de correspondance différentiel, à la température de prise de verre, de 0,6 x 10 . La température de recuit est de 4720C et la température de ramollissement est de 612 C. Les diverses compositions de verre peuvent être réalisées en combinant les divers composants dans les pourcentages indiqués, en les mélangeant et en les fondant à une température de l3500C pendant 2 à 6 heures. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1. - Composition de verre caractérisé en ce qu'elle comprend les composants suivants définis, par leurs pourcentages en poids siO2 52 à 55 % B203 25 à 26 % Na2 O 5 à 6 % KO 3 à 4% A1203 0,5 à 1 % BaO 4 à 6 % CaO 0,5 à 1 Li2O 4 à 5% 2. - Composition de verre selon 1 caractérisée en ce que le pourcentage en poids de SiO2 est de 55 %; 3. - Composition de verre selon 2 caractérisée en ce que les composants sont définis par les pourcentages suivants donnés en poids 2 55 % B203 25 % Na2 O 6 % KO 3 % 2 Al2O3 1% BaO 4 % CaO 1% Li2O 5 % 4. - Composition de verre selon 1 caractériséeen ce que le pourcentage en poids de SiO est 52 %. 5. - Composition de verre selon 4 caractérisée en ce que les composants sont définis par les pourcentages suivants donnés en poids SiO2 52 % B2O3 26 % Na2O 5% K20 4% Al2O3 1% BaO 6 % CaO 1% Li2O 4 4 % 6. - Tête magnétique caractérisée en ce que ses éléments sont enrobés et liés à l'aide d'une composition de verre selon l'une quelconque des revendications précédentes.