CN103098135B - 磁记录介质用软磁性合金、溅射靶材以及磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有低矫顽磁力、高无定形性、高耐腐蚀性及高硬度的垂直磁记录介质用软磁性合金、以及用于制作该合金的薄膜的溅射靶。该合金以at.％计含有Zr及Hf的1种或2种合计为6～20％、含有B1～20％、含有Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si、P的1种或2种以上合计0～7％，剩余部分含有Co和/或Fe、以及不可避免的杂质。该合金还满足6≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤16、以及0≤Fe％/(Fe％+Co％)＜020。
Description
关联申请的相互参照
本申请主张基于2010年8月24日申请的日本专利申请2010-186876号的优先权，将其全部的公开内容利用参照纳入到本说明书中。
技术领域
本发明涉及作为垂直磁记录介质中的软磁性层膜来使用的Co-(Zr，Hf)-B系合金、溅射靶材以及磁记录介质。
背景技术
近年来，磁记录技术的进步十分显著，为了实现驱动器的大容量化，而推进了磁记录介质的高记录密度化。例如，可实现比以往已普及的面内磁记录介质更高的记录密度的垂直磁记录方式已经实用化。所谓垂直磁记录方式是指易磁化轴相对于垂直磁记录介质的磁性膜中的介质面以沿垂直方向进行取向的方式而形成，是适于高记录密度的方法。而且，在垂直磁记录方式中，开发出提高了记录灵敏度的具有磁记录膜层和软磁性膜层的双层记录介质。该磁记录膜层一般使用CoCrPt-SiO2系合金。
另一方面，以往的软磁性膜层需要强磁性和无定形性，进而根据垂直磁记录介质的用途或使用环境，还附加地要求高饱和磁通密度、高耐腐蚀性、高硬度等各种特性。例如如日本特开2008-260970号公报(专利文献1)中所公开的那样，使用的是如下的材料，即，以作为耐腐蚀性高的强磁性元素的Co为基质，为了提高无定形性而添加了以Zr为代表的促进无定形化的元素而得的材料。
另外，如日本特开2008-299905号公报(专利文献2)中所公开的那样，通过添加Fe而获得高饱和磁通密度，通过添加B而获得高硬度。进而，近年来除了以往所要求的上述特性以外、还要求具有低矫顽磁力的软磁性膜用合金。
专利文献
专利文献1：日本特开2008-260970号公报
专利文献2：日本特开2008-299905号公报
发明内容
本发明人等此次对合金元素对垂直磁记录介质的软磁性膜用合金的矫顽磁力造成的影响详细地进行了研究，结果发现：通过将Zr、Hf及B量设为规定的范围，从而可以得到垂直磁记录介质用的低矫顽磁力软磁性合金。进而还发现：目前，垂直磁记录介质用软磁性合金作为主流而使用含有Fe25％到接近60％的合金来作为用于获得高饱和磁通密度的元素，因此使用大量Fe作为必需元素，而该Fe的添加会大幅度增大矫顽磁力。
因而，本发明的目的在于，提供具有低矫顽磁力、高无定形性、高耐腐蚀性及高硬度的垂直磁记录介质用软磁性合金、以及用于制作该合金的薄膜的溅射靶。
根据本发明的一种方式，提供一种磁记录介质用软磁性合金，其以at.％计含有：
Zr及Hf的1种或2种：合计为6～20％、
B：1～20％
Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si、P的1种或2种以上：合计0～7％，
剩余部分含有Co和/或Fe、以及不可避免的杂质，并且满足下式：
6≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤16、以及
0≤Fe％/(Fe％+Co％)＜0.20。
根据本发明的另一种方式，提供利用上述合金制造的溅射靶材。
根据本发明的另一种方式，提供具备利用上述合金制造的软磁性膜层的磁记录介质。
具体实施方式
以下对本发明进行具体说明。只要没有特别的明示，在本说明书中“％”就意味着at.％。
本发明的合金以at.％计含有(comprising)Zr及Hf的1种或2种合计为6～20％、含有B1～20％、含有Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si、P的1种或2种以上合计为0～7％，剩余部分含有Co和/或Fe、以及不可避免的杂质，优选由这些元素实质上地构成(consistingessentiallyof)，更优选仅由这些元素构成(consistingof)。该合金还满足下式：
6≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤16、以及
0≤Fe％/(Fe％+Co％)＜0.20。
本发明的合金含有Zr及Hf的1种或2种合计为6～20％、优选为10～15％。本发明的合金中Zr及Hf具有改善无定形性的效果、并且是用于通过实现与B添加量的相关性的最佳化而获得低矫顽磁力的必需元素，如果B添加量小于6％，则无法获得足够的无定形性、低矫顽磁力，另外如果超过20％，则无法获得饱和磁通密度。
本发明的合金含有B1～20％、优选5～15％。本合金中B具有改善无定形性的效果、并且是用于通过实现与Zr、Hf的添加量的相关性的最佳化而获得低矫顽磁力的必需元素。如果B添加量小于1％，则无法获得足够的无定形性及低矫顽磁力，如果超过20％，则无法获得足够的饱和磁通密度。另外，B还具有增大硬度的效果。
本发明的合金通过将Zr、Hf、B添加量设为满足下式：
6≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤16、
优选为8≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤14、
更优选为9≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤12
的范围，从而可以获得低矫顽磁力。如果在这些范围外，则矫顽磁力就会增大。它们是详细地研究添加元素对矫顽磁力造成的影响、明确了如下所述的情况的结果而得到的式子，即，通过依照Zr％+Hf％的添加量的2倍来增加B的添加量，从而存在显示出低矫顽磁力的区域。
本发明的合金可以含有Fe作为任意成分，在该情况下，设为满足下式：
0＜Fe％/(Fe％+Co％)＜0.20
优选为0＜Fe％/(Fe％+Co％)＜0.10
更优选为0＜Fe％/(Fe％+Co％)＜0.05
的范围。本合金中Fe具有增加饱和磁通密度的效果，然而如果超过上述式的比例地添加，则会增大矫顽磁力。而且，因为Fe是任意成分，所以Fe添加量可以为0％(即不添加Fe)，这是最优选的。
本发明的合金也可以作为任意成分而含有Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si及P的1种或2种以上合计7％以下、优选2％以下、更优选1.5％以下。本发明的合金中，虽然Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si及P都很微少，但是具有降低矫顽磁力的效果。但是，如果超过7％地添加，则饱和磁通密度就会降低。而且，因为这些元素是任意成分，因此其添加量可以是0％。
实施例
以下，利用实施例对本发明进行具体说明。
通常来说，垂直磁记录介质中的软磁性膜层是通过溅射与其成分相同成分的溅射靶材而在玻璃基板等上成膜而得的。这里，利用溅射而成膜的薄膜被急冷。与此相对，本发明中作为实施例及比较例的供试材料，使用了利用单辊式的液体急冷装置所制作的急冷薄带。这是为了简便地利用液体急冷薄带来评价实际中因溅射而被急冷并成膜的薄膜的、由成分而引起的对各个特性的影响。
急冷薄带的操作条件如下所示。首先，将以表1的成分称量的原料30g用直径10mm、高40mm左右的水冷铜铸模在减压Ar气中进行电弧熔化，制成急冷薄带的熔融母材。急冷薄带的制作条件是以单辊方式，在直径15mm的石英管中放置该熔化母材，将出液喷嘴直径设为1mm，在气氛压力61kPa、喷雾压力差69kPa、铜辊(直径300mm)的转速3000rpm、铜辊与出液喷嘴的间隙0.3mm下出液。另外，在熔融母材刚刚熔掉后马上出液。以如此制作而得的急冷薄带作为供试材料，评价了以下的项目。
评价1：保持力
在振动试样型的矫顽磁力计测器中，在试样台上用双面胶带贴附急冷带，以144kA/m的初期外加磁场测出急冷薄带的矫顽磁力。将矫顽磁力为50A/m以下的情况评价为○，将超过50A/m且为100A/m以下的情况评价为△，将超过100A/m的情况评价为×。
评价2：饱和磁通密度
在VSM装置(振动试样型磁力计)中，以1200kA/m的外加磁场测出急冷薄带的饱和磁通密度。供试材料的重量为15mg左右。将0.5T以上的情况评价为○，将小于0.5T的情况评价为×。
评价3：无定形性
作为急冷薄带的无定形性的评价，通常来说，如果测定非晶质材料的X射线衍射图，则看不到衍射峰，而成为无定形特有的晕圈图案。另外，在并非完全的无定形的情况下，虽然可以看到衍射峰，但是与晶体材料相比，峰高度变低，并且还可以看到晕圈图案。所以，利用下述的方法评价了无定形性。
在玻璃板上用双面胶带贴附供试材料，利用X射线衍射装置得到衍射图。此时，以使测定面成为急冷薄带的铜辊接触面的方式将供试材料贴附在玻璃板上。X射线源为Cu-Kα射线，以4°/min的扫描速度测定。将在该衍射图中可以确认出晕圈图案的情况评价为○，将完全看不到晕圈图案的情况评价为×，进行了无定形性的评价。
评价4：耐腐蚀性
在玻璃板上用双面胶带贴附供试材料，通过用5％NaCl的食盐水，在温度为35℃、喷雾时间为16小时的条件下进行盐水喷雾试验，从而评价了急冷薄带的耐腐蚀性。具体来说，将全面生锈的情况评价为×，将局部生锈的情况评价为○。
评价5：硬度
将急冷薄带纵向地埋入树脂中并研磨，利用维氏硬度计测出急冷薄带的维氏硬度。测定载荷为50g，测定10点，以其平均值进行评价。具体来说，将800HV以上的情况评价为○，将小于800HV的情况评价为×。压痕的尺寸为10μm左右。
结果：
对于表1中所示的成分组成的各供试材料No.1～19，可以得到表2中所示的结果。
[表1]
注)下划线表示在本发明条件之外
[表2]
表1及表2中所示的No.1～11是本发明例，No.12～19是比较例。
如表1及表2中所示，比较例No.12由于作为成分组成的Hf含量低，因此矫顽磁力的值高，并且无法获得足够的无定形性。比较例No.13由于作为成分组成的Zr与Hf的合计含量高，并且成分组成中的式(1)的2×(Zr％+Hf％)-B的值高，因此矫顽磁力的值高，并且饱和磁通密度差。比较例No.14由于成分组成中的式(1)的2×(Zr％+Hf％)-B的值高，因此矫顽磁力差。
比较例No.15由于成分组成中的式(1)的2×(Zr％+Hf％)-B的值低，因此矫顽磁力差。比较例No.16由于不含有作为成分组成的B，因此矫顽磁力差，并且无法获得足够的无定形性，硬度低。比较例No.17由于作为成分组成的B的含量高，因此饱和磁通密度差。比较例No.18由于成分组成中的式(2)的Fe％(Fe％+Co％)的值高，因此矫顽磁力差。比较例No.19由于作为成分组成的Nb与P的合计量高，因此饱和磁通密度差。
与此相对，可知作为本发明例的No.1～11因为均满足本发明的条件，所以就饱和磁通密度、无定形性、耐腐蚀性及硬度的各性能而言都很优异。本发明例No.1、2、5、6及8～12虽然矫顽磁力略差，然而整体上具有优异的性能。
下面，示出溅射靶材的制造方法的例子。将以No.5的组成称量的熔融原料在减压Ar气气氛的耐火材料坩埚内进行感应加热熔化，然后从坩埚下部的直径8mm的喷嘴中出液，利用Ar气加以雾化。将该气体雾化粉末作为原料粉末，填充到碳钢制的直径250mm、长100mm的囊内，进行真空脱气密封。将该粉末填充钢坯在成形温度1000℃、成形压力147MPa、成形时间5小时的条件下进行HIP成形。利用该HIP体，通过机械加工制作出直径180mm、厚7mm的溅射靶材。该溅射靶材可没有破裂或缺口地加以制造。
如上所述，根据本发明，可以提供具有低矫顽磁力、高无定形性、高耐腐蚀性及高硬度的垂直磁记录介质用软磁性合金、以及用于制作该合金的薄膜的溅射靶。
Claims (6)
1.一种磁记录介质用软磁性合金，
其以at.％计含有：
Zr及Hf的1种或2种：合计为6～20％、
B：1～20％、
Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si、P的1种或2种以上：合计0～7％，
剩余部分含有Co和/或Fe、以及不可避免的杂质，
并且满足下式：
6≤2×(Zr％+Hf％)-B％≤16、以及
0≤Fe％/(Fe％+Co％)＜0.20。
2.根据权利要求1所述的合金，其中，
所述合金以at.％计含有：
Zr及Hf的1种或2种：合计为6～20％、
B：1～20％、
Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si、P的1种或2种以上：合计0～7％，
剩余部分仅由Co和/或Fe、以及不可避免的杂质构成。
3.根据权利要求1所述的合金，其中，
Fe的添加量满足下式：
0＜Fe％/(Fe％+Co％)＜0.20。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质用软磁性合金，其中，
所述合金含有Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Al、Si及P的1种或2种以上合计超过0％且在7％以下。
5.一种溅射靶材，其是利用权利要求1～4中任一项所述的合金制造而得的。
6.一种磁记录介质，其具备利用权利要求1～4中任一项所述的合金制造而得的软磁性膜层。
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