CN103380458A

CN103380458A - 磁记录用软磁性合金、溅射靶材及磁记录介质

Info

Publication number: CN103380458A
Application number: CN2012800086779A
Authority: CN
Inventors: 清水悠子
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: JP5698023B2; JP2012169021A; SG10201508695WA; MY181980A; TWI508114B; TW201239922A; SG192259A1; WO2012111568A1

Abstract

本发明提供一种以at.％计包含：0.5％以上的(A)选自Ta、Nb及V中的元素的1种或2种以上；0.5％以上的(B)选自Cr、Mo及W中的元素的1种或2种以上；0～5％的(C)选自Ti、Zr及Hf中的元素的1种或2种以上；0～30％的(D)选自Ni及Mn中的元素的1种或2种；0～5％的(E)选自Al及Cu中的元素的1种或2种；0～10％的(F)选自Si、Ge、P、B及C中的元素的1种或2种以上；剩余部分由Co及Fe以及不可避免的杂质构成的磁记录用软磁性合金。该合金的Fe∶Co的比为10∶90～70∶30，并且(A)组元素、(B)组元素及(C)组元素的总量为所述合金的10～30％。本发明的合金的非晶性、硬度、以及耐腐蚀性优异，适于用作垂直磁记录介质用的软磁性合金。

Description

磁记录用软磁性合金、溅射靶材及磁记录介质

相关申请

本申请主张基于2011年2月16日申请的日本专利申请2011-30562号的优先权，将其全部的公开内容通过参照纳入本说明书中。

技术领域

本发明涉及作为垂直磁记录介质中的软磁性层使用的Co系磁记录用软磁性合金及溅射靶材、以及具备此种软磁性层的磁记录介质。

背景技术

近年来，垂直磁记录的进步显著，为了实现驱动器的大容量化，磁记录密度化正在推进当中，正在将可以实现比以往普及的面内磁记录方式更高密度的垂直磁记录方式实用化。这里，所谓垂直磁记录方式，是将易磁化轴相对于垂直磁记录介质的磁性膜中的介质面垂直方向取向地形成的方式，是适于高密度化的方法。该磁记录方式中，作为具有提高了记录密度的磁记录层和软磁性层及中间层的多层记录介质得到开发。而且，在该磁记录层中一般使用CoCrPt-SiO₂系合金。

另一方面，对于软磁性膜层，在日本特开2008-299905号公报(专利文献1)、日本特开2008-189996号公报(专利文献2)中，提出过以Co或Fe的软磁性元素作为基质并添加了改善非晶性的Zr、Hf，Ta、Nb及B的合金。在该垂直磁记录介质的软磁性膜层中要求高饱和磁通密度、高非晶性及高耐腐蚀性。

另外，作为2层记录介质的软磁性层，提出过Fe-Co-B系化合物的软磁性膜，例如，像日本特开2004-346423号公报(专利文献3)中公开的那样，提出过在剖面微观组织中在不存在硼化物层的区域中可以描绘的最大内切圆的直径为30μm以下的Fe-Co-B靶。

在上述的软磁性膜的成膜中，通常使用磁控溅射法。该磁控溅射法是指，在靶材的背后配置磁铁，在靶材的表面使磁通泄漏，通过将等离子体约束在该泄漏磁通区域而可以实现约束成膜的溅射法。该磁控溅射法的特征在于，在靶材的溅射表面使磁通泄漏，因此在靶材自身的导磁率高的情况下，难以在靶材的溅射表面形成对于磁控溅射法来说必需的足够的泄漏磁通。所以，出于必须尽可能降低靶材自身的导磁率的要求而提出了专利文献3。

但是，上述的靶制品的厚度的极限为5mm左右，如果使其比此厚度更厚，就不会产生足够的泄漏磁通，因此具有无法进行正常的磁控溅射的问题。另外，由于要求在该靶材在成膜时为高磁通密度，因此最好是采用了Fe基质的材料，然而该情况下，在耐腐蚀性方面存在问题，另外，因靶材的氧化而有膜的品质劣化、溅射时在氧化部引起异常放电而造成溅射不良的情况。

为了解决该问题，在日本特开2007-284741号公报(专利文献4)中，报告过不使磁特性劣化地提高了耐腐蚀性的软磁性靶的制作，然而对于优异的非晶性没有记载。

发明内容

本发明人等此次发现，利用选自Ta、Nb及V中的(A)组元素的添加可以提高非晶性，另外，利用选自Cr、Mo及W中的(B)组元素的添加可以提高硬度，利用选自Ti、Zr及Hf中的(C)组元素的添加可以确保非晶性，并且这些(A)组、(B)组及(C)组的元素在耐腐蚀性改善方面也有效果。由此，就可以提供非晶性、耐腐蚀性、硬度优异的磁记录用软磁性合金。而且，非晶性在降低噪音方面有效，硬度在抗冲击性方面有效，耐腐蚀性在碳膜的薄膜化方面有效。

所以，本发明的目的在于，提供非晶性、硬度、及耐腐蚀性优异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材。

根据本发明的一个方式，提供一种磁记录用软磁性合金，是以at.％计包含：

0.5％以上的(A)选自Ta、Nb及V中的元素的1种或2种以上；

0.5％以上的(B)选自Cr、Mo及W中的元素的1种或2种以上；

0～5％的(C)选自Ti、Zr及Hf中的元素的1种或2种以上；

0～30％的(D)选自Ni及Mn中的元素的1种或2种；

0～5％的(E)选自Al及Cu中的元素的1种或2种；

0～10％的(F)选自Si、Ge、P、B及C中的元素的1种或2种以上；剩余部分由Co及Fe以及不可避免的杂质构成的磁记录用软磁性合金，

Fe∶Co的比为10∶90～70∶30，并且(A)组元素、(B)组元素及(C)组元素的总量为所述合金的10～30％。

根据本发明的另一个方式，提供由本发明的磁记录用软磁性合金构成的溅射靶材。

根据本发明的另一个方式，提供具备由本发明的磁记录用软磁性合金构成的软磁性层的磁记录介质。

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，本说明书中“％”就是指at％。

本发明的磁记录用软磁性合金以at.％计，包含(comprising)0.5％以上的(A)选自Ta、Nb及V中的元素的1种或2种以上；0.5％以上的(B)选自Cr、Mo及W中的元素的1种或2种以上；0～5％的(C)选自Ti、Zr及Hf中的元素的1种或2种以上；0～30％的(D)选自Ni及Mn中的元素的1种或2种；0～5％的(E)选自Al及Cu中的元素的1种或2种；0～10％的(F)选自Si、Ge、P、B及C中的元素的1种或2种以上，剩余部分由Co及Fe以及不可避免的杂质构成，优选由这些元素及不可避免的杂质实质性地构成(consisting essentially of)，更优选仅由这些元素及不可避免的杂质构成(consisting of)。本发明的合金的Fe∶Co的比为10∶90～70∶30，并且(A)组元素、(B)组元素及(C)组元素的总量为合金的10～30％。

Fe及Co是软磁性构成元素，以10∶90～70∶30的Fe∶Co的比包含于合金中。Fe与Co的比是确保软磁性、并且对饱和磁通密度、非晶性、硬度、及耐腐蚀性产生很大影响的参数，特别是如果使Fe∶Co的比不足10，则饱和磁通密度不够充分，另外如果超过70，则耐腐蚀性劣化。

(A)组元素是选自Ta、Nb及V中的1种或2种以上的、改善非晶性和硬度的元素，在合金中包含0.5at.％以上，优选包含2～20at.％，更优选包含4～15at.％。如果不足0.5at.％，则上述改善效果不够充分。

(B)组元素是选自Cr、Mo及W中的1种或2种以上的、改善非晶性和耐腐蚀性的元素，在合金中包含0.5at.％以上，优选包含1～20at.％，更优选包含2～10at.％。如果不足0.5at.％，则上述改善效果不够充分。

(C)组元素是选自Ti、Zr及Hf中的1种或2种以上的、改善非晶性的元素，在合金中包含0～5at.％，优选包含2～4at.％。如果超过5at.％，则无法充分地获得饱和磁通密度。

(A)组元素、(B)组元素及(C)组元素的总量设为合金的10～30at.％。(A)组元素、(B)组元素及(C)组元素都是改善非晶性和耐腐蚀性的元素，然而如果这些元素的总量小于10at.％，则其效果不够充分，另一方面，如果超过30％，则无法充分地获得饱和磁通密度。

(D)组元素是选自Ni及Mn中的1种或2种的、调整饱和磁通密度的任意元素，在合金中包含0～30at.％，优选包含大于0％且为30at.％以下，更优选包含10at.％以下，进一步优选包含1～5at.％。如果在这些范围内，则易于充分地获得饱和磁通密度。

(E)组元素是选自Al及Cu中的1种或2种的、提高耐腐蚀性的任意元素，在合金中包含0～5at.％，优选包含大于0％且为5at.％以下，更优选包含1～4at.％。如果在这些范围内，则非晶性难以降低。

(F)组元素是选自Si、Ge、P、B及C中的1种或2种以上的、改善非晶性的任意元素，包含0～10at.％，优选包含超过0％且为10at.％以下，更优选包含1～8at.％。如果在这些范围内，则可以不使上述改善效果饱和地防止饱和磁通密度的降低。

本发明的溅射靶材由上述磁记录用软磁性合金构成。溅射靶材的厚度没有特别限定，即使是超过5mm的厚度，也可以进行正常的溅射，优选为7mm以上。通过使用此种本发明的溅射靶材进行溅射，就可以制造具备由上述磁记录用软磁性合金构成的软磁性层的磁记录介质。

实施例

以下，利用实施例对本发明的合金进行具体的说明。

通常来说，垂直磁记录介质中的种子层可以通过溅射与其成分相同成分的溅射靶材，在玻璃基板等上成膜来制得。这里，通过溅射而成膜的薄膜被急冷。作为本发明中的供试验材料，使用利用单辊式的急冷装置制作的急冷薄带。这是为了简便地利用液体急冷薄带来评价实际中通过溅射而成膜的薄带的由不同成分造成的对各种特性的影响。

急冷薄带的制作条件

作为急冷薄带的制作条件，将以表1及表2所示的各成分称量的原料20g在直径40mm左右的水冷铜铸模中减压，在Ar中进行电弧熔化，制成急冷薄带的熔化母材。急冷薄带的制成条件为，以单辊法，将该熔化母材安放在直径15mm的石英管中，将出钢喷嘴直径设为1mm，以气氛气压61kPa、喷雾压差69kPa、铜辊(直径300mm)的转速3000rpm、铜辊与出钢喷嘴的间隙0.3mm出钢。出钢温度设为各熔化母材的刚刚烧穿之后的温度。将如此制作的急冷薄带作为供试验材料，评价了以下的项目。

急冷薄带的结构

通常来说，当测定非晶材料的X射线衍射图时，看不到衍射峰，是非晶特有的晕图。另外，在不是完全的非晶的情况下，虽然可以看到衍射峰，然而与晶体材料相比峰高度变低，并且也可以看到晕图。所以利用下述的方法进行非晶性的评价。

作为非晶性的评价，在玻璃板上利用双面胶带贴附试验材料，利用X射线衍射装置得到衍射图。此时，以使测定面为急冷薄带的铜辊接触面的方式将供试验材料贴附在玻璃板上。X射线源为Cu-Kα射线，以4°/min的扫描速度进行了测定。将在该衍射图中可以确认到晕图的设为○，将完全看不到晕图的设为×，评价了非晶性。

急冷薄带的耐腐蚀性(NaCl)

在玻璃板上利用双面胶带贴附供试验材料，进行5％NaCl-35℃-16h的盐水喷雾试验，将整个面生锈设为×，将局部生锈设为○，进行了评价。

急冷薄带的耐腐蚀性(HNO ₃ )

称量50mg的供试验材料，滴加10ml的3at.％HNO₃水溶液后，在室温下放置1hr后，分析向3％HNO₃水溶液中的Co溶出量。将Co溶出量不足500ppm的设为○，将500以上且不足1000ppm的设为△，将1000ppm以上的设为×。

急冷薄带的硬度

对急冷薄带纵向地进行树脂包埋研磨，利用维氏硬度计测定。测定荷载为50g，以n＝10按平均值进行了评价。将1000HV以上设为◎，将760～不足1000HV设为○，将不足760HV设为△。

急冷薄带的饱和磁通密度

利用VSM装置(振动试样型磁力计)，以1200kA/m的外加磁场进行了测定。供试验材料的重量为15mg左右，将0.3T以上且不足1.0T的饱和磁通密度的供试验材料设为○，将1.0T以上的设为◎。将不足0.3％的设为×。

以下，在表1及表2中表示出本发明的成分组成，另外，在表3、4中表示出作为其效果的饱和磁通密度、非晶性、耐腐蚀性、硬度。

[表1]

表1

[表2]

表2

注)下划线表示在本发明条件外

[表3]

表3

[表4]

表4

首先，对表1及表2所示的成分组成进行说明。表1所示的No.1～32是本发明例，表2所示的No.33～41是比较例。

而且，对于成分组成的记载，如果以表1各列中记载的No.3为例，则作为(A)～(F)组元素的(A)组的Ta为8at.％，(B)组的Cr为2at.％，(C)组的Zr为4at.％，(E)组的Al为1at.％，(F)组的B为6at.％的含量。它们的总量为21at.％。(A)组～(F)组的剩余部分为Co和Fe，其量为从100中减去21at.％的79at.％。此外，Co与Fe的比为Co∶Fe＝90∶10，因此如果以at.％来说，则意味着Co的含量为0.79×90＝71.1at.％，Fe的含量为0.79×10＝7.9at.％。

比较例No.33、No.34由于(A)组元素与(B)组元素的含量的和高，因此饱和磁通密度低。No.35由于(A)组元素的含量低，因此非晶性不足，另外硬度也低。No.36由于(B)组元素的含量低，因此非晶性不足，另外耐腐蚀性也不足。No.37的(C)组元素的含量高、饱和磁通密度低。No.38的(E)组元素的含量高而饱和磁通密度低。No.39的(F)组元素的含量高而饱和磁通密度低，另外，耐腐蚀性也不够充分。No.40由于Fe比低，因此饱和磁通密度不够充分。

No.41由于Fe比高，因此耐腐蚀性、特别是对NaCl的耐腐蚀性不足。No.42的(D)组元素的含量高、饱和磁通密度低。与此相对，可知本发明例No.1～No.32由于都满足本发明的条件，因此非晶性、硬度、耐腐蚀性及饱和磁通密度优异。

如上所述，根据本发明，可以提供非晶性、硬度、耐腐蚀性及饱和磁通密度优异的垂直磁记录用软磁性合金及溅射靶材、以及使用了该合金的磁记录介质。

溅射靶材的制造

下面，给出溅射靶材的制造方法。对于表1的No.3、No.11、No.12、No.13、No.24及表2的No.35、No.38中所示的7种成分组成，称量熔化原料，在减压Ar气气氛的耐火材料坩锅内进行感应加热熔化后，从坩锅下部的直径8mm的喷嘴中出钢，利用Ar气进行了雾化。以该气体雾化粉末作为原料，脱气装入外径220mm、内径210mm、长200mm的SC制的罐中。将脱气时的极限真空度设为大约1.3×10^-2Pa。将上述的粉末填充坯加热到1150℃后，装入直径230mm的约束型容器内，利用500MPa的加压进行成形。将利用上述的方法制作的固化成形体利用线切割、车床加工、平面研磨加工为直径180mm、厚7mm的圆盘状，制成溅射靶材。

溅射膜的制造

对这7种的成分组成使用溅射靶材在玻璃基板上形成溅射膜。X射线衍射图的No.3、No.11、No.12、No.13、No.24都可以看到晕图，No.35、No.38看到了晶体峰。另外，与急冷薄带相同地进行了耐腐蚀性试验(盐水喷雾试验)，其结果是，No.3、No.11、No.12、No.13、No.24都没有生锈，No.35、No.38中可以看到局部生锈。如果对以上进行总结，则确认了利用急冷薄带评价的结果与使用溅射靶材成膜的溅射膜的评价是同等的趋势。

Claims

1.一种磁记录用软磁性合金，是以at.％计包含：

0.5％以上的(A)选自Ta、Nb及V中的元素的1种或2种以上；

0.5％以上的(B)选自Cr、Mo及W中的元素的1种或2种以上；

0～5％的(C)选自Ti、Zr及Hf中的元素的1种或2种以上；

0～30％的(D)选自Ni及Mn中的元素的1种或2种；

0～5％的(E)选自Al及Cu中的元素的1种或2种；

0～10％的(F)选自Si、Ge、P、B及C中的元素的1种或2种以上；剩余部分由Co及Fe以及不可避免的杂质构成的磁记录用软磁性合金，其中，

2.根据权利要求1所述的合金，其中，

所述合金仅由：

0.5％以上的(A)选自Ta、Nb及V中的元素的1种或2种以上；

0.5％以上的(B)选自Cr、Mo及W中的元素的1种或2种以上；

0～5％的(C)选自Ti、Zr及Hf中的元素的1种或2种以上；

0～30％的(D)选自Ni及Mn中的元素的1种或2种；

0～5％的(E)选自Al及Cu中的元素的1种或2种；

0～10％的(F)选自Si、Ge、P、B及C中的元素的1种或2种以上；以及

剩余部分的Co及Fe以及不可避免的杂质构成。

3.根据权利要求1或2所述的合金，其包含：

大于0％且为30％以下的(D)组元素的1种或2种；

大于0％且为5％以下的(E)组元素的1种或2种；

大于0％且为10％以下的(F)组元素的1种或2种以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的合金，其包含2～20％的(A)组元素的1种或2种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的合金，其包含1～20％的(B)组元素的1种或2种以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的合金，其包含2～4％的(C)组元素的1种或2种以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的合金，其包含大于0％且为10％以下的(D)组元素的1种或2种。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的合金，其包含1～4％的(E)组元素的1种或2种。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的合金，其包含1～8％的(F)组元素的1种或2种以上。

10.一种溅射靶材，其由权利要求1～9中任一项所述的合金构成。

11.一种磁记录介质，其具备由权利要求1～9中任一项所述的合金构成的软磁性层。