磁头表面形貌浮法研磨技术的研究

摘要

近年来磁盘的面密度迅猛增长，磁头/磁盘间的飞行高度随之不断降低，磁头的飞行控制精度需不断提高，目前，飞行高度已降到10nm以内，飞行控制精度控制在2nm左右。因而，磁头表面形貌浮法研磨技术变得非常重要。同时研磨过程中以磁条为加工单位，而非单个磁头，每条磁条由81粒磁头组成，磁条经研磨、真空工序后切成磁头，这加大了生产中磁头表面形貌的控制难度，往往由于磁条上单个磁头的受力不一致，使得磨削量不均匀，常导致磁条两端磁头表面形貌TC值小于中部的磁头的TC值。由于飞行高度很低，在硬盘批量生产中会导致部分硬盘存储密度降低、读取速率下降、严重时可导致磁头和盘片相撞，造成存储数据毁灭性破坏事故。因此，不断改善磁头表面形貌的研磨质量已成为关键问题之一。
　　本课题的目的在于获得均一的磁头表面形貌以及高质量、超光滑、无缺陷的磁头表面。
　　本文的研究内容和成果主要包括以下几个方面：
　　1)采用压痕断裂力学模型及AFM、SEM测试方法，分析磁头基体材料研磨去除机理。磁头基体材料的脆塑转变临界磨削深度为7nm，当磨削深度小于临界磨削深度时，硬脆材料AlTiC陶瓷可实现塑性去除，获得高质量、超光滑、无缺陷的磁头表面。
　　2)通过磁头表面形貌浮法研磨原理，建立运动学研磨模型，对研磨运动学参数进行工艺指导。同时对运动学因子进行相应实验，实验结果和运动学分析相吻合，同时对运动学参数进行了优化。
　　3)根据有限元原理，运用ANSYS软件对研磨力场进行模拟，分析磁头表面形貌离散原因，并对工艺参数进行模拟优化。
　　4)采用正交实验法对有限元模拟结果进行验证，其实验结果与ANSYS模拟结果相吻合，同时对力学影响因素进行评估，优化工艺。
　　本文中由模拟和实验得到的结论反映了磁头表面形貌浮法研磨的特性，为改善磁头表面形貌浮法研磨质量的进一步研究提供了理论基础，对实际生产具有一定的参考和应用价值。

目录

磁头表面形貌浮法研磨技术的研究

A STUDY ON TECHNIQUE OF SLIDER PROFILE FLOAT GRINDING

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 硬脆材料超精密加工方法

1.2.1 超精密切削加工

1.2.2 超精密磨削加工

1.2.3 超精密抛光加工

1.2.4 超精密特种加工

1.3 本课题的来源及主要研究内容

1.3.1 课题的来源及研究目的

1.3.2 主要研究内容

第2章 研究方法和测试方法

2.1 有限元数值模拟的理论基础

2.1.1 有限元法概述

2.1.2 有限元法的分析过程

2.1.3 ANSYS软件介绍

2.2 正交实验方法

2.2.1 正交实验的原理

2.2.2 正交设计方差分析的主要步骤

2.3 测试方法

2.3.1 磨削量的计算

2.3.2 非接触式表面轮廓仪

2.3.3 扫描电子显微镜

2.3.4 原子力显微镜

2.3.5 透射电子显微镜

2.4 本章小结

第3章 磁头表面形貌浮法研磨机理研究

3.1 磁头表面形貌浮法研磨加工原理

3.2 磁头基体材料及其性能

3.3 磁头表面形貌浮法研磨研磨的材料去除机理

3.4 磁头超光滑表面创成

3.5 本章小结

第4章 研磨运动学及力场模拟分析

4.1 运动学分析

4.2 研磨过程的有限元受力分析

4.2.1 有限元模型的合理建立和简化原则

4.2.2 研磨模型的简化

4.2.3 有限元模型的建立

4.2.4 有限元静态模拟结果与分析

4.2.5 有限元动态模拟结果与分析

4.3 本章小结

第5章 磁头表面形貌浮法研磨实验研究

5.1 磨盘性能研究

5.1.1 磨盘的制备

5.1.2 磨盘的材质及作用

5.1.3 锡磨盘的感温特性

5.2 磨削量与TC及TC Sigma的关系

5.3 设计新夹具及实验结果

5.4 力学参数正交实验

5.4.1 正交实验结果与分析

5.4.2 实验结果与ANSYS模拟结果的比较

5.5 运动学因子实验

5.6 本章小结

结 论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢