JP7157573B2 - 磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体のシード層に関する。詳細には、本発明は、このシード層に適したＮｉ系合金に関する。

磁気記録媒体にとって、大容量は重要である。大容量の達成には、高記録密度化が必要である。

面内磁気記録方式が採用された媒体が、普及している。近年は、この媒体に代えて、垂直磁気記録方式が採用された媒体（垂直磁気記録媒体）が普及しつつある。垂直磁気記録媒体では、磁化容易軸は、磁性膜中の媒体面に対して垂直方向に配向する。この垂直磁気記録媒体は、高記録密度に適している。

垂直磁気記録媒体は、磁気記録層と軟磁性層とを有している。垂直磁気記録媒体はさらに、磁気記録層と軟磁性層との間に、シード層、下地膜層等を有している。

特開２００９－１５５７２２公報には、ＮｉＷ系の合金からなるシード層が開示されている。このシード層は、磁気記録層の微細化に寄与しうる。

特開２０１２－１２８９３３公報には、その材質がＮｉ－Ｆｅ－Ｃｏ－Ｍ合金であるシード層用ターゲットが開示されている。この合金は、元素ＭとしてＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ又はＮｂを含有する。このターゲットは、シード層の（１１１）面への配向に寄与する。

特開２０１７－１９１６２５公報には、その材質がＮｉ－Ｆｅ－Ｃｏ－Ｍ合金であるシード層用ターゲットが開示されている。この合金は、元素Ｍとして貴金属（Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ又はＰｔ）を含有する。このターゲットは、シード層の（１１１）面への配向に寄与する。

特開２０１３－０７３６３５公報には、スパッタリングターゲットの材質として、希土類が添加された合金が開示されている。このターゲットから、垂直磁気記録媒体の軟磁性層が形成される。

特開２００９－１５５７２２公報 特開２０１２－１２８９３３公報 特開２０１７－１９１６２５公報 特開２０１３－０７３６３５公報

磁気記録媒体には、さらなる高記録密度化の要請がある。シード層の、（１１１）面への配向性と結晶粒の微細化とには、改善の余地がある。

本発明の目的は、大容量な磁気記録媒体が得られうるシード層用Ｎｉ系合金の提供にある。

本発明に係る磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される１種又は２種以上の元素ＲＥを含む。この元素ＲＥの含有率は、１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である。

好ましくは、このＮｉ系合金は、Ｆｅ及び／又はＣｏをさらに含有する。Ｎｉの含有率α（ａｔ％）、Ｆｅの含有率β（ａｔ％）及びＣｏの含有率γ（ａｔ％）の比がα：β：γで表されたとき、αは２０以上１００以下であり、βは０以上５０以下であり、γは０以上６０以下である。

好ましくは、このＮｉ系合金は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ１をさらに含有する。この元素Ｍ１の含有率は、２０ａｔ％以下である。

好ましくは、このＮｉ系合金は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ及びＣからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ２をさらに含有する。このＭ２の含有率は、５ａｔ％以下である。

他の観点によれば、本発明に係るスパッタリングターゲットの材質は、Ｎｉ系合金である。このＮｉ系合金は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される１種又は２種以上の元素ＲＥを含む。Ｎｉ系合金における、この元素ＲＥの含有率は、１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である。

さらに他の観点によれば、本発明に係る磁気記録媒体は、シード層を有する。このシード層は、Ｎｉ系合金であるターゲットが用いられたスパッタリングで得られる。このターゲットの材質は、Ｎｉ系合金である。このＮｉ系合金は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される１種又は２種以上の元素ＲＥを含む。Ｎｉ系合金における、この元素ＲＥの含有率は、１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である。

本発明に係るＮｉ系合金により、（１１１）面への配向性が高く、かつ結晶粒度が微細であるシード層が得られうる。このＮｉ系合金は、磁気記憶媒体の高記録密度に寄与しうる。

本発明に係る磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金は、
（１）Ｎｉ
及び
（２）Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される１種又は２種以上の元素ＲＥ
を含む。元素ＲＥの含有率は、１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である。

好ましい１つの態様では、このＮｉ系合金の組成は、
元素ＲＥ：１ａｔ％以上１０ａｔ％以下
並びに
残部：Ｎｉ及び不可避的不純物
である。

Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ（すなわち元素ＲＥ）は、いずれも希土類元素である。Ｎｉは、ｆｃｃ構造を有する。元素ＲＥは、そのメカニズムは明確でないが、ｆｃｃ構造の優先配向を（２００）から（１１１）へ変化させうる。Ｎｉに元素ＲＥが添加された合金から、（１１１）面への配向性に優れたシード層が得られうる。このシード層により、垂直磁気記録媒体における高記録密度が達成されうる。

元素ＲＥのＮｉへの固溶範囲は、非常に狭い。従って、Ｎｉに元素ＲＥが添加された合金から得られたシード層では、金属間化合物が析出する。この析出により、結晶粒度の微細化が達成される。このシード層により、垂直磁気記録媒体における高記録密度が達成されうる。

高記録密度の観点から、Ｎｉ系合金における元素ＲＥの含有率は、１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。過剰の元素ＲＥは、シード層をｆｃｃ構造以外の構造にシフトさせる。シード層がｆｃｃ構造を維持しうるとの観点から、元素ＲＥの含有率は１０ａｔ％以下がより好ましく、５ａｔ％以下が特に好ましい。

Ｎｉ系合金が、Ｆｅ及び／又はＣｏをさらに含有してもよい。Ｎｉの含有率α（ａｔ％）、Ｆｅの含有率β（ａｔ％）及びＣｏの含有率γ（ａｔ％）の比は、α：β：γで表される。なお、（α＋β＋γ）は、１００である。

含有率αは、２０以上１００以下が好ましい。含有率αが２０以上であるＮｉ系合金により、保磁力が抑制されたシード層が得られうる。この観点から、含有率αは５０以上がより好ましく、６０以上が特に好ましい。

含有率βは、０以上５０以下が好ましい。含有率βがこの範囲内であるＮｉ系合金により、保磁力が抑制されたシード層が得られうる。この観点から、含有率βは２以上５０以下がより好ましく、１０以上４０以下が特に好ましい。

含有率γは、０以上６０以下が好ましい。含有率γがこの範囲内であるＮｉ系合金により、（１１１）方向の保磁力が抑制されたシード層が得られうる。この観点から、含有率γは０以上４０以下がより好ましく、０以上３０以下が特に好ましい。

好ましい１つの態様では、このＮｉ系合金の組成は、
元素ＲＥ：１ａｔ％以上１０ａｔ％以下
並びに
残部：Ｎｉ、Ｆｅ及び／又はＣｏ；並びに不可避的不純物
である。

Ｎｉ系合金が、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ１をさらに含有してもよい。元素Ｍ１を含有するＮｉ系合金から、（１１１）面への配向性に優れたシード層が得られうる。さらに、元素Ｍ１を含有するＮｉ系合金から、結晶粒度が微細であるシード層が得られうる。このシード層により、垂直磁気記録媒体における高記録密度が達成されうる。

高記録密度の観点から、元素Ｍ１の含有率は１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。過剰の元素Ｍ１は、シード層をｆｃｃ構造以外の構造にシフトさせる。さらに、過剰の元素Ｍ１は、シード層のアモルファス化を招くおそれがある。シード層がｆｃｃ構造を維持しうるとの観点、及びアモルファス化が生じにくいとの観点から、元素Ｍ１の含有率は２０ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以下が特に好ましい。

好ましい１つの態様では、このＮｉ系合金の組成は、
元素ＲＥ：１ａｔ％以上１０ａｔ％以下
元素Ｍ１：２０ａｔ％以下
並びに
残部：Ｎｉ、Ｆｅ及び／又はＣｏ；並びに不可避的不純物
である。

Ｎｉ系合金が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ及びＣからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ２をさらに含有してもよい。元素Ｍ２を含有するＮｉ系合金から、（１１１）面への配向性に優れたシード層が得られうる。さらに、元素Ｍ２を含有するＮｉ系合金から、結晶粒度が微細であるシード層が得られうる。このシード層により、垂直磁気記録媒体における高記録密度が達成されうる。

高記録密度の観点から、元素Ｍ２の含有率は１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。過剰の元素Ｍ２は、シード層のアモルファス化を招くおそれがある。シード層のアモルファス化が生じにくいとの観点から、元素Ｍ２の含有率は５ａｔ％以下が好ましい。

垂直磁気記録媒体における高記録密度が達成されうるとの観点から、元素Ｍ１の含有率と元素Ｍ２の含有率との合計は、１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。シード層のアモルファス化が生じにくいとの観点から、元素Ｍ１の含有率と元素Ｍ２の含有率との合計は２０ａｔ％以下が好ましく、１５ａｔ％以下が特に好ましい。

好ましい１つの態様では、このＮｉ系合金の組成は、
元素ＲＥ：１ａｔ％以上１０ａｔ％以下
元素Ｍ１：２０ａｔ％以下
元素Ｍ２：５ａｔ％以下
並びに
残部：Ｎｉ、Ｆｅ及び／又はＣｏ；並びに不可避的不純物
である。

好ましい他の態様では、このＮｉ系合金の組成は、
元素ＲＥ：１ａｔ％以上１０ａｔ％以下
元素Ｍ２：５ａｔ％以下
並びに
残部：Ｎｉ、Ｆｅ及び／又はＣｏ；並びに不可避的不純物
である。

本発明に係る合金からなる粉末は、アトマイズによって得られうる。好ましいアトマイズは、ガスアトマイズである。この粉末に、必要に応じ、分級（例えば粒子径が５００μｍ以下の粒子を抽出）がなされる。分級後の粉末が、炭素鋼製の缶に充填される。この缶が真空脱気され、封止されてビレットが得られる。このビレットに、ＨＩＰ成形（熱間等方圧プレス）が施される。ＨＩＰ成形の、好ましい圧力は５０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であり、好ましい焼結温度は８００℃以上１３５０℃以下である。ＨＩＰ成形により、成形体が得られる。この成形体に加工が施され、ターゲットが得られる。このターゲットにスパッタリングが施されることで、このターゲットの成分と同じ成分を有するシード層が得られる。磁気記録媒体には、このシード層が組み込まれる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

前述の通りシード層は、その成分と同じ成分を有するターゲットにスパッタリングが施されることで、成膜される。このシード層は、急冷・凝固により得られる。シード層の形成には多大の労力を要するので、単ロール法により得られた試験片を用いる。単ロール法は、スパッタリングと同様、急冷・凝固の工程を有する。単ロール法を採用することで、スパッタリングで得られるであろう膜の評価を、簡易的に行う。

下記の表１－５に示された組成となるように秤量した３０ｇの原料を、直径が１０ｍｍであり長さが４０ｍｍである水冷銅鋳型に投入した。この鋳型を減圧し、アルゴンガス雰囲気中でアーク溶解し、溶解母材を得た。この母材を直径が１５ｍｍである石英缶中に投入し、ノズルから出湯させ、単ロール法に供して試験片を得た。この単ロール法の条件は、以下の通りである。
出湯ノズルの直径：１ｍｍ
雰囲気の気圧：６１ｋＰａ
噴霧差圧：６９ｋＰａ
ロールの材質：銅
ロールの直径：３００ｍｍ
ロールの回転速度：３０００ｒｐｍ
ロールと出湯ノズルとのギャップ：０．３ｍｍ
なお、各表に記載された合金の残部は、不可避的不純物である。

［結晶粒径］
試験片の、ロール方向断面のミクロ組織像を得た。「ＪＩＳ Ｇ ０５５１」の「鋼・結晶粒度の顕微鏡試験方法」の規定に準拠し、結晶粒径を測定した。下記の基準に基づき、格付けを行った。この結果が、下記の表１－５に示されている。
Ａ：Ｐ／Ｌｔが１．５以上
Ｂ：Ｐ／Ｌｔが１．２以上１．５未満
Ｃ：Ｐ／Ｌｔが１．２未満

［保磁力］
試料台に、両面テープで試験片を張り付けた。初期印加磁場１４４ｋＡ／ｍの条件で、振動試料型の保磁力メータにて、保磁力を測定した。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：保磁力が３００Ａ／ｍ以下
Ｂ：保磁力が３００Ａ／ｍを超え５００Ａ／ｍ以下
Ｃ：保磁力が５００Ａ／ｍを超える
この結果が、下記の表１－５に示されている。

［配向性］
測定面が銅ロールとの接触面となるように、ガラス板に試験片を両面テープで貼り付けた。Ｘ線回折装置にて、この試験片の回折パターンを得た。回折の条件は、下記の通りである。
Ｘ線源：Ｃｕ－α線
スキャンスピード：４°／ｍｉｎ
この回折パターンにて、（１１１）面で回折したＸ線の強度Ｉ（１１１）と、（２００）面で回折したＸ線の強度Ｉ（２００）との強度比Ｉ（１１１）／Ｉ（２００）を求めた。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：強度比Ｉ（１１１）／Ｉ（２００）が１．０以上
Ｂ：強度比Ｉ（１１１）／Ｉ（２００）が０．７以上、１．０未満
Ｃ：強度比Ｉ（１１１）／Ｉ（２００）が０．７未満
なお、試験片がｆｃｃ構造を保っていないもの、及びアモルファス化したものも、Ｃとした。この結果が、下記の表１－５に示されている。

表１－５に示されるように、本発明に係るＮｉ系合金により、諸性能に優れたシード層が得られうる。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたＮｉ系合金は、種々の磁気記録媒体のシード層に適している。

Claims (5)

1. Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される１種又は２種以上の元素ＲＥを含んでおり、
   上記元素ＲＥの含有率が１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金であって、
   Ｆｅ及び／又はＣｏをさらに含有しており、
   Ｎｉの含有率α（ａｔ％）、Ｆｅの含有率β（ａｔ％）及びＣｏの含有率γ（ａｔ％）の比がα：β：γで表されたとき、αが６０以上９０以下であり、βが１０以上３０以下であり、γが０以上２０以下である磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金。
2. Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ１をさらに含有しており、
   上記元素Ｍ１の含有率が２０ａｔ％以下である請求項１に記載のＮｉ系合金。
3. Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ及びＣからなる群から選択される１種または２種以上の元素Ｍ２をさらに含有しており、
   上記元素Ｍ２の含有率が５ａｔ％以下である請求項１又は２に記載のＮｉ系合金。
4. その材質が、請求項１から３のいずれかに記載のＮｉ系合金であるスパッタリングターゲット。
5. シード層を有しており、
   上記シード層が、その材質が請求項１から３のいずれかに記載のＮｉ系合金であるターゲットが用いられた、スパッタリングで得られる磁気記録媒体。