JP5031443B2 - 垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金 - Google Patents

Description

本発明は、飽和磁束密度、非晶質性、耐候性に優れた垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金に関するものである。

近年、磁気記録技術の進歩は著しく、ドライブの大容量化のために、磁気記録媒体の高記録密度化が進められている。しかしながら、現在広く世の中で使用されている内面磁気記録方式の磁気記録媒体では、高記録密度化を実現しようとすると、記録ビットが微細化し、記録ビットで記録できないほどの高保磁力が要求される。そこで、これらの問題を解決し、記録密度を向上させる手段として垂直磁気記録方式が検討されている。

垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜中の媒体面に対して磁化容易軸が垂直方向に配向するように形成したものであり、高記録密度に適した方法である。そして、この垂直磁気記録方式においては、記録感度を高めた磁気記録膜層と軟磁性膜層とを有する２層記録媒体が開発されている。この磁気記録膜層には一般的にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂ 系合金が用いられている。

一方、軟磁性膜層には、例えば特開２００５−３２０６２７号公報（特許文献１）に開示されいるように、ＣｏＺｒＮｂ／Ｔａ合金や、特開２００６−１１２５０４号公報（特許文献２）に開示されいるように、（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）（Ａｌ，Ｃｒ）（Ｂ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｖ）合金などが提案されている。
特開２００５−３２０６２７号公報 特開２００６−１１２５０４号公報

しかしながら、特許文献１におけるＣｏＺｒＮｂ／Ｔａ合金は垂直磁気記録媒体の軟磁性膜層に要求される飽和磁束密度と比較すると低いレベルとなってしまう。これに対し、飽和磁束密度の高い合金として特許文献２を開発した。すなわち、Ｆｅを含有させることにより飽和磁束密度を高くし、その副作用としての耐候性の劣化をＡｌ／Ｃｒ添加により改善したものであり、垂直磁気記録媒体における軟磁性膜として優れた飽和磁束密度と耐候性を有する。しかしながら、最近、垂直磁気記録媒体における軟磁性膜に要求される特性は非常に高くなっており、特許文献２の合金においても十分に要求特性を満たせなくなってきている。

特に、非晶質性（アモルファス化性）に対する要求が厳しく、特許文献２に記述されている非晶質化（アモルファス化、以下、非晶質化とする）促進元素Ｂ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｖの添加においても、最適な元素および添加量を設定しなければ十分な非晶質性が得られないことがわかった。ここで、耐候性とは、室内での電子部品を組み込んだ機器を使用する環境下においての耐候性能を言い、また、非晶質性とは、合金を急冷凝固あるいはスパッタ成膜した時に、非晶質になる容易さを言う。

上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意検討した結果、Ｂ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｖといった非晶質化促進元素の添加において、最適な元素と添加量を明らかにした。さらに、非晶質化促進元素でないＣｏ，Ｆｅに関しても非晶質性に影響を及ぼすことを突き止め、その最適範囲を明らかにした。したがって、特許文献２の範囲内においても特に飽和磁束密度、非晶質性、耐候性のバランスに優れ、垂直磁気記録媒体の軟磁性膜層において極めて優れた特性バランスを示す範囲を明らかにした。さらに、必要に応じてＡｌ／Ｃｒを適量添加することにより、飽和磁束密度、非晶質性を劣化させることなく、耐候性を改善できることを明らかにした。

その発明の要旨とするところは、
（１）ａｔ％で、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）：０．２５〜０．６５、Ｚｒ：３〜１１％、かつＺｒ＋Ｈｆ：６〜１１ａｔ％、Ｎｂ＋Ｔａ：２ａｔ％以下、残部Ｃｏおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金。
（２）Ａｌおよび／またはＣｒを合計で０〜５ａｔ％含有することを特徴とする前記（１）に記載の垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金。
（３）Ｚｒおよび／またはＨｆの一部をＢで置換したことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金にある。
ただし、Ｂ量で置換する量は、置換されるＺｒ、Ｈｆの合計量に対しａｔ％で２倍であり、かつ置換後のＺｒ、Ｈｆの合計量は４ａｔ％以上とする。

以上述べたように、本発明により飽和磁束密度、非晶質性、耐候性に優れた垂直磁気記録媒体用軟磁性合金を提供できる極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明に係る成分組成の限定理由を述べる。
Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）：０．２５〜０．６５（原子割合）
Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）比は飽和磁束密度、非晶質性、耐候性に大きく影響するパラメータであり、０．６５を超えると耐候性が低い。また、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）比が小さくなると飽和磁束密度が低下するばかりでなく、非晶質性をも劣化させる。０．２０以上０．２５未満では非晶質性が低く、０．２０未満では飽和磁束密度が低い。特許文献２においてＦｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）比が０．２０未満では飽和磁束密度が低くなることは記述しているが、さらに０．２０以上０．２５未満において非晶質性が低くなることを見出したのが、本発明における特徴の一つである。

Ｚｒ＋Ｈｆ：６〜１１ａｔ％
Ｚｒ，Ｈｆは周期律表上で同族の元素であり、また、ＣｏやＦｅとの状態図も似ており、本発明合金中での挙動も似ている。したがって、Ｚｒ＋Ｈｆの合計量で考えられる。特許文献１，２に挙げられている非晶質化促進元素はいずれも適量添加することによって非晶質材料を得ることが出来る。しかしながら、いずれの元素も非磁性元素であることから、添加量の増加と共に飽和磁束密度が低下する。したがって、より少ない添加量で効率良く非晶質化できることがきわめて重要となる。

そこで、これらの非晶質化促進元素について詳細に調査した結果、Ｚｒ，Ｈｆは特許文献１，２に挙げられている他の非晶質化促進元素（Ｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）と比べて、明らかに非晶質化の促進効果が遥かに高いことを見出した。つまり、非晶質化のための添加量が少なくて済むため、結果的に飽和磁束密度の低下を少なく抑えることが可能である。このように、効率の悪いＴｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａを無添加あるいは微量添加に留め、Ｚｒ，Ｈｆ添加により効率的に非晶質化できることを見出したことが、本発明の最も重要な特徴である。

Ｂについては後述するが、Ｚｒ，Ｈｆに比べて非晶質化の効果は劣るものの、一定量添加した場合の飽和磁束密度の低下幅が小さいため、Ｚｒ，Ｈｆとの同時添加においては有効である。ここで、Ｚｒ＋Ｈｆが６ａｔ％未満では非晶質化の効果が十分でなく、１１ａｔ％を超えると非晶質化の効果が飽和し、飽和磁束密度の低下のみに作用してしまう。

Ｎｂ＋Ｔａ：２ａｔ％以下
Ｎｂ，Ｔａは周期律表上で同族の元素であり、また、ＣｏやＦｅとの状態図も似ており、本発明合金中での挙動も似ている。したがって、Ｎｂ＋Ｔａの合計量で考えられる。上述の通りＮｂ，Ｔａは非晶質化促進元素であるが、Ｚｒ，Ｈｆと比較すると非晶質化の効果が低い。したがって、Ｚｒ，Ｈｆ添加により得られる非晶質性をＮｂ，Ｔａ添加で得ようとすると、多量に添加する必要があり、その分飽和磁束密度を大幅に低下させてしまう。そこで、Ｎｂ＋Ｔａを２ａｔ％以下に抑えることが必要となる。好ましくは無添加とする。

Ａｌおよび／またはＣｒを合計で０〜５ａｔ％
Ａｌ，Ｃｒは耐候性を改善する元素であるが、同時に飽和磁束密度を低下させてしまう。ただし、５ａｔ％を超えると飽和磁束密度を過度に低下させてしまう。
Ｚｒ，Ｈｆを２倍のＢ置換
Ｂは非晶質化促進元素であるが、Ｚｒ，Ｈｆと比較すると、十分な非晶質性を得るためには多くの添加量が必要となってしまう。しかしながら、同程度の添加量であればＺｒ，Ｈｆよりも飽和磁束密度の低下幅が小さい。したがって、Ｚｒ，Ｈｆとの複合添加であれば非常に有効である。

さらに、Ｂ添加により本発明合金の硬度がアップすることを見出した。この点についても、本発明の特徴の一つである。最近、垂直磁気記録媒体用ディスクに付くキズが課題となり、抑制する方法として軟磁性膜層の硬度アップが求められており、この要求に対応できるものである。硬度アップについてはＺｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａの添加量アップでは効果がほとんどないことを確認しており、硬度アップはＢ添加の特徴であると考えられる。ただし、Ｚｒ＋Ｈｆ合計量に対し、２倍のＢ量で置換するものとする。（例えば９２（５０Ｃｏ５０Ｆｅ）８Ｚｒに対し、９０（５０Ｃｏ５０Ｆｅ）６Ｚｒ４Ｂや８８（５０Ｃｏ５０Ｆｅ）４Ｚｒ８ＢのようにＺｒ＋Ｈｆを２Ｂに置換する）飽和磁束密度の低下幅がＺｒ，Ｈｆの１ａｔ％に対し、Ｂの２ａｔ％がほぼ当量であることを見出したものである。ただし、Ｂ置換後のＺｒ＋Ｈｆ合計量が４ａｔ％より少なくなると飽和磁束密度および耐食性が劣化することも見出した。

以下、本発明に係る発明について実施例によって具体的に説明する。
通常、垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層は、その成分と同じ成分のスパッタリングターゲット材をスパッタし、ガラス基板などの上に成膜し得られる。ここでスパッタにより成膜された薄膜は急冷されている。これに対し、本発明では実施例、比較例の供試材として、単ロール式の液体急冷装置にて作製した急冷薄帯を用いている。これは実際にスパッタにより急冷され成膜された薄膜の、成分による諸特性への影響を、簡易的に液体急冷薄帯により評価したものである。

供試材の作製条件
表１、２に示す成分組成に秤量した原料３０ｇを径１０×４０ｍｍ程度の水冷銅ハースにて減圧Ａｒ中でアーク溶解し、急冷薄帯の溶解母材とした。急冷薄帯の作製条件は、単ロール方式で、径１５ｍｍの石英管中にこの溶解母材にセットし、出湯ノズル径を１ｍｍとし、雰囲気圧６１ｋＰａ、噴霧差圧６９ｋＰａ、銅ロール（径３００ｍｍ）の回転数３０００ｒｐｍ、銅ロールと出湯ノズルのギャップ０．３ｍｍにて出湯した。出湯温度は各溶解母材の溶け落ち直後とした。このようにして作製した急冷薄帯を供試材とし、以下の項目を評価した。

［飽和磁束密度の評価］
ＶＳＭ装置（振動試料型磁力計）にて、印加磁場１５ｋＯｅで測定。供試材の重量は１５ｍｇ程度である。
［非晶質性の評価］
通常、非晶質材料のＸ線回折パターンを測定すると、回折ピークが見られず、非晶質特有のハローパターンとなる。また、完全な非晶質でない場合は、回折ピークは見られるものの、結晶材料と比較しピーク高さが低くなり、半値幅（回折ピークの１／２高さの幅）の大きいブロードなピークとなる。この半値幅は、材料の非晶質性と相関があり、非晶質性が高いほど回折ピークは、よりブロードとなり半値幅が大きくなる特徴がある。

そこで、下記の方法にて非晶質性を評価した。
ガラスペレットに両面テープで供試材を貼り付け、Ｘ線回折装置にて回折パターンを得た。このとき、測定面は急冷薄帯の銅ロール接触面となるように供試材をガラスペレットに貼り付けた。Ｘ線源はＣｕ−ｋα線で、スキャンスピード４°／ｍｉｎで測定した。この回折パターンのメインピークの１／２高さの幅を画像解析し、半値幅を求め、非晶質性の評価とした。

［耐候性の評価］
ガラスペレットに両面テープで供試材を貼り付け、５％ＮａＣｌ−３５℃−１６ｈの塩水噴霧試験を行なった。試験後の外観より、わずかに発銹しているものを○、一部発銹が見られるものを△、全面に発銹が見られるものを×として評価した。

［硬度の評価］
供試材を縦に樹脂埋め、研磨し、ミクロビッカース硬度計にて測定。測定荷重は５０ｇで測定し、ｎ＝１０平均で評価した。圧痕のサイズは１０μｍ程度であった。
［総合バランスの基準］
飽和磁束密度が１．４０未満：×、半値幅が０．６未満：×、耐食性×：×、また、◎，○，△は３つの特性のバランスで評価した。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜２０は本発明例であり、Ｎｏ．２１〜３５は比較例である。また、表２は、Ｎｏ．１〜８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜１０は比較例である。

表１に示す比較例Ｎｏ．２１〜２３はＦｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）の値が低いために、飽和磁束密度が低下し、かつ非晶質性をも劣化する。比較例Ｎｏ．２４はＦｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）の値が高いために、耐候性が劣る。比較例Ｎｏ．２５はＺｒが低いために、非晶質性および耐候性が劣る。比較例Ｎｏ．２６はＺｒが高いために、飽和磁束密度が低下し、かつ総合バランスが悪い。

比較例Ｎｏ．２７はＺｒとＨｆとの和が高いために、飽和磁束密度が低下し、かつ総合バランスが悪い。比較例Ｎｏ．２８はＡｌが高いために、飽和磁束密度が低下し、かつ総合バランスが悪い。比較例Ｎｏ．２９はＣｒが高いために、飽和磁束密度が低下し、かつ総合バランスが悪い。比較例Ｎｏ．３０〜３１はＴｉ、Ｖが含有するために、耐候性および総合バランスが悪い。

比較例Ｎｏ．３２はＮｂ含有量が高いために、耐候性が十分でない。比較例Ｎｏ．３３はＴａの含有量が高いために、耐候性が十分でない。比較例Ｎｏ．３４はＢの含有量がＺｒの２倍のＢで置換される条件を満たしていないために、飽和磁束密度が低下し、かつ総合バランスが悪い。比較例Ｎｏ．３５はＺｒ＋Ｈｆ合計量が４ａｔ％よりも少ないため、飽和磁束密度が低下し、かつ耐候性が劣る。これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜２０はいずれも本発明の条件を満たしていることから、その特性についても優れていることが分かる。

表２は、Ｎｏ．１〜８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜１０は比較例である。比較例Ｎｏ．９および１０はＮｂおよびＴａの含有量が高いために、いずれも耐候性および硬度が十分でなく、かつ総合バランスが悪い。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜８はいずれも本発明の条件を満たしていることから、その特性についても優れていることが分かる。

以上述べたように、本発明による、特に飽和磁束密度、非晶質性、耐候性のバランスに優れ、垂直磁気記録媒体の軟磁性膜層において極めて優れた特性バランスを示す範囲を定め、さらに、必要に応じてＡｌ／Ｃｒを適量添加することにより、飽和磁束密度、非晶質性を劣化させることなく、耐候性を改善することを可能とした飽和磁束密度、非晶質性、耐候性に優れた垂直磁気記録媒体用軟磁性合金を提供するものである。


特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊

Claims (3)

1. ａｔ％で、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）：０．２５〜０．６５、Ｚｒ：３〜１１％、かつＺｒ＋Ｈｆ：６〜１１ａｔ％、Ｎｂ＋Ｔａ：２ａｔ％以下、残部Ｃｏおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金。
2. Ａｌおよび／またはＣｒを合計で０〜５ａｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金。
3. Ｚｒおよび／またはＨｆの一部をＢで置換したことを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金。
   ただし、Ｂ量で置換する量は、置換されるＺｒ、Ｈｆの合計量に対しａｔ％で２倍であり、かつ置換後のＺｒ、Ｈｆの合計量は４ａｔ％以上とする。