CN106415720B - 磁记录用软磁性合金及溅射靶材以及磁记录介质 - Google Patents

磁记录用软磁性合金及溅射靶材以及磁记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供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磁记录介质。一种磁记录用软磁性合金，其中，以at.％计，Fe：Co之比为10：90～70：30，含有0.5～29.5％的选自Ta、Nb及V中的A组元素中的1种或2种以上，含有0.0～29.5％的选自Cr、Mo及W中的B组元素中的1种或2种以上，A组元素和B组元素的合计含量为10～30％，氢含量小于20ppm，余量为Co、Fe及不可避免的杂质。

Description

磁记录用软磁性合金及溅射靶材以及磁记录介质
关联申请的相互参照
该申请基于2014年5月1日提出申请的日本专利申请2014－94550号及2015年2月16日提出申请的日本专利申请2015－27251号主张优先权，这些申请的总体公开内容通过参照而引入本说明书中。
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磁记录介质。
背景技术
近年来，垂直磁记录的进步显著，为了驱动器的大容量化，正在进行磁记录介质的高记录密度化，与此前已普及的面内磁记录介质相比能够实现更高记录密度的垂直磁记录方式已经实用化。在此，垂直磁记录方式是指：易磁化轴沿着与垂直磁记录介质的磁性膜中的介质面垂直的方向取向、形成，是适合于高记录密度的方法。
此外，最近正在逐渐使用具有10kG左右的较小饱和磁通密度(Bs)的合金组成的软磁性薄膜。例如，如日本特开2011－181140号公报(专利文献1)所公开那样，作为软磁性膜，提出一种非晶性高且具有高结晶化温度的、用于磁记录介质中的Fe－Co系合金软磁性膜，其在Fe－Co系合金中选择用于提高非晶性和结晶化温度的最佳元素的Nb和/或Ta与B。
进而，如日本特开2008－299905号公报(专利文献2)公开那样，提出了一种饱和磁通密度、非晶质性、耐候性优异的垂直磁记录介质中的软磁性膜层用合金。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011－181140号公报
专利文献2:日本特开2008－29905号公报
发明内容
另一方面，如此地为了形成10kG左右的饱和磁通密度(Bs)而超过10％地大量添加Ta、Nb的溅射靶，存在溅射靶的机械强度降低的课题。
为了解决上述问题进行了深入开发，结果发现，通过降低磁记录用软磁性溅射靶中的氢含量，磁记录用软磁性溅射靶的机械强度的降低得到改善。此外发现，氢含量低的软磁性合金的耐蚀性得到改善，而作出了本发明。
根据本发明的一个方式，提供一种磁记录用软磁性合金，以at.％计，
Fe：Co之比为10：90～70：30，
含有0.5～29.5％的选自Ta、Nb及V中的A组元素中的1种或2种以上，
含有0.0～29.5％的选自Cr、Mo及W中的B组元素中的1种或2种以上，
上述A组元素和上述B组元素的合计含量为10～30％，
氢含量小于20ppm，
余量为Co、Fe及不可避免的杂质。
根据本发明的其它方式，提供磁记录用软磁性合金，其特征在于，
以at.％计，将Fe：Co之比设为10：90～70：30，且含有0.5～29.5％的下述A组元素中的1种或2种以上、0.0～29.5％的B组元素中的1种或2种以上，且将A组元素和B组元素之和设为10～30％，氢含量小于20ppm，余量由Co、Fe及不可避免的杂质构成。
A组元素：Ta、Nb、V
B组元素：Cr、Mo、W
根据本发明的其它方式，提供磁记录用软磁性合金，以at.％计，
Fe：Co之比为10：90～70：30，
含有0.5～29.5％的选自Ta、Nb及V中的A组元素中的1种或2种以上，
含有0.5～29.5％的选自Cr、Mo及W中的B组元素中的1种或2种以上
上述A组元素和上述B组元素的合计含量为10～30％，
氢含量小于20ppm，
余量为Co、Fe及不可避免的杂质。
根据本发明的其它方式，提供磁记录用软磁性合金，其特征在于，以at.％计，
将Fe：Co之比设为10：90～70：30，且含有0.5～29.5％的下述A组元素中的1种或2种以上、0.5～29.5％的B组元素中的1种或2种以上，且将A组元素和B组元素之和设为10～30％，氢含量小于20ppm，余量由Co、Fe及不可避免的杂质构成。
A组元素：Ta，Nb，V
B组元素：Cr，Mo，W
根据本发明的优选方式，在上述任一磁记录用软磁性合金中，进而以下述各组所述的at.％的范围含有下述C组元素、D组元素、E组元素及F组元素中1种或2种以上元素。
C组元素：选自Ti、Zr及Hf中的1种或2种以上的元素，其合计含量小于5％，且A组元素、B组元素和C组元素的合计含量为10～30％
D组元素：选自Ni及Mn中的1种或2种元素，其合计含量为30％以下
E组元素：选自Al及Cu中的1种或2种元素，其合计含量为5％以下
F组元素：选自Si、Ge、P、B及C中的1种或2种以上的元素，其合计含量为10％以下
根据本发明的其它方式，提供一种磁记录用软磁性合金，其特征在于，在上述任一磁记录用软磁性合金中，进而以下述各组所述的at.％的范围含有选自下述C组元素～F组元素所述的元素中的1种或2种以上元素。
C组元素：小于5％的Ti、Zr、Hf中的1种或2种以上，其中，使A组元素、B组元素和C组元素之和为10～30％
D组元素：30％以下的Ni、Mn中的1种或2种
E组元素：5％以下的Al、Cu中的1种或2种
F组元素：10％以下的Si、Ge、P、B、C中的1种或2种以上
根据本发明的其它方式，提供一种磁记录用软磁性合金形成用溅射靶材，其含有上述任一种磁记录用软磁性合金。
根据本发明的另一其它方式，提供一种磁记录介质，其含有上述任一种磁记录用软磁性合金。
从而，根据本发明，能够提供机械强度优异的磁记录用软磁性溅射靶和耐蚀性优异的软磁性合金。
具体实施方式
以下对本发明的成分组成的限定理由进行说明。
本发明涉及的是磁记录用软磁性合金，因此饱和磁通密度、优选10kG以下的Bs、更优选9kG以下的Bs、非晶性、硬度、及耐蚀性是必要的。
Fe：Co之比：10：90～70：30
Fe、Co是构成软磁性合金的元素。Fe和Co之比是确保软磁性、且对饱和磁通密度、非晶性、硬度、及耐蚀性影响较大的参数。特别是，通过将Fe：Co之比设为10以上，饱和磁通密度变得足够，此外通过抑制为70以下，耐蚀性的劣化受到抑制。因此，将该比值设为10：90～70：30。
从A组元素中选择的1种或2种以上元素：0.5～29.5％
Ta、Nb及V均是改善非晶性和硬度的元素。并且，为0.5％以上则充分发挥该改善效果。因此，将其下限设为0.5％。A组元素的合计含量优选设为2～20％、进一步优选设为4～15％。但是，超过29.5％时，其效果饱和，因此将其上限设为29.5％。
从B组元素中选择的1种或2种以上元素：0.0～29.5％
Cr、Mo及W均为改善非晶性和耐蚀性的元素。通过使这些元素与A组元素同时含有，其效果改善效果增强。B组元素的合计含量优选设为0.5～20％、进一步优选设为1～10％。但是，超过29.5％时，其效果饱和，因此将其上限设为29.5％。
A组元素和B组元素的合计含量：10～30％
将A组元素和B组元素的合计含量设为10～30％的理由在于，二者均为改善非晶性和硬度的元素，同时含有A组元素和B组元素时，其改善效果进一步增强。通过将A组元素和B组元素的合计含量设为10％以上，其改善效果可充分发挥。因此，将其下限设为10％。A组元素和B组元素的合计含量优选设为14～22％、进一步优选设为16～20％。但是，超过30％时，其效果饱和，因此将其上限设为30％。
从C组元素中选择的1种或2种以上元素：5％以下
Ti、Zr及Hf均为改善非晶性的元素。并且，若为5％以下，可充分获得饱和磁通密度。因此，将其范围设为5％以下。C组元素的合计含量优选设为2～4％。
A组元素、B组元素和C组元素的合计含量：10～30％
将A组元素、B组元素和C组元素的合计含量设为10～30％的理由在于，它们均为改善非晶性和耐蚀性的元素。A组元素、B组元素和C组元素的合计含量为10％以上则可充分发挥其效果，此外，为30％以下则可充分获得饱和磁通密度。因此，将其范围设为10～30％。
从D组元素中选择的1种或2种元素：30％以下
Ni及Mn均为调节饱和磁通密度的元素。并且，若为30％以下则可充分获得饱和磁通密度。因此，将其范围设为30％以下。D组元素的合计含量优选设为10％以下，进一步优选设为5％以下。
从E组元素中选择的1种或2种以上元素：5％以下
Al及Cu均为提高耐蚀性的元素。并且，若为5％以下则非晶性的下降受到抑制。因此，将其上限设为5％。E组元素的合计含量优选设为1～4％。
从F组元素中选择的1种或2种以上元素：10％以下
Si、Ge、P、B及C均为改善非晶性的元素。并且，若为10％以下，则其改善效果不会饱和且饱和磁通密度的下降受到抑制。因此，将其范围设为10％以下。F组元素的合计含量优选设为1～8％。
氢含量：20ppm以下
氢为降低溅射靶材的机械强度、此0外使软磁性合金的耐蚀性下降的元素。因此将氢含量设为20ppm以下。氢含量优选设为10ppm以下、更优选5ppm以下。
实施例
以下，通过实施例对本发明的靶材进行具体说明。
对于表1及表2所示的本发明例No.1～No.34的成分组成，称量熔融原料，在减压Ar气体氛围或真空氛围的耐火材料坩埚内进行感应加热熔融后，由坩埚下部的直径8mm的喷嘴排出熔液，利用Ar气体进行雾化。该气体雾化粉末中，除去了粒径为500μm以上的不适合于成形的粗粉，且为了降低氢含量而按照成形中使用的粉末中粒径为5μm以下的粉末的量达到10％以下的方式除去了微粉。然后，以将该气体雾化粉末放入110℃的炉中实施了水分干燥的粉末为原料，将其脱气装入外径220mm、内径210mm、长度200mm的SC制的罐中。降低了氢含量的粉末的氢含量小于20ppm。将上述粉末充填坯件在温度1100℃、压力120MPa、保持时间4小时的条件下通过热等静压烧结，制作烧结体。将通过上述方法制作的固化成形体进行切丝、车床加工、平面研磨而加工成直径180mm、厚度7mm的圆盘状，作为溅射靶材。
关于表2所示的本发明例No.35的成分，准备组成中去除了Cr成分的气体雾化粉末，而将氢含量低于20ppm的Cr粉末混合，与上述同样地成形。表2所示的本发明例No.36中，准备Co－10Ta－3Cr－2Hf－1Al－4C(at％)和Fe－10Ta－3Cr－2Hf－1Al－4C(at％)的气体雾化粉末并以30：70的比例混合后与上述同样地成形。
关于表2、表3所示的本发明例No.37～55的成分，称量熔融原料，在减压Ar气体氛围或真空氛围的耐火材料坩埚内进行感应加热熔融后，流入铸模中，冷却后在真空中以1000度热处理5小时以上，缓冷后，通过车床加工、平面研磨加工成直径180mm、厚度7mm的圆盘状，作为溅射靶材。
表4～表6所示的No.56～94为比较例。
关于表4及表5的比较例No.56～83的成分组成，称量熔融原料，在大气氛围的耐火材料坩埚内进行感应加热熔融后，由坩埚下部的直径8mm的喷嘴排出熔液，利用Ar气体进行雾化。以在该气体雾化粉末中除去了粒径为500μm以上的不适合于成形的粗粉的粉末为原料，脱气装入外径220mm、内径210mm、长度200mm的SC制的罐中。将上述粉末充填坯件在温度1100℃、压力120MPa、保持时间4小时的条件下通过热等静压烧结，制作烧结体。将通过上述方法制作的固化成形体进行切丝、车床加工、平面研磨而加工成直径180mm、厚度7mm的圆盘状，作为溅射靶材。
关于表5及6的比较例No.84～94的成分，称量熔融原料，在大气氛围的耐火材料坩埚内进行感应加热熔融后，流入铸模，冷却后，通过车床加工、平面研磨加工成直径180mm、厚度7mm的圆盘状，作为溅射靶材。
作为评价方法，氢含量通过不活泼气体熔融－非色散型红外线吸收法测定。关于机械强度，将横向4mm、纵向3mm、长度25mm的TP用线刀切割后通过三点弯曲试验进行评价。就三点弯曲试验的条件而言，在支点间距离20mm的条件下实施，沿着纵向压下，测定此时的应力(N)，基于下式求出三点弯曲强度。三点弯曲强度(MPa)＝〔3×应力(N)×支点间距离(mm)〕/〔2×试验片的宽度(mm)×(试验片厚度(mm)2〕；关于饱和磁通密度(Bs)的评价，利用VSM装置(振动样品型磁强计)在外加磁场1200kA下进行测定。
作为评价结果，本发明例的表1～表3中，氢低于20ppm的溅射靶的3点弯曲强度显示为730MPa以上。与此相对，比较例的表4～表6中，任一例子的氢均多于20ppm，3点弯曲强度低至300MPa以下。此外，如表2的No.35所示，即使原料全部不是气体雾化粉末，只要溅射靶的氢含量为20ppm以下则也能够获得本发明的效果。如表2的No.36所示，即使原料粉末的气体雾化粉末为2种以上，只要氢含量为20ppm以下则也能够获得本发明的效果。
以下通过实施例对本发明的合金进行具体说明。
通常，垂直磁记录介质中的薄膜通过将成分与其的成分相同的溅射靶材溅射、在玻璃基板等之上成膜而获得。其中，通过溅射而成膜的薄膜被进行急冷。与此相对，本发明中，作为实施例及比较例的供试材，使用通过单辊式的液体急冷装置制作的急冷薄带。该试验简易地通过液体急冷薄带来评价通过实时溅射而急冷、成膜的薄膜的成分对各特性的影响
将按照表7～9所示的本发明例No.101～147所示的成分组成称量的原料30g插入内径10mm、深度40mm左右的水冷铜模中，在减压的Ar氛围中进行电弧熔融、凝固，将其作为急冷薄带的熔融母材。关于急冷薄带的制作条件，以单辊方式进行，将该熔融母材设置在内径15mm的石英管中，在下述条件下将熔融母材熔融后形成排出熔液：排出熔液喷嘴的内径设为1mm、氛围气压为61kPa、喷雾压差为69kPa、铜辊(直径300mm)的转速为3000rpm、铜辊与排出熔液喷嘴的间隙为0.3mm。将排出熔液温度设为各熔融母材的刚刚熔透的温度。将如此制作的急冷薄带作为供试材，评价氢含量和耐蚀性。
将按照表10～表12所示的比较例No.154～192所示的成分组成称量的原料30g插入内径10mm、深度40mm左右的水冷铜模中，在大气氛围中进行电弧熔融、凝固，作为急冷薄带的熔融母材。关于急冷薄带的制作条件，以单辊方式进行，将该熔融母材设置在内径15mm的石英管中，在下述条件下将熔融母材熔融后形成排出熔液：排出熔液喷嘴的内径设为1mm、氛围气压为61kPa、喷雾压差为69kPa、铜辊(直径300mm)的转速为3000rpm、铜辊与排出熔液喷嘴的间隙为0.3mm。将排出熔液温度设为各熔融母材的刚刚熔透的温度。将如此制作的急冷薄带作为供试材，评价氢含量和耐蚀性。作为评价方法，氢含量通过不活泼气体熔融－非色散型红外线吸收法进行测定。
[急冷薄带的耐蚀性(HNO3)]
称量50mg的供试材，滴加3％HNO3水溶液10ml后，在室温放置1小时后，分析Co在3％HNO3水溶液中的溶出量。将Co溶出量小于500ppm的评价为A、将为500以上但小于1000ppm的评价为B、将为1000ppm以上的评价为C。
表7～表9为本发明例，表10～表12为比较例。
如上所述，根据本发明，通过降低磁记录用软磁性溅射靶中的氢含量，能够提供磁记录用软磁性溅射靶的机械强度得到改善且耐蚀性优异的软磁性合金、以及磁记录介质。

Claims (7)

1.一种磁记录用软磁性合金，其中，以at.％计，
Fe：Co之比为10：90～70：30，
含有0.5～29.5％的选自Ta、Nb及V中的A组元素中的1种或2种以上，
含有0.0～29.5％的选自Cr、Mo及W中的B组元素中的1种或2种以上，
上述A组元素和上述B组元素的合计含量为10～30％，
氢含量小于20ppm，
余量为Co、Fe及不可避免的杂质。
2.一种磁记录用软磁性合金，其中，以at.％计，
Fe：Co之比为10：90～70：30，
含有0.5～29.5％的选自Ta、Nb及V中的A组元素中的1种或2种以上，
含有0.5～29.5％的选自Cr、Mo及W中的B组元素中的1种或2种以上，
上述A组元素和上述B组元素的合计含量为10～30％，
氢含量小于20ppm，
余量为Co、Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的磁记录用软磁性合金，其中，以各组中记载的at.％的范围还含有下述C组元素、D组元素、E组元素及F组元素中记载的元素中的1种或2种以上元素，
C组元素：选自Ti、Zr及Hf中的1种或2种以上的元素，其合计含量小于5％，且A组元素、B组元素和C组元素的合计含量为10～30％，
D组元素：选自Ni及Mn中的1种或2种元素，其合计含量为30％以下，
E组元素：选自Al及Cu中的1种或2种元素，其合计含量为5％以下，
F组元素：选自Si、Ge、P、B及C中的1种或2种以上的元素，其合计含量为10％以下。
4.一种磁记录用软磁性合金形成用溅射靶材，其含有权利要求1或2所述的磁记录用软磁性合金。
5.一种磁记录用软磁性合金形成用溅射靶材，其含有权利要求3所述的磁记录用软磁性合金。
6.一种磁记录介质，使用权利要求1或2所述的磁记录用软磁性合金而成。
7.一种磁记录介质，使用权利要求3所述的磁记录用软磁性合金而成。
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