JP2933738B2 - 磁気記録体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録体及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、工作機械等のメカトロニ
クスの分野の進歩はめざましいものがある。その中にあ
って、上記自動車等においては、各部位に使用される軸
状部材に加わるトルク、軸状部材の回転速度及びその回
転角などを、高精度で測定することのできる手段の開発
が望まれている。

【０００３】これに対して、上記軸状部材に磁性膜を形
成し、その磁気特性を利用して、加わるトルクを測定す
る方法が知られている。そして、この方法としては、磁
歪法やねじれ角法等がある。磁歪法は、応力−磁気効果
を利用する方法であるが、磁歪材料自体が、センサー特
性に大きな影響を与えるため、たとえば、温度依存性や
経時変化が問題となり、実用化域に達していないのが現
状である。

【０００４】一方、ねじれ角法は、軸状部材の表面に磁
性膜を設け、この磁性膜に、磁気信号記録用ヘッドによ
って、例えば、矩形パルス状の信号を磁気的に記録し、
磁気信号再生用ヘッドにて上記磁気信号を再生して軸状
部材のねじれ角を求め、このねじれ角から上記軸状部材
に加わるトルクを検出するものである。

【０００５】また、回転数検出用のエンコーダに使用す
るマグネティックスケールの形成にあたって、溶解した
磁性材料を基材の表面に噴出させることにより、この基
材表面に磁性膜を形成するという技術は知られている
（特開昭６１−５３５０４号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記トルク
測定のためのねじれ角法のように、磁性膜への信号の記
録及び再生にヘッドを使用する場合、磁気記録体の実用
化においては上記磁性膜の磁気特性が重要な鍵になる。

【０００７】すなわち、磁性膜は、その保磁力が高くな
ると、磁気信号の記録が難しくなり、ヘッドの出力を高
める必要からヘッドの焼損ないしは耐久性の低下を招
く。反対に上記保磁力が低いと、記録した磁気信号が消
え易くなって再生出力の低下を招くことになる。また、
上記磁性膜は、その飽和磁化、残留磁化が高くなると、
再生出力を高くすることが可能になり、また、この飽和
磁化、残留磁化が低くなると、磁気信号を記録する場合
の周波数を高くするこができない。

【０００８】そこで、本発明は、上記磁気信号の記録性
を損なうことなく、再生出力を高めることができ、しか
も製作が容易でコスト高を招かない磁性膜を有する磁気
記録体を提供することを第１の課題とし、さらに、かか
る磁気記録体の製造方法を提供することを第２の課題と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の課
題に対して、磁性膜にＦｅ₃Ｏ₄を利用するものである。
また、上記第２の課題に対して、上記Ｆｅ₃Ｏ₄を含有す
る磁性膜の形成にプラズマ溶射法を採用し、そのときの
作動ガスを工夫して上記Ｆｅ₃Ｏ₄の含有量を高めること
ができるようにするものである。

【００１０】上記第１の課題を解決する具体的な手段
は、基材の表面に磁気信号を記録するための磁性膜が形
成された磁気記録体であって、上記磁性膜はＦｅ₃Ｏ₄と
ＦｅＯからなることを特徴とするものである。

【００１１】この場合、上記磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄の含有
量は３０重量％以上であることが好ましく、さらには７
５重量％以上であることが好ましい。また、磁気特性
は、保磁力が５０〜４５０（１／４π×１０³ ）Ａ／
ｍ、飽和磁化が１００〜６５０（×１０³ ）Ａ／ｍ、残
留磁化が４０〜２５０（×１０³ ）Ａ／ｍであることが
好ましく、さらには保磁力が１００〜３５０（１／４π
×１０³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１９０〜５５０（×１０
³ ）Ａ／ｍ、残留磁化が７０〜２００（×１０³ ）Ａ／
ｍであることがより好ましい。

【００１２】上記第２の課題を解決する具体的な手段
は、基材の表面に磁気信号を記録するための磁性膜が形
成された磁気記録体の製造方法であって、上記磁性膜の
形成には、プラズマジェットを用いて溶射原料を基材の
表面に吹き付けるプラズマ溶射法を採用し、上記プラズ
マ溶射法における溶射原料を酸化鉄粉末とし、溶射のた
めの作動ガスとして非還元性ガスを用いることを特徴と
するものである。

【００１３】上記プラズマ溶射法における溶射出力は、
３０〜４８ＫＷであることが望ましい。また、上記酸化
鉄粉末の粒径は５〜７０μｍとすればよい。

【００１４】本発明において、基材は、磁性材料による
ものであっても、非磁性材料によるものであってもよ
い。磁性材料による基材の場合には、上記磁性膜への信
号記録時に磁束が基材側へ洩れ易くなるため、基材の磁
性膜を形成する部位に非磁性材料による表面被膜を設け
ることが好ましい。

【００１５】ここで、上記磁性膜に所定の磁気特性を得
るための成分としてＦｅ₃Ｏ₄を用いるのは、これが比較
的安定であってトルク検出という苛酷な条件下での使用
が可能であり、磁性膜の耐久性が得られるとともに、そ
の成分量の調整により、所期の磁気特性を得ることが容
易なためである。この場合、上記磁性膜におけるＦｅ₃
Ｏ₄を除く残部はＦｅＯである。

【００１６】上述の如く、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄の含有量
を３０重量％以上とするのは、３０重量％未満では上記
保磁力が高くなり過ぎる傾向にあって磁気信号を記録す
るための出力を高める必要を生ずる一方、飽和磁化及び
残留磁化が低くなって所期の再生出力が得られなくなる
ためである。そして、上記Ｆｅ₃Ｏ₄の含有量を７５重量
％以上とすれば、保磁力が適度に低下して磁気信号の記
録性の点で有利になる一方、上記保磁力が大きく低下す
ることはないことと、飽和磁化及び残留磁化が高くなる
こととにより、再生出力を高め、また限界記録周波数を
延ばすことができる。

【００１７】また、上記磁性膜の保磁力を５０〜４５０
（１／４π×１０³ ）Ａ／ｍとすれば、磁性膜に対して
磁気信号を低出力で記録することが可能になり、飽和磁
化を１００〜６５０（×１０³ ）Ａ／ｍ、残留磁化を４
０〜２５０（×１０³ ）Ａ／ｍとすれば、再生出力を向
上せしめることができる。

【００１８】また、上記磁性膜を、保磁力が１００〜３
５０（１／４π×１０³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１９０〜
５５０（×１０³ ）Ａ／ｍ、残留磁化が７０〜２００
（×１０³ ）Ａ／ｍの磁気特性を持ったものにすれば、
磁性膜に対して磁気信号を低出力で記録すること及び再
生出力を向上せしめることに有利になる。

【００１９】また、上記磁気記録体の製造方法におい
て、プラズマ溶射原料である酸化鉄粉末としては、Ｆｅ
₃Ｏ₄粉末単独、Ｆｅ₂Ｏ₃粉末単独、Ｆｅ₃Ｏ₄粉末とＦｅ
Ｏ粉末との混合物、あるいはＦｅ₃Ｏ₄粉末とＦｅＯ粉末
とＦｅ₂Ｏ₃粉末との混合物等使用することができる。そ
して、プラズマ溶射における作動ガスとして非還元性ガ
スを用いるのは、得られる磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄を多くす
るためである。

【００２０】すなわち、作動ガスとしては、通常、プラ
イマリーガスとしてＡｒあるいはＮ₂ が用いられ、セカ
ンダリーガスを使用する場合にはＨｅやＨ₂ が用いられ
るが、このＨ₂ のような還元性ガスを用いると、上記Ｆ
ｅ₃Ｏ₄がプラズマ炎中で還元されてＦｅＯとなり、磁性
膜中のＦｅ₃Ｏ₄量が減少する不具合があるものである。

【００２１】また、上記プラズマ溶射における溶射出力
は、３０ＫＷ未満では、被膜形成の緻密性が得られず、
また４８ＫＷを越える大きな出力ではプラズマトーチの
ノズルの溶損ないしは耐久性の低下を招く不具合があ
る。また、溶射原料である酸化鉄粉末の粒径を５〜７０
μｍとすれば、所期の磁気特性を有する磁性膜を形成す
るうえで有利になる。

【００２２】

【発明の効果】従って、本発明によれば、磁気信号を記
録するための磁性膜がＦｅ₃Ｏ₄とＦｅＯからなるから、
磁気記録体の耐久性を高めながら、磁気信号の記録性を
損なうことなく、所期の再生出力を確保することが容易
になり、さらに、Ｆｅ₃Ｏ₄という比較的安価な磁性材料
を用いるからコスト的にも有利になる。

【００２３】また、上記Ｆｅ₃Ｏ₄の含有量を３０重量％
以上とした磁気記録体、さらにはその含有量を７５重量
％以上とした磁気記録体によれば、あるいは保磁力が５
０〜４５０（１／４π×１０³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１
００〜６５０（×１０³ ）Ａ／ｍ、残留磁化が４０〜２
５０（×１０³ ）Ａ／ｍの磁気特性を持った磁気記録
体、さらには保磁力が１００〜３５０（１／４π×１０
³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１９０〜５５０（×１０³ ）Ａ
／ｍ、残留磁化が７０〜２００（×１０³ ）Ａ／ｍの磁
気特性を持った磁気記録体によれば、上記磁気信号の記
録性及び再生出力の向上の面でさらに有利になる。

【００２４】また、上記磁気記録体の製造方法によれ
ば、磁性膜の形成に、溶射原料を基材の表面に吹き付け
るプラズマ溶射法を採用し、溶射原料を酸化鉄粉末と
し、溶射ための作動ガスとして非還元性ガスを用いるよ
うにしたから、Ｆｅ₃Ｏ₄の含有量が多い磁性膜を得るこ
とが容易になり、さらに溶射出力を３０〜４８ＫＷとし
たものによれば、また、溶射原料である酸化鉄粉末の粒
径を５〜７０μｍとしたものによれば、所期の磁気特性
を有する磁性膜を形成するうえでさらに有利になる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２６】＜プラズマ溶射装置＞ 図１には基材１に磁性膜を形成するためのプラズマ溶射
装置の一部が示されている。同図において、２はプラズ
マトーチであり、その内部には陰極３が挿入されてい
て、この陰極３の周囲から作動ガスをノズル４へ流すよ
うになっている。この作動ガスは、上記陰極３とノズル
４との間に発生せしめる直流アークにより熱せられてプ
ラズマジェット（ブラズマ炎）５となって、上記ノズル
４から噴射される。そして、上記ノズル４の直前方には
溶射原料としての酸化鉄粉末ＦｅＯｘをプラズマジェッ
ト５に供給する原料供給ノズル６が設けられている。こ
の場合、基材１の表面には磁気信号を記録するための磁
性膜が形成される。この磁性膜は、磁性材料としてＦｅ
₃Ｏ₄を含有するものである。

【００２７】＜テスト例＞ 表１〜表３には、溶射原料粉末の種類及び粒径、並びに
溶射条件を適宜変えて、上記プラズマ溶射装置により磁
性膜を形成した各テスト例につき、その組成（重量
％）、磁気特性及び記録再生特性が示されている。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】上記各テスト例の磁気特性（保磁力Ｈｃ，
飽和磁化Ｍｓ，残留磁化Ｍｒ）は、基材として縦１０m
m、横２mm、厚さ１mmのアルミニウム合金板を用い、こ
れに厚さ１００〜１５０μの磁性膜を形成して、ＶＳＭ
装置（振動型磁力計）により測定した。

【００３２】また、上記各テスト例の記録再生特性は、
基材として直径３０mmのアルミニウム合金製軸状部材を
用い、これに厚さ１００〜１５０μの磁性膜を全周にわ
たって形成した後、次の条件で評価した。

【００３３】 −信号の記録− 使 用 ヘッド；消去ヘッド，隙間；０mm 磁気信号の発生；ファンクションジェネレータ 記 録 出 力；０．４Ａ −信号の再生− 使 用 ヘッド；消去ヘッド，隙間；０mm ア ン プ ；５０×１０倍 フ ィ ル タ；５０〜１００ＫＨｚ −軸状部材の回転数− ６００ｒｐｍ（一定） また、磁性膜の組成はＸ線回析装置により分析した。

【００３４】上記各テスト例の磁気特性及び再生出力に
ついては、図２乃至図５にも示されている。

【００３５】 ＜考察＞ −磁性膜の組成について− （原料粉末の影響） Ａ〜Ｆ，Ｋ〜Ｐは、ＦｅＯ−Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｆｅ₃Ｏ₄の混合
粉末を用いた例であるが、ＡとＢとの比較及びＫ〜Ｍの
比較から、ＦｅＯとＦｅ₃Ｏ₄との配合比自体は、磁性膜
の組成に及ぼす影響は小さいと言える。一方、Ｄ〜Ｇの
比較、Ｎ〜Ｑの比較から、Ｆｅ₂Ｏ₃が多くなると、磁性
膜中のＦｅ₃Ｏ₄量が増える傾向にあることがわかる。こ
れはＦｅ₂Ｏ₃の還元によると考えられる。

【００３６】（作動ガスの影響） Ｈ〜Ｊ，Ｒ〜Ｔは、Ｆｅ₃Ｏ₄が１００重量％の例であ
り、Ｈ〜Ｊは作動ガスの一部に還元性ガスＨ₂ を用い、
Ｒ〜Ｔは還元性ガスを用いない、つまり非還元性ガスを
用いた例であるが、前者の方がＦｅ₃Ｏ₄が少ない。これ
は、Ｈ〜Ｊの場合、上記Ｈ₂ によってＦｅ₃Ｏ₄がＦｅＯ
に還元されたためと認められる。

【００３７】よって、Ｈ〜ＪとＲ〜Ｔとの比較から、非
還元性ガスを用いる方が磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄の増量が図
れることがわかる。このことは、Ａ〜Ｇ（Ｃを除く）と
Ｋ〜Ｑとの比較からも言えることである。

【００３８】（溶射出力の影響） ＨとＶとの比較、ＲとＺとの比較、ＧとＸとの比較、Ｑ
とロとの比較から、溶射出力は、高い方が磁性膜中のＦ
ｅ₃Ｏ₄の増量が図れることがわかる。

【００３９】また、Ｕ，Ｗ，Ｙ，イのものでは、溶射出
力が低いため、気孔率が高くなり、被膜の硬度や密着性
が得られなかった。

【００４０】（原料粉末の粒径の影響） Ｈ〜Ｊの比較、Ｒ〜Ｔの比較から原料粉末の粒径自体は
磁性膜の組成に及ぼす影響は小さいと言え、この粒径は
５〜７０μとすればよいことがわかる。

【００４１】−磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と保磁力Ｈｃとの
関係−図２からも明らかなように、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄
量が多くなると、保磁力Ｈｃが低くなることがわかる。
特に、Ｆｅ₃Ｏ₄量が７５重量％以上になると、保磁力Ｈ
ｃが１００〜３５０（１／４π×１０³ ）Ａ／ｍの領域
に入り、記録信号の消失を招くことなく、記録時の出力
を比較的低くすることができることがわかる。

【００４２】 −磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と飽和磁化Ｍｓとの関係− 図３からも明らかなように、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量が多
くなると、飽和磁化Ｍｓが高くなることがわかる。特
に、Ｆｅ₃Ｏ₄量が７５重量％以上になると、飽和磁化Ｍ
ｓが１９０〜５５０（×１０³ ）Ａ／ｍの領域に入り、
再生出力の向上が図れることがわかる。

【００４３】 −磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と残留磁化Ｍｒとの関係− 図４からも明らかなように、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量が多
くなると、残留磁化Ｍｒが高くなることがわかる。特
に、Ｆｅ₃Ｏ₄量が７５重量％以上になると、残留磁化Ｍ
ｒが７０〜２００（×１０³ ）Ａ／ｍの領域に入り、再
生出力の向上が図れることがわかる。

【００４４】 −磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と再生出力との関係− 図５からも明らかなように、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量が多
くなると、再生出力が高くなることがわかる。特に、Ｆ
ｅ₃Ｏ₄量が７５重量％以上になると、再生出力は２０
（Ｖ）以上になっている。

【００４５】また、一般に飽和磁化ないしは残留磁化を
高めると保磁力の低下により、限界記録周波数が低くな
るが、図６に示すように、磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量を多く
して飽和磁化ないしは残留磁化を高め、再生出力を高め
たものでも、上記限界記録周波数の低下がほとんどな
い。これは保磁力の低下が少なく、短波長記録時に特有
の反磁界による自己減磁損失が少ないためである。

【図面の簡単な説明】図面は本発明の実施例を示す。

【図１】プラズマ溶射装置の一部を示す断面図

【図２】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と保磁力Ｈｃとの関係を
示す図

【図３】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と飽和磁化Ｍｓとの関係
を示す図

【図４】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と残留磁化Ｍｒとの関係
を示す図

【図５】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と再生出力との関係を示
す図

【図６】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄量と記録周波数との関係を
示す図

【符号の説明】

１ 基材 ２ プラズマトーチ ５ プラズマジェット（ブラズマ炎）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−20734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−293717（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229888（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88843（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/66 G11B 5/85 H01F 10/20 H01F 41/14

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材の表面に磁気信号を記録するための磁
   性膜が形成された磁気記録体であって、上記磁性膜は、
   Ｆｅ₃Ｏ₄ とＦｅＯからなることを特徴とする磁気記録
   体。
2. 【請求項２】磁性膜中のＦｅ ₃ Ｏ ₄ の含有量は３０重量％
   以上である請求項１に記載の磁気記録体。
3. 【請求項３】磁性膜中のＦｅ₃Ｏ₄の含有量は７５重量％
   以上である請求項１に記載の磁気記録体。
4. 【請求項４】磁性膜は、保磁力が５０〜４５０（１／４
   π×１０ ³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１００〜６５０（×１
   ０ ³ ）Ａ／ｍ、残留磁化が４０〜２５０（×１０ ³ ）Ａ
   ／ｍの磁気特性を持ったものである請求項１に記載の磁
   気記録体。
5. 【請求項５】磁性膜は、保磁力が１００〜３５０（１／
   ４π×１０³ ）Ａ／ｍ、飽和磁化が１９０〜５５０（×
   １０ ³ ）Ａ／ｍ、残留磁化が７０〜２００（×１０ ³ ）
   Ａ／ｍの磁気特性を持ったものである請求項１に記載の
   磁気記録体。
6. 【請求項６】基材の表面に磁気信号を記録するための磁
   性膜が形成された磁気記録体の製造方法であって、 上記磁性膜の形成には、プラズマジェットを用いて溶射
   原料を基材の表面に吹き付けるプラズマ溶射法を採用
   し、 上記プラズマ溶射法における溶射原料を酸化鉄粉末と
   し、溶射のための作動ガスとして非還元性ガスを用いる
   ことを特徴とする磁気記録体の製造方法。
7. 【請求項７】上記プラズマ溶射法における溶射出力が３
   ０〜４８ＫＷである請求項６に記載の磁気記録体の製造
   方法。
8. 【請求項８】上記酸化鉄粉末の粒径が５〜７０μｍであ
   る請求項６に記載の磁気記録体の製造方法。