JP5631659B2 - 垂直磁気記録媒体用軟磁性合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体における軟磁性層膜として用いるＣｏ−（Ｚｒ，Ｈｆ）−Ｂ系合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体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おり、従来普及していた面内磁気記録媒体より更に高記録密度が実現できる、垂直磁気記録方式が実用化されている。ここで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、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、従来の軟磁性膜層には、強磁性と非晶質性が必要であり、さらに垂直磁気記録媒体の用途や使用環境によっては、高飽和磁束密度、高耐食性、高硬度など様々な特性が付加的に要求される。例えば特開２００８−２６０９７０号公報（特許文献１）に開示されているように、耐食性の高い強磁性元素であるＣｏをベースとし、非晶質性を高めるためにＺｒをはじめとした非晶質化促進元素が添加されたものが用いられている。

また、特開２００８−２９９９０５号公報（特許文献２）に開示されているように、Ｆｅを添加することにより高い飽和磁束密度を得ており、Ｂを添加することにより高い硬度を得ている。更に近年では、従来から要求されてきた上記特性のほか、低い保磁力を有する軟磁性膜用合金が要求されるようになってきた。
特開２００８−２６０９７０号公報 特開２００８−２９９９０５号公報

上述したような課題を解決するために、発明者らは垂直磁気記録媒体の軟磁性膜用合金の保磁力に及ぼす合金元素の影響について詳細に検討した結果、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂ量を適正な範囲とすることで、垂直磁気記録媒体用の低保磁力軟磁性合金が得られることを見出した。さらに、現在、垂直磁気記録媒体用軟磁性合金は、高い飽和磁束密度を得るための元素として、Ｆｅを２５％から６０％近くまで含むものが主流として用いられていることから、必須元素としてＦｅが多用されてきたが、このＦｅ添加が保磁力を大幅に増大させてしまうことを見出した。これらを考慮し発明した低い保磁力を有する垂直磁気記録媒体用軟磁性合金およびこの合金の薄膜を作製するためのスパッタリングターゲットを提供するものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）ａｔ．％で、Ｚｒ，Ｈｆの１種または２種を合計で６〜２０％、Ｂを４〜２０％含み、残部Ｃｏおよび不可避的不純物よりなり、かつ式（１）を満たし、非晶質であることを特徴とする垂直磁気記録媒体用軟磁性合金。
６≦２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂ％≦１６ … （１）
（２）前記（１）に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金において、Ｆｅ添加され、その添加量が式（２）を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体用軟磁性合金。
Ｆｅ％／（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）＜０．２０ … （２）
（３）Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐの１種または２種以上を合計７％以下添加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用軟磁性合金。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金の薄膜を作製するためのスパッタリングターゲット材。
（５）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金を用いた磁気記録媒体にある。

以上述べたように、本発明により低い保磁力、高非晶質性、高耐食性および高硬度を有する垂直磁気記録媒体用軟磁性合金およびこの合金の薄膜を作製するためのスパッタリングターゲットを提供するものである。

以下、本発明に限定した理由を述べる。
Ｚｒ，Ｈｆの１種または２種を合計で６〜２０％
本合金においてＺｒおよびＨｆは非晶質性を改善する効果があるとともに、Ｂ添加量との相関を最適化することにより、低い保磁力を得るための必須元素であり、６％未満では十分な非晶質性、低保磁力が得られず、また、２０％を超えると十分な飽和磁束密度が得られないことから、その範囲を６〜２０％とした。好ましくは１０〜１５％とする。

Ｂを４〜２０％
本合金においてＢは非晶質性を改善する効果があるとともに、ＺｒやＨｆの添加量との相関を最適化することにより、低い保磁力を得るための必須元素である。Ｂ添加量が４％未満では十分な非晶質性、低保磁力が得られず、２０％を超えると十分な飽和磁束密度が得られない。また、Ｂは硬度を増大させる効果も有することから、その範囲を４〜２０％とした。好ましくは５〜１５％とする。

６≦２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂ％≦１６ … （１）
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂ添加量を式（１）の範囲とすることにより、低い保磁力が得られる。この範囲外では保磁力が増大してしまう。好ましくは、８≦２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂ％≦１４、より好ましくは９≦２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂ％≦１２である。これらは保磁力に及ぼす添加元素の影響を詳細に検討し、Ｚｒ％＋Ｈｆ％の添加量の２倍にしたがってＢの添加量を増加させていくことにより、低い保磁力を示す領域があることを明らかにした結果、得られた式である。

Ｆｅ％／（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）＜０．２０ … （２）
本合金においてＦｅは飽和磁束密度を増加させる効果があるが、式（２）の割合を超えて添加すると保磁力を増大させてしまう。好ましくはＦｅ％／（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）＜０．１０、より好ましくはＦｅ％／（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）＜０．０５、更に好ましくはＦｅ無添加である。

Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐの１種または２種以上を合計７％以下添加
本合金において、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐはいずれも僅かではあるが保磁力を下げる効果がある。しかしながら、７％を超えて添加すると飽和磁束密度が低下することから、その上限を７％とした。

以下、本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。

急冷薄帯の作業条件としては、表１の成分に秤量した原料３０ｇを径１０ｍｍ、高さ４０ｍｍ程度の水冷銅鋳型にて減圧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。また、溶解母材の溶け落ち直後に出湯した。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。

急冷薄帯の保磁力の評価としては、振動試料型の保磁力メータにて、試料台に両面テープで急冷リボンを貼り付け、初期印加磁場１４４ｋＡ／ｍにて測定した。保磁力が５０Ａ／ｍ以下を○、５０Ａ／ｍを超え１００Ａ／ｍ以下を△、１００Ａ／ｍを超えるものを×とした。

急冷薄帯の飽和磁束密度の評価としては、ＶＳＭ装置（振動試料型磁力計）にて、印加磁場１２００ｋＡ／ｍで測定した。供試材の重量は１５ｍｇ程度。０．５Ｔ以上を○、０．５Ｔ未満を×として評価した。

急冷薄帯の非晶質性の評価としては、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、かつ、ハローパターンも見られる。そこで、下記の方法にて非晶質性を評価した。

ガラス板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板に貼り付けた。Ｘ線源はＣｕ−Ｋα線で、スキャンスピード４°／ｍｉｎで測定した。この回折パターンにハローパターンが確認できるものを○、全くハローパターンが見られないものを×として非晶質性の評価とした。

急冷薄帯の耐食性の評価としては、ガラス板に両面テープで供試材を貼り付け、５％ＮａＣｌの食塩水で、温度が３５℃、噴霧時間１６時間の条件の下で塩水噴霧試験を行い、全面発銹したものは×、一部発銹したものは○として評価した。また、急冷薄帯のビッカース硬度の評価としては、急冷リボンを縦に樹脂埋め研磨し、ビッカース硬度計にて測定した。測定荷重は５０ｇで１０点測定しその平均で評価した。８００ＨＶ以上を○、８００ＨＶ未満を×とした。圧痕のサイズは１０μｍ程度であった。

表１および表２に示す、Ｎｏ．１〜１０は本発明例であり、Ｎｏ．１１〜１７は比較例である。

表１および表２に示すように、比較例Ｎｏ．１１は、成分組成であるＨｆ、Ｂ含有量が低いために、保磁力の値が高く、かつ十分な非晶質性が得られない。比較例Ｎｏ．１２は、成分組成であるＺｒとＨｆの合計含有量が高く、かつ成分組成に係る式（１）の２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂの値が高いために、保磁力の値が高く、かつ飽和磁束密度が劣る。比較例Ｎｏ．１３は、成分組成に係る式（１）の２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂの値が高いために、保磁力が劣る。

比較例Ｎｏ．１４は、成分組成に係る式（１）の２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂの値が低いために、保磁力が劣る。比較例Ｎｏ．１５は、成分組成であるＢが含有量しないために、保磁力の悪く、かつ十分な非晶質性が得られないし、硬度が低い。比較例Ｎｏ．１６は、成分組成であるＢの含有量が高いために、飽和磁束密度が悪い。比較例Ｎｏ．１７は、成分組成に係る式（２）のＦｅ％（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）の値が高いために、保磁力が悪い。

これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜１０は、いずれも本発明の条件を満足していることから、飽和磁束密度、非晶質性、耐食性、硬度なる各性能について優れていることが分かる。ただ、本発明例Ｎｏ．１、４、５、７〜１０は、保磁力がやや劣るが、しかし全体的には優れた性能を有する。

次に、スパッタリングターゲット材の製造方法の例を示す。Ｎｏ．４の組成に秤量した溶解原料を、減圧Ａｒガス雰囲気の耐火物坩堝内で誘導加熱溶解した後、坩堝下部の直径８ｍｍのノズルより出湯し、Ａｒガスによりアトマイズした。このガスアトマイス粉末を原料粉末として、炭素鋼製の直径２５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのカプセル内に充填、真空脱気封入した。この粉末充填ビレットを、成形温度１０００℃、成形圧力１４７ＭＰａ、成形時間５時間の条件でＨＩＰ成形した。このＨＩＰ体から、機械加工により直径１８０ｍｍ、厚さ７ｍｍのスパッタリングターゲット材を作製した。このスパッタリングターゲット材は割れや欠けもなく製造可能であった。

以上のように、本発明により低い保磁力、高非晶質性、高耐食性および高硬度を有する垂直磁気記録媒体用軟磁性合金およびこの合金の薄膜を作製するためのスパッタリングターゲットを提供することが出来る極めて優れた効果を奏するものである。


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 (5)

1. ａｔ．％で、Ｚｒ，Ｈｆの１種または２種を合計で６〜２０％、Ｂを４〜２０％含み、残部Ｃｏおよび不可避的不純物よりなり、かつ式（１）を満たし、非晶質であることを特徴とする垂直磁気記録媒体用軟磁性合金。
   ６≦２×（Ｚｒ％＋Ｈｆ％）−Ｂ％≦１６ … （１）
2. 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金において、Ｆｅ添加され、その添加量が式（２）を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体用軟磁性合金。Ｆｅ％／（Ｆｅ％＋Ｃｏ％）＜０．２０ … （２）
3. Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐの１種または２種以上を合計７％以下添加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用軟磁性合金。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金の薄膜を作製するためのスパッタリングターゲット材。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体用軟磁性合金を用いた磁気記録媒体。