JPH03158440A - 磁気ヘッドコア用磁性合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、磁気ヘッド、特にプリペイドカード等の磁
気カードなど各種高保磁力記録媒体を使用する固定ディ
スク装置や、垂直磁気記録方式を採用するデイシイタル
録画等の高密度磁気記録などの用途に用いて好適な磁気
ヘッドのコア用磁性合金およびその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、磁気ヘッドコア材としては、下表１に示すような
材料が主に用いられてきた。

表　　１ 現在、使用されている種々の磁気カードには、大別して
４レベルの保磁力が使用されている。すなわち、銀行カ
ード等の２８００ｅ、　磁気通帳等の６５００ｅ、　磁
気定期券等の１８０００ｅ　、テレフォンカード等の２
８０００ｅである。

ところで最近、磁気カードをプリペイドカードとして利
用する傾向が強まっている。しかしながら保磁力が３０
０００ｅ程度であると、例えば、女性用ハンドバッグの
マグネット等の外部磁界によって書込まれた信号が消去
さてしまうおそれが大きい。

この問題を解決するために、磁気カードにより高い保磁
ノｊの記録媒体の使用が検討されている。

しかし、高保磁力の記録媒体に書込むためには、経験則
から、磁気ヘッドコアの飽和磁束密度（ガウス）は、記
録媒体の保磁力（エルステッド）の３〜４倍必要である
ことが知られているが、従来の磁気ヘッドコア材では、
飽和磁束密度が表１に示したとおり１．０５７が最大で
あるので、高保磁力の記録媒体を使用すると、書込み能
力が不足して記録媒体に信号が十分に書込めず、さらに
信号を再書込みすると、前回の信号が残りエラーの原因
になる等の問題が生じる。このため従来の磁気ヘッドコ
ア材を用いた場合には、記録媒体の保磁力は３００００
ｅ程度が限界だったのである。

なお、高飽和磁束密度材であるセンダストは脆性材料で
あるため、熱間加工、熱間鍛造が事実上不可能であり、
鋳塊の歩留りが良くないという欠点がある。

またアモルファス合金は、サイズの点で制限がある。

そこで、３００００ｅ以上の保磁力の記録媒体への書込
みに適合するコア材として、１．２Ｔ以上の高飽和磁束
密度のヘッドコアが求められている。

ところで磁気ヘッドコア材には、高飽和磁束密度の他、
以下に述べるような特性が必要とされる。

（１）周波数１ｋＨｚ程度で高透磁率であり、また再生
感度が高いこと。特に、磁気ヘッドに組み立てる時に、
樹脂モールドによって特性が劣化しないよう、樹脂モー
ルド後の再生感度が高いこと。

（２）耐食性に優れること。

（３）耐摩耗性に優れること。

（４）加工性が良好であること。特に、鋳造時の偏析を
解消するために、１２００’Ｃ程度での熱間圧延または
熱間鍛造が可能であること。

ここに高飽和磁束密度および高透磁率を得るには、磁歪
が小さいことおよび結晶磁気異方性が小さいことが必要
である。

この条件を満足するものとしては、例えば６．５％Ｓｔ
−残Ｆｅの材料が知られている。しかしながらこの材料
は透磁率の点で十分とはいい難く、また耐食性にも問題
がある。さらに熱間圧延も困難である。

その他、高飽和磁束密度磁気ヘッドコア材として、特開
昭５７−１０１６５２号公報等に、Ｓｉを３〜１４％の
範囲で含有するＦｅ−５ｉ−Ｃｒ合金、さらにはＡＩ。

Ｍｏ、　Ｗ、　Ｍｎ等の各種元素を添加した合金が開示
されている。

しかしながら上記の合金は、耐食性は高いけれども、Ｃ
ｒの添加により、磁歪を小さくするＳｉｉが増大するの
で、合金自体が脆化し、熱間圧延が困難になる。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、高飽
和磁束密度で、樹脂モールドした後においても交流で高
透磁率を示し、また耐食性および耐摩耗性に優れ、しか
も熱間加工性にも冨む磁気ヘッドコア用磁性合金を、そ
の製造方法と共に提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明の要旨構成は次のとおりである。

（１）　　Ｓｔ　：　７．５〜９．５ｗｔ％（以下単に
％で示す）、Ｍｎ　：　０．１〜１％、 Ｃｒ：２〜８％および Ｔｉ　：　０．０５〜０．６％ を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、かつ内部
組織の６０％以上が＾２相からなる磁気ヘッドコア用磁
性合金（第１発明）。

（２）第１発明の組成にさらにＮｉを１０％以下の範囲
で含有させた磁気ヘッドコア用磁性合金（第２発明）。

（３）第１または第２発明の組成にさらにＶを２％以下
の範囲で含有させた磁気ヘッドコア用磁性合金（第３発
明）。

（４）第１、第２または第３発明の組成にさらにＺｒ＋
Ｓｍ、　ＣｅおよびＮｄのうちから選んだ一種または二
種以上を０．６％以下の範囲で含有させた磁気ヘッドコ
ア用磁性合金（第４発明）。

（５）第１、第２、第３または第４発明の組成になる合
金を、８００〜１２００℃の温度範囲で熱処理したのち
、一旦３００℃以下まで冷却し、ついで再度８００〜１
２００℃の温度範囲で熱処理することからなる磁気ヘッ
ドコア用磁性合金の製造方法（第５発明）。

この発明では、適量のＣｒを含有するので良好な耐食性
が得られる。

また、Ｃｒ添加合金においても磁歪を低減するのに十分
な量のＳｔを含有しているので、樹脂モールド後におけ
る透磁率の劣化を防止できる。

さらにこの発明では、ＳｉリッチのＦｅ−５ｉ　−Ｃｒ
系にＭｎおよびＴｉを添加することにより、６０％以上
の圧下率での熱間圧延が可能となる。

しかも、従来はＳｉ：５．９％未満までしか熱間圧延が
できなかったけれども、この発明ではＳｉ　：　９．５
％程度までの熱間圧延が可能となる。

加えて、主組織をＡ２相としたことにより、−層効果的
に磁歪を低減でき、ひいては樹脂モールド後においても
透磁率が劣化することはない。

かくして飽和磁束密度および樹脂モールド後の交流での
透磁率は勿論、耐食性および耐摩耗性、さらには加工性
が有利に改善されるのである。

（作　用） この発明において、磁気ヘッドコア用磁性合金の成分組
成を上記の範囲に限定した理由は次のとおりである。

Ｓｉ　：　７．５〜９．５％ Ｓｉを上記の範囲に限定したのは、Ｃｒを添加した場合
にはこの範囲で磁歪が小さくなるからである。

すなわちＳｉが７．５％に満たなかったり、または９．
５％を超えると、磁歪が大きくなり、ひいては樹脂モー
ルドした後の透磁率が低下するため、Ｓｉは７．５〜９
，５％好ましくは７．８〜９．０％の範囲に限定した。

Ｍｎ　：　０．１〜１％ Ｍｎが０．１％に満たないと熱間加工性向上効果に乏し
く、一方１％を超えると磁気特性の劣化を招くので、Ｍ
ｎは０．１〜１％好ましくは０．２〜０．８％の範囲に
限定した。

Ｃｒ：２〜８％ Ｃｒが２％未満では十分な耐食性が得られず、−方８％
を超えるとＳｉ量との兼ね合いで、１．２Ｔ以上の高飽
和磁束密度が得られないだけでな（、磁歪が大きくなり
樹脂モールドした後の透磁率が低下するので、Ｃｒは２
〜８％好ましくは３〜７％の範囲に限定した。

Ｔｉ　：　０．０５〜０．６％ Ｔｉが０．０５％に満たないと熱間加工性向上効果に乏
しく、一方０．６％を超えると熱間加工性と磁気特性が
逆に劣化するので、Ｔｉは０．０５〜０．６％好ましく
は０６１〜０．５％の範囲に限定した。

この発明では、上記した成分の他、以下に示す成分を単
独または複合して添加することができる。

Ｎｉ　：　１０％以下 Ｎｉは、保磁力の低減に有効に寄与するが、含有量が１
０％を超えると熱間加工性が劣化するので、１０％以下
（好ましくは０．０５％以上）の範囲で添加するものと
した。

Ｖ；２％以下 ■は熱間加工性および磁気特性の向上に有効に寄与する
が、含有量が２％を超えるとかえって磁気特性および熱
間加工性の劣化を招くので、２％以下（好ましくは０．
１％以上）の範囲で添加するものとした。

Ｚｒ、　Ｓｍ、　Ｃｅおよび／またはＮｄ　：　０．６
％以下Ｚｒ、　Ｓｎ＋、　ＣｅおよびＮｄはいずれも、
熱間加工性の向上に有用な元素である。しかしながら０
．６％を超えると、熱間加工性のみならず磁気特性が劣
化するので、単独使用または併用いずれの場合において
も０．６％以下（好ましくは０．０５％以上）の範囲で
添加するものとした。

次に、この発明の製造方法について説明する。

まず上記の好適成分組成になるインゴットを、真空中ま
たは＾ｒ等の不活性ガス雰囲気中にて、高周波数誘導炉
等で溶解鋳造する。

ついで、鋳造組織の破壊を目的として、８００〜１２０
０’Ｃ程度の温度範囲にて熱間圧延等の熱間加工を施す
ことが好ましい。この際、加工雰囲気は空気中でよい、
また、圧下率は１バス６０〜９０％が可能となる。そし
て、通常は１５０〜２００　ｍｍから１〜１０Ｍまで圧
延する。

その後、この発明に従う２段階熱処理を行う。

すなわち、まず８００〜１２００℃の温度にて熱処理を
施す。これにより圧延組繊が消滅し、再結晶化する。こ
のとき結晶粒径は０．５〜１．０価程度となる。なおこ
の熱処理時間は１分間〜１０時間程度とする。また熱処
理雲囲気は、真空中または不活性雰囲気中とする。

次に、この合金相の安定化に必要な所定温度である３０
０℃以下好ましくは室温まで冷却したのち、第２段目の
熱処理を施す。

ここに第２段目の熱処理温度は、後述するＡ、相温度範
囲で行うことが肝要である。これは以下の理由による。

すなわちこの発明の合金は、規則−不規則変態をするが
、規則格子としてはＤｏ３型（４００〜６００℃にて安
定な相）や８ｇ型（６００〜８００℃にて安定な相）が
存在し、一方不規則格子としてはへ２型が知られている
。

そして、この発明の合金組成では、これらの相のうち、
ＤＯ３型およびＢ２型の規則格子が存在すると磁歪が大
きくなり、樹脂モールドした後の透磁率が低下する。

それ故、この発明の合金組成では、Ａ２型の相の温度範
囲である８００〜１２００℃で第２段目の熱処理を行な
うことにしたのである。

ここに内部組織は、Ａ２相の割合を６０％以上とする必
要がある。というのはＡ２相が６０％に満たない換言す
ればＤＯ３相やＢ！相が４０％以上になると、上記の磁
歪低減効果が望み難いからである。

このとき熱処理時間は１分間〜ｌＯ時間が好ましく、ま
た雰囲気は前記のとおり、真空中あるいは不活性雰囲気
中が好ましい。

かくしてこの発明に従う実質的にｂｃｃ構造になる磁性
合金が得られるのである。

さてかかる合金は一般に０．５〜１０ｍｍ程度の厚さと
して用いられ、結晶粒径は０．５〜１．２Ｍ程度である
。

また飽和磁束密度Ｂ＋ｓｔは１．２以上、１ｋｔｌｚで
の透磁率μｉａｃは４０００以上を示す。

さらに、保磁力Ｈｃは０．２０ｅ以下、キュリー点は６
００℃以上である。

さて上記の合金を素材としてヘッドコアを製造するには
、次の要領で行う。

まず上記の合金を素材を、砥石研削や超音波加工法、ワ
イヤー放電加工法などにより、所定のコア形状に加工す
る。その後好ましくは歪取り焼鈍を施す。

ついで巻線を施したのち、ホルダー組み込み、ギャップ
面加工、ギャップ材の挿入（例えば（反厚３０μ僧程度
のＴｌｆｇ等）を行う。

そしてシールドケースに挿入し、樹脂にて注型モールド
する。その後先端をＲ研磨する。

なお、この発明は上記したような板材の他、薄膜等であ
ってもよく、その際には、上記の板材をそのままスパッ
タ等によりＰＶＤ　ＩＩｆＪとしてもよい。

また上記の例では、予めＡ２相とした素材からヘッドコ
アを作製する場合について説明したが、２段階熱処理前
に所定のコア形状に成形し、その後に２段階熱処理を施
すことによって、内部組織をＡｔ相とすると共に、歪取
りを併せて行うこともできる。

（実施例） 実装ＪＬＬ Ｓｉ　：　８．１％、Ｍｎ：０．５％、Ｃｒ：４．８％
およびＴｉ；０．２％を含み、残部は実質的にＦｅの組
成になる合金を、真空雰囲気下の高周波誘導炉にて溶解
鋳造し、１０ｋｇのインゴットを得た。

次に１２００℃にて、インゴットを１ｆｆＩＩ１１厚ま
で熱間圧延した。このとき１パスの圧下率は９０％とし
た。

その後、研削にて、板厚を０．１−とした。

さらに、超音波加工にて外径１０ｍｍ、内径６ｍｍの０
リングに打抜きした。

その後、真空中にて１１００℃、５時間の第１段熱処理
を行ってから、室温まで冷却した。

ついで同じく真空中にて、１０００″Ｃの温度に５時間
保持する第２段の熱処理を行った。

かくして得られた試料につき、ＬＣＲメーターにて、交
流での透磁率（μｉｍｃ）の測定を行った。

測定磁界は１０　ｍＯｅ、周波数は１　ｋＨｚとした。

さらに、Ｂ−Ｈトレーサーにて直流での保磁力（Ｈｃ）
の測定と、振動式磁力計にて飽和磁束密度（Ｂ、、）の
測定を行った。

各磁気特性の測定後、エポキシ樹脂にて樹脂モールドを
行い、樹脂モールド前の特性と比較した。

使用した樹脂は２液系のエポキシ樹脂で、この樹脂と試
料を鋳型に注入後、１００℃にて、３時間保持して硬化
させ、各磁気特性を測定した。

第１図に、第２段の熱処理温度と樹脂モールド前後のμ
Ｉｎｃとの関係を示す。　なおｏｏ、、　ＢＺ＋　ａｚ
相析出温度は同図に併記したとおりである。

ここに第２段の熱処理温度を１０００″Ｃとした場合は
、 Ｂ□　：　　１．４８　Ｔ μ、、ｃ：　　７．５００　（モールド後）Ｈｃ　　　
：　　０．０６０ｅ と優れた磁気特性が得られた。なお平均結晶粒径は０．
８　ｒｒｔｍであった。

裏皇拠ｌ 実施例１の合金のうち、熱処理温度１０００℃のものに
ついて磁気ヘッドコアを作製し、電磁変換特性を測定し
た。

磁気ヘッドの作製に際しては、上記のインゴットを熱間
圧延により３皿厚としたのち、研削加工によりＣ型コア
を作製した。

ついで、これに巻線を施し、ホルダー組み込み、ギャン
プ面加工、ギャップ材の挿入（板厚３０μ−のＴｉ箔）
を行なってから、シールドケースに挿入し、樹脂にて注
型モールドした。その後、先端をＲ研磨した。

第２図に、得られた磁気ヘッドコアを用いて、保磁力４
００００ｅの磁気カードに書込みを行ったときの、電磁
変換特性について調査した結果を示す。

なお同図には、センダストおよびアモルファス合金につ
いての調査結果も併せて示す。

同図より明らかなように、この発明に従い得られた磁気
ヘッドコアは、従来のセンダストおよびアモルファス合
金に比較して優れた電磁変換特性をそなえている。

また耐摩耗性試験として、磁気ヘッドをカードリーグに
実装し磁気カードをパスさせて、磁気ヘッドの摩耗量を
測定した。

その結果、摩耗量は２　ａｍ　／２０ｘｌＯ’バスと掻
めて小さいものであった。

夫施■ユ 実施例１と同様にして、表２に示される組成の合金を作
製した。

ただし、第２段目の熱処理温度は９００〜１０００℃と
した。また１バスの圧下率は６０〜９０％とした。

表２に、樹脂モールド前後におけるμ＝ａｃ＋　Ｂｍｓ
およびｔｌｃ値について調べた結果を示す。

また同表には、相対温度６５℃１相対湿度９５％に１０
００時間さらしたときの耐食性についての調査結果も併
記する。ただし、その評価は下記のとおりである。

Ｏ：変化なし　　　×：着色 さらに同表には、熱間加工性を下記の基準で評価した。

◎：１パスの圧下率：９０％以上で割れなし○：１バス
の圧化率：８０％以上で割れなしΔ：１パスの圧死率ニ
ア０％以上で割れなし×：ｌパスの圧死率：６０％未満
で割れ発生同表より明らかなように、この発明に従い得
られた合金は、樹脂モールド前後において、優れた磁気
特性を示すだけでなく、耐食性および熱間加工性にも優
れていた。

さらに表２におけるＮａ　１　（Ｓｉ　：　８．５％、
Ｍｎ：０．５％、Ｃｒ：５．２％、Ｔｉ：０．２％）と
Ｎｏ、２の試料（Ｓｔ　：６．９％、Ｍｎ：０．５％、
Ｃｒ：３．５％、Ｔｉ：０．２％）の合金から、実施例
２と同様にして磁気ヘッドを作製し、電磁変換特性につ
いて調べた。ここに比較のため、磁気ヘッドのリード側
のトラック幅は１゜２．３Ｍのものを作製した。

なおかかる試料の特性は、以下のとおりであった。

ＮａＩＮα２ Ｂ□（Ｔ）　　：　　　　　１．４４　　　　　１．５
７μｉｓｃ　　　：　　　　　６，５００　　　　　２
．５００（モールド後） Ｈｃ　（Ｏｅ）　　：　　　　０．０７　　　　０．２
２各磁気ヘツドにおける飽和時の再生電圧とトラック幅
との関係を第３図に示す。

同図から明らかなように、この発明に従うＮα１はトラ
ック幅の如何にかかわらず十分な再生電圧が得られたけ
れども、Ｎα２ではトラック幅が３　＋ｎｍと比較的大
きい場合は、比較的高い再生電圧が得られたけれども、
トラック幅が１〜２＋＋＋ｍと小さな場合には十分な再
生電圧は得られなかった。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、高飽和磁束密度で、樹脂モ
ールド後においても交流で高透磁率を示し、また耐食性
および耐摩耗性に優れ、しかも熱間加工性にも富む磁気
ヘッドコア用磁性合金を得るとこができる。

この点今少し具体的に述べると、従来の磁気ヘッドコア
材の最大の飽和磁束密度は、アモルファス合金の１．０
５Ｔ程度であることから、最大の記録媒体保磁力は３５
０００ｅ程度であったのに対し、この発明の合金では、
飽和磁束密度が１．２Ｔ以上であるので、記録媒体の保
磁力は５００００ｅまで書き込みが可能になり、従来書
き込みが不可能であった記録媒体を用いた磁気カードが
実用化できる。

さらにこの合金をターゲツト材にして、ＰＶＤにて磁性
膜を作製すると、＋１００用の旧Ｇヘッド、垂直磁気記
録用の磁気ヘッドへの応用も可能になり、高密度記録も
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２段目熱処理温度と透磁率（μ、１ｏ）と
の関係を示したグラフ、 第２図は、書き込み電流と電磁変換特性との関係を示し
たグラフ、 第３図は、トラック幅と再生電圧との関係を示したグラ
フである。 第１図 第二段目輌仏壇２度じＣ） 第２図 第３図 １　　　　　２ リードイ則トラヅク小晶　Ｃｍｍ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｓｉ：７．５〜９．５ｗｔ％、 Ｍｎ：０．１〜１ｗｔ％、 Ｃｒ：２〜８ｗｔ％および Ｔｉ：０．０５〜０．６ｗｔ％ を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、かつ内部
   組織の６０％以上がＡ＿２相からなる磁気ヘッドコア用
   磁性合金。
2. ２．請求項１において、さらにＮｉを１０ｗｔ％以下の
   範囲で含有してなる磁気ヘッドコア用磁性合金。
3. ３．請求項１または２において、さらにＶを２ｗｔ％以
   下の範囲で含有してなる磁気ヘッドコア用磁性合金。
4. ４．請求項１，２または３において、さらにＺｒ，Ｓｍ
   ，ＣｅおよびＮｄのうちから選んだ一種または二種以上
   を０．６ｗｔ％以下の範囲で含有してなる磁気ヘッドコ
   ア用磁性合金。
5. ５．請求項１，２，３または４に記載の組成になる合金
   を、８００〜１２００℃の温度範囲で熱処理したのち、
   一旦３００℃以下まで冷却し、ついで再度８００〜１２
   ００℃の温度範囲で熱処理することを特徴とする磁気ヘ
   ッドコア用磁性合金の製造方法。