DE3440384C2

DE3440384C2 -

Info

Publication number: DE3440384C2
Application number: DE3440384A
Authority: DE
Inventors: Keishi Nakashima; Takashi Nagaoka Niigata Jp Hatanai; Koichi Niigata Jp Mukasa
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-11-05
Filing date: 1984-11-05
Publication date: 1989-11-16
Also published as: GB2148943A; JPH0217846B2; GB2148943B; US4622273A; GB8425047D0; DE3440384A1; JPS60101709A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger für Quermagnetisierung.

Die magnetische Aufzeichnung mittels Quermagnetisierung erscheint interessant wegen der dadurch möglichen Erhöhung der Aufzeichnungsdichte auf dem Aufzeichnungsträger.

Aus der DE-OS 28 42 609 ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger bekannt, der zwei Magnetschichten aus einer Kobalt- Chrom-Legierung auf einem Trägerelement aufweist.

In der US-PS 43 06 908 ist eine ferromagnetische, amorphe Legierung aus Co, Ni, Fe, Cr beschrieben, deren spezielle Auswahl mit Kobalt, Chrom und Hafnium eine solche Zusammensetzung aufweist, daß der Co-Anteil 10 bis 100%, der Cr-Anteil bis zu 5% und der Hf-Anteil 5 bis 20 Atom-% beträgt.

Zunächst soll anhand der Fig. 1 der konstruktive Aufbau eines magnetischen Aufzeichnungsträgers beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen solchen magnetischen Träger für Quermagnetisierung und einen zur Quermagnetisierung benutzten Aufnahmekopf. Das Trägerelement 1 besteht aus nicht magnetischem Material, beispielsweise Kunststoffe wie Polyester oder Polyamid oder einer anodischer Oxidation ausgesetzten Aluminiumfolie. Die erste magnetische Schicht 2 aus schwach magnetischem Material und die zweite magnetische Schicht 3 werden nacheinander auf der Oberfläche des Trägerelements 1 aufgebracht, um dadurch den Aufzeichnungsträger für Quermagnetisierung in Form eines Bandes oder einer Scheibe aufzubauen.

Der Aufnahmekopf setzt sich aus einem Hauptmagnetpol 5 und einem Hilfsmagnetpol 6 zusammen, die jeweils zu beiden Seiten des magnetischen Aufzeichnungsträgers sich gegenüberliegend angeordnet sind. Der Hauptmagnetpol 5 weist eine Dicke von ungefähr 1 µ auf und wird durch Beschichten, beispielsweise durch Bestäuben einer Oberfläche eines Trägerkörpers 4 aus einem nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Glas oder Polyamid, hergestellt. Der Hilfsmagnetpol 6 wird mit einer bestimmten Anzahl von Windungen einer Erregerspule 7 umwickelt. Wenn der Hauptmagnetpol 5 von dem Hilfsmagnetpol 6 erregt wird, in dem ein aufzuzeichnender Signalstrom durch die Erregerspule 7 geführt wird, wird ein starkes Quermagnetfeld in der Nähe der Spitze des Hauptmagnetpols 5 aufgebaut, um das Signal auf der zweiten magnetischen Schicht, die dem Hauptmagnetpol 5 gegenüberliegt, magnetisch aufzuzeichnen.

Es ist bekannt, daß speziell im Hochfrequenzbereich die Frequenzkennlinien verbessert werden können, indem der Abstand 1 zwischen den magnetischen Schichten 2 und 5 so gering wie möglich gehalten wird. Deshalb tendiert die Industrie dahin, die zweite magnetische Schicht 3 immer dünner auszugestalten.

Bei den herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungsträgern besteht die erste magnetische Schicht 2 aus einer Legierung aus Eisen und Nickel oder aus einem Permalloy, wie beispielsweise einer solchen Legierung mit einem Zusatz von Kupfer und Molybdän, und die zweite magnetische Schicht 3 besteht aus einer Legierung aus Kobalt und Chrom. Kobalt, als einer der Bestandteile der zweiten magnetischen Schicht 3, weist eine hexagonal dicht gepackte Gitterstruktur (h, c, p) auf, die eine große kristallmagnetische Anisotropie in Richtung der c-Achse besitzt. Indem dem Kobalt Chrom zugesetzt wird, wird die Sättigungsmagnetisierung der Schicht herabgesetzt, um das Ausrichten der c-Achse senkrecht zur Oberfläche der Schicht zu erleichtern. Zu diesem Zweck wird die Kobalt-Chrom-Legierung als Material der zweiten magnetischen Schicht 3 eingesetzt.

Jedoch weist die magnetische Schicht aus der Kobalt-Chrom-Legierung ein relativ kleines Verhältnis von etwa 0,6 der senkrechten, remanenten magnetischen Flußdichte B _r(⟂) zur waagrechten, remanenten magnetischen Flußdichte B _r(||) (in der Ebene der Schicht), d. h. B _r(⟂)/B _r(||), das nachfolgend als "senkrechtes, remanentes magnetisches Flußdichteverhältnis" bezeichnet wird, und eine anisotropische magnetische Intensität H _k von etwa 191,0 · 10³ A/m (2400 Oe) auf, magnetische Eigenschaften, die nicht genügend befriedigen. Die obengenannte Tendenz offenbart sich bei einer Filmstärke der magnetischen Schicht von 0,3 µm oder weniger.

Um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern, wurde vorgeschlagen, ein drittes Element, wie beispielsweise Wolfram (W), Molybdän (Mo) oder Rhenium (Re), der Kobalt-Chrom-Legierung zuzugeben. Jedoch ist das dritte Element nicht ausreichend effektiv und kann insbesondere nicht das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis auf einen Wert über 1 erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger für Quermagnetisierung zu schaffen, der im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte magnetische Eigenschaften aufweist, insbesondere ein Verhältnis der senkrechten, remanenten magnetischen Flußdichte zur waagerechten remanenten magnetischen Flußdichte besitzt, welches sich deutlich von dem entsprechenden Wert bei herkömmlichen Aufzeichnungsträgern dieser Art abhebt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem magnetischen Aufzeichnungsträger durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Auf der Oberfläche des Trägerelements befindet sich eine erste magnetische Schicht aus einem schwach magnetischen Material, und auf deren Oberfläche befindet sich eine zweite magnetische Schicht mit senkrechter Anisotropie, die quer zu ihrer Erstreckungsrichtung magnetisiert wird. Die zweite magnetische Schicht setzt sich aus einer Drei-Elementen-Legierung von Kobalt, Chrom und Hafnium zusammen, wobei Kobalt das Hauptelement ist. Der Anteil von Hafnium beträgt 0,1 bis 1,1 Atom-%. Grundsätzlich kann auch ein Magnetkopf aus der hier offenbarten Legierung hergestellt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen im folgenden beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers für Quermagnetisierung sowie einen magnetischen Aufnahmekopf zur Quermagnetisierung; und

Fig. 2 und 3 Diagramme, die magnetische Kennlinien darstellen.

Die Anmelderin hat Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung für eine magnetische Schicht mit senkrechter Anisotropie untersucht und als Ergebnis herausgefunden, daß eine Drei-Elementen-Legierung aus Kobalt, Chrom und Hafnium ein senkrechtes, remanentes magnetisches Flußdichtenverhältnis von 1 oder mehr, eine erhöhte anisotrope magnetische Feldstärke sowie ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweist.

Ein Grundkörper besteht aus kristallinem Glas, und Chrom- und Hafnium-Teilchen werden auf eine Kobaltscheibe radial von deren Mittelpunkt aufgebracht. Die Legierungszusammensetzung wird durch Änderung der Anzahl von Teilchen auf der Auftrefffläche verändert. Nachdem ein Hochvakuum geschaffen wurde, wird ein Argon-Gas eingeführt, und durch eine hochfrequente elektrische Energie wird eine Beschichtung bewirkt, um auf dem Grundkörper einen dünnen Film einer amorphen Drei-Elementen-Legierung aus Kobalt, Chrom und Hafnium zu bilden, wobei Kobalt die Hauptkomponente ist. Legierungsproben verschiedener Zusammensetzung, die derart hergestellt wurden, werden in den später beschriebenen verschiedenen Eigenschaftstests benutzt.

Fig. 2 stellt magnetische Eigenschaften von Legierungen ((Co_77,9Cr_22,1)_100-xHf_x), die einen konstanten Kobaltgehalt von 77,9 Atomprozent, einen konstanten Chromgehalt von 22,1 Atomprozent und unterschiedliche Gehalte x von Hafnium in Prozent der Atome aufweisen.

Es ist selbstverständlich, daß, verglichen mit einer Zwei-Komponenten-Legierung aus Kobalt und Chrom mit einem Hafniumanteil von 0 Atomprozent, das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis durch Zugabe einer kleinen Menge von Hafnium beträchtlich höher wird, wobei das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis ein Maximum aufweist, wenn der Hafniumgehalt im Bereich von 0,5 bis 0,8 Atomprozent liegt. Wenn der Hafniumgehalt über diesen Bereich hinaus erhöht wird, wird das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis allmählich verringert. Jedoch liegt das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis bei einem Hafniumgehalt von 2,6 Atomprozent nahe bei 1, also höher als das einer Legierung ohne Hafniumgehalt.

Die anisotrope magnetische Feldstärke H _k wird ebenso durch Zugabe eines kleinen Betrags von Hafnium erhöht und weist ein Maximum auf, wenn der Hafniumgehalt in einem Bereich von 0,5-0,7 Atomprozent liegt. Wenn der Hafniumgehalt über diesen Bereich hinaus erhöht wird, verringert sich die Feldstärke H _k allmählich. Wenn jedoch der Hafniumgehalt etwa 1,1 Atomprozent beträgt oder darunter liegt, ist die Feldstärke H _k größer als die einer Legierung ohne Hafniumanteil. Diese Tendenz bleibt bestehen, selbst wenn das Verhältnis der anderen Komponenten, Kobalt und Chrom, mehr oder weniger verändert wird, wie in Fig. 3 dargestellt, worauf später näher eingegangen wird.

Aus diesem Grund sollte der Hafniumanteil in den Legierungen im Bereich von etwa 0,1 bis 1,1 Atomprozent gehalten werden, um die Wirkung seiner Zugabe zu erzielen und ein hohes senkrechtes, remanentes magnetisches Flußdichtenverhältnis sowie eine anisotrope magnetische Feldstärke zu erhalten. Da eine senkrechte magnetische Sättigungsflußdichte B _s(⟂) und eine Koerzitivkraft H _c(⟂) dazu neigen, durch die Zugabe von Hafnium herabgesetzt zu werden, sollte der Hafniumgehalt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis 0,8 Atomprozent liegen.

Fig. 3 stellt die magnetischen Eigenschaften einer Drei-Elementen-Legierung von Co-Cr-Hf (durchgezogene Linien) gemäß der vorliegenden Erfindung und einer herkömmlichen Zwei-Elementen-Legierung von Co-Cr (in gestrichelten Linien) dar. Diese Legierungen mit den dargestellten magnetischen Eigenschaften beinhalten 100 Atomprozent eines Co-Cr-Legierungsbestandteils mit unterschiedlichen Cr-Anteilen. Der Hafniumanteil in den Legierungen gemäß der Erfindung beträgt 0,5 Atomprozent. Die anisotrope magnetische Feldstärke der Legierungen gemäß der Erfindung bzw. des Standes der Technik sind jeweils mit H _k-A bzw. H _k-B, und die senkrechten, remanenten magnetischen Flußdichteverhältnisse der Legierungen gemäß der Erfindung bzw. des Standes der Technik sind jeweils mit B _r(⟂)/B _r(||)-A bzw. B _r(⟂)/B _r(||)-B gekennzeichnet.

Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Wirkung von zugegebenem Hafnium auf die anisotrope magnetische Feldstärke und das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis gleichbleibt, selbst wenn der Chromgehalt erhöht oder gesenkt wird. Während bei der herkömmlichen Legierung die anisotrope magnetische Feldstärke und das senkrechte, remanente magnetische Flußdichtenverhältnis extrem abnimmt, wenn der Chromgehalt reduziert wird, weist die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend auf, daß die anisotrope magnetische Feldstärke und das senkrechte, remanente magnetische Flußdichteverhältnis zu jeder Zeit auf hohem Niveau gehalten werden.

Die folgende Tabelle zeigt den Einfluß dritter Elemente Y, die der Co-Cr-Legierung zugegeben werden, wobei das Anteilsverhältnis (Atomprozent) (Co_77,9Cr_22,1)_99,5Y_0,5 ist. Die Dicke jeder aufgesprühten magnetischen Schicht beträgt 0,3 µm. Die Tabelle zeigt, daß die Legierungen, denen Ti, Zr, Nb, Mo und W als drittes Element zugesetzt wurde, ein senkrechtes, remanentes magnetisches Flußdichtenverhältnis von weniger als 1 sowie eine niedrige anisotrope magnetische Feldstärke aufweisen, jedoch besitzt die Legierung mit Hf als drittem zugefügtem Element ein senkrechtes, remanentes magnetisches Flußdichtenverhältnis von 1,24 und eine hohe anisotrope magnetische Feldstärke von 270,6 · 10³ A/m (3400 Oe).

Claims

Magnetischer Aufzeichnungsträger für Quermagnetisierung mit folgenden Merkmalen:
- a) einem Trägerelement (1) aus einem nicht-magnetischen Material;
- b) einer ersten magnetischen Schicht (2) aus einem weich-magnetischen Material auf einer Oberfläche des Trägerelements (1);
- c) einer zweiten magnetischen Schicht (3) mit senkrechter Anisotropie, die auf der Oberfläche der ersten magnetischen Schicht angeordnet ist, wobei die zweite magnetische Schicht (3) quer zu ihrer Richtung magnetisiert wird;
- d) die zweite magnetische Schicht setzt sich aus einer Drei-Elementen-Legierung von Kobalt, Chrom und Hafnium zusammen, wobei Kobalt das Hauptelement ist, zu dem Chrom und Hafnium zugegeben werden, und zwar Hafnium in einem Anteil von etwa 0,1 bis 1,1 Atomprozent.