JPH0359978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は非結晶質磁性合金にかかり、特に金属
−金属系であつて、耐摩耗性に優れ、飽和磁化の
大きな非晶質磁性合金を提供しようとするもので
ある。 近年、非晶質合金に関する研究が盛んになり、
特に遷移金属Coを主成分とするものは、磁歪が
小さく、結晶磁気異方性がないため、優れた軟磁
気特性を有し、その応用が注目を集めている。 従来の非晶質合金はFe，Coなどの遷移金属と
半金属Ｂ，Si，Ｐ，Ｃよりなるものであつたが、
最近この半金属のかわりにZr，Ta，Tiなどの金
属を用いたものも非晶質化することが知られるよ
うになつて来た。 特にCo−Nbを主成分とする非晶質合金は、磁
歪の調節が容易なため高飽和磁束密度Bsを有す
る磁歪零組成が得られ、かつ耐摩耗耐蝕性に優れ
ている（特願昭55−164978号）。また、Co−Zrを
主成分とするものは、磁歪を零にする調節はMo
とかCrを大量に添加するため、Bsを低下させて
いるが、結晶化温度が高いという長所を有してい
ることが知られている。 しかしながら、こらの非晶質合金を用いて、た
とえばVTR用磁気ヘツド等を作製しようとする
場合上述の金属−金属系非晶質材料でも磁気テー
プ摺動による耐摩耗性にまだ問題がある。すなわ
ち、これら金属−金属系非晶質材料は、金属−半
金属非晶質材料や従来のセンダスト材よりも耐摩
耗性において優れているが、現用VTR用磁気ヘ
ツド材のフエライトよりも耐摩耗特性が劣る。た
だ、磁気ヘツドの構成を工夫して耐摩耗特性の優
れたセラミツクもしくはフエライトなどで非晶質
合金をはさむサンドイツチ構造をとれば、実用上
の問題はほぼ解決されることが判明したものの
（特願昭56−188672号、同56−21283号）、材料的
にはフエライトとと同等の耐摩耗性を有する軟磁
性材料はまだ得られていなかつた。 本発明はこれらの金属−金属系非晶質合金材の
耐摩耗特性をさらに改善し、フエライトと同等の
耐摩耗性と、フエライトを上回る飽和磁化Bsを
有する非晶質磁性合金を提供することを目的とす
るものである。 発明者らは、実験の結果、上述の金属−金属系
非晶質合金にRuおよびReを添加含有させたと
き、はじめてフエライトと同等の耐摩耗性が得ら
れることを発見した。望ましい組成は基本的には
次式で示されるものである。 Co_aT_bT′_p ……(1) ただし Ｔは、NbおよびTaのうちの１種、もしくは
Nb，Ta，Zrのうちの２種以上の組合せ。 T′は、RuおよびReのうちのいずれか一方また
は両方。 75≦ａ＜94 ６≦ｂ≦20 0.1＝≦ｃ≦５ ａ＋ｂ＋ｃ＝100 で、元素ＴのZrは４原子％以下である。 このうちａ＜94，かつ６≦ｂは非晶質化するの
に必要な条件である。 またZrが４原子％以下であることは、後述す
るように磁歪を小さくして磁気ヘツドの摺動ノイ
ズを抑える為に必要であり、同時に良好な耐蝕性
を得るのに必要な条件であつて、第１表に示した
非晶質合金の耐蝕性試験の一例より明かである。
耐蝕試験は厚さ5μmの非晶質合金膜を蒸留水中に
24時間浸漬して、その変色具合により耐蝕性の評
価を行なつている。

【表】 75≦ａ，ｂ≦20は、この非晶質合金の飽和磁化
がフエライトのそれより高くなるために必要な条
件である。磁気ヘツドの記録特性はヘツド用磁性
材の飽和磁化でほぼ決まるため、従来材料のフエ
ライトを記録特性で上回るにはこの条件が不可欠
である。 0.1≦ｃは耐摩耗特性改善に最低限必要な条件
であり、ｃ≦５はやはり飽和磁化等の磁気特性を
劣化させないために必要な条件である。 次に、磁歪定数λを考慮した場合の好ましい組
成について説明する。 Co−Zr系の非晶質合金は磁歪が正であるため、
磁気ヘツドに用いた時摺動ノイズが発生しない条
件である。磁歪定数λが10^-6よりも小さいほぼ零
の磁歪組成を得るためには、Ni，Cr，Mo，Ｗな
どを約10％ほど添加含有させなけれればならな
い。一方、Co−Nb（Ta）系非晶質合金は磁歪が
わずかに負であるため、Fe，Mnなどを約２％ほ
ど添加することにより零磁歪を示す。したがつ
て、もしNb（Ta）とZrの三元素を適当に組合せ
れば必ずしもＭ＝Ni，Cr，Mo，ＷまたはM′＝
Fe，Mnを用いなくても、磁歪零の組成を得るこ
とができる。以上より、実質的にほぼ零磁歪とみ
なせる磁歪定数λが10^-6よりも小さく、かつ耐摩
耗性が良好な金属−金属系非晶質合金を得るため
には次の条件を満足することが望ましい。 Co_aT_bT′_pM_aM′_p ……(2) ただしＴ，T′およびａ，ｂ，ｃは組成式(1)に
おけるものと同じ。 ＭはNi，Cr，MoおよびＷのうちの１種もしく
は２種以上の組合せ。 M′はFeおよびMnのうちのいずれか一方また
は両方。 ここで、元素Ｍ，M′については、いずれか一
方のみを必ず含み、ｄ，ｅはそれぞれ ０≦ｄ≦12 ０≦ｅ≦３ かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝100 である。 第１図はスパツタ法により作製した非晶質合金
（Co₈₆Nb₁₂Ru₂）_100-xTMx（ただしTM＝Fe，Mn，
Zr，Ｘ＝０〜４）薄膜の、TMの種類ならびに量
と磁歪定数λとの関係の一例を示す。この実験結
果より、Co−Nb系で磁歪定数が実質的に零もし
くはそれに近いとみなし得る10^-6以下の値を得る
ためには、Zr量Ｘ、及びM′＝Fe，Mn量ｅ（第１
図ではｘで示される）は ０＜Ｘ≦４、 ０＜ｅ≦３である。 である。同様にｄ≦12なる条件も磁歪λを10^-6以
下とするために必要な条件である。 組成式(2)において、ＭのうちNiには比較的Bs
を低下させにくい特徴があり、Mo，Ｗは結晶化
温度を上昇させ、Crは耐蝕性を向上させる特徴
を有するので、必要に応じて添加含有させれば効
果的である。また、Fe，Mnは、Bsを上昇させる
という好ましい効果をもつ。 以上の金属−金属系非晶質合金のうち一般的に
は、Co−Nb系が零磁歪組成ではもつとも高いBs
を有する特徴がある。一方、耐蝕性に関しては
Co−Nb，Co−Ta系が優れているが、Co−Zrは
耐蝕性はよくない。Co−Zr系で耐蝕性をもたせ
るためには、Cr，または、NbならびにTaのうち
の１種もしくは２種以上を適当量添加含有させる
必要がある。すなわち、(1)式における第２成分と
して、Zrは単独ではなく、必ずNbあるいはTaと
併用する。 以下に、特に好ましい組成について説明する。 Co−Ta系はTaが高価であるだけでなく、この
系はCo−Zr，Co−Nb系に比べて非晶質状態で比
較的Bsが高いものを得るのが困難である点と、
結晶化温度の高いものはCo−Zr系で得られる点
とを考慮すると、Co−NbもしくはCo−Nb−Zr
の混合系の方が、Co−Ta系に比べて、耐摩耗特
性においてフエライトとほぼ同等で、かつ耐蝕性
をも備え、フエライトを上回るBsを有するもの
として望ましいことがわかつた。 次に、(1)式におけるNbの量ｂの上限値、ｂ≦
20は、フエライトの飽和磁化の値を上回るための
条件に過ぎないが、これに対して、メタル系磁気
ヘツド材として、記録特性においてフエライトと
比べて有意な差を持つためには、より高い飽和磁
化の値が必要である。すなわち、フエライトの５
〜6kGを十分上回るBs≧8kGを得ることが要求さ
れるが、そのためのNbの量の上限値は以下の通
りであつた。 第２図はほぼ磁歪零である（Co₉₇Fe₂Ru₁）_100-x
Nbx（ただしＸ＝７〜24）および（Co₉₇Fe₂Ru₁）_{1
００−ｘ}Nbx（ただしＸ＝７〜24）なる組成の非晶質
合金膜の室温における飽和磁化Bs（ガウス）を示
す。これより、メタル系磁気ヘツド材として望ま
しいBs＝8kGを確保するためには、Ｘ≦16であ
ることがわかる。又、Ru，Reの量が同じ原子百
分率であるなら、ReよりもRuの方が有利である
ことがわかる。 また(2)式によれば、Ｍの量ｄは０≦ｄ≦12であ
るが、これは磁歪定数を10^-6以下の値にするため
だけの条件である。これに対して飽和磁化に関
し、上述のように通常のメタル系磁気ヘツド材と
してより望ましい値すなわち、Bs＝≧8kGを得
るための条件について、以下に説明する。 第３図は非晶質合金膜（Co₈₈Nb₈Ru₂Fe₂）_100-x
Mx（ただしＭ＝Ni，Cr，Mo，W.X＝０〜10）
のＭの種類ならびにその量と飽和磁化Bsとの関
係を示す。第３図に示した結果よりわかるよう
に、Cr，Mo，Ｗについてはｄ≦８であることが
望ましい。一方Niは比較的Bsを低下させないが、
Ni添加量が増えるのに従つて磁歪定数が大幅に
負の方へ変化するので、磁歪定数λが−1x10^-6よ
り負にならないようにするには、やはりその添加
量も８原子以内にした方がよい。 以上の結果より、メタルテープ対応磁気ヘツド
用としてこの非晶質合金材を用いる場合(2)式を更
に限定した次の(3)式で表わされる組成が適してい
ることがわかる。 Co_aNb_b−_xZr_xT′_pM_dM′_p ……(3) 79≦ａ＜94 ６≦ｂ≦16 0.1≦ｃ≦５ ０≦ｄ≦８ ０≦ｅ≦３ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝100 ０＜ｘ≦４ （T′はRu，Reから選ばれる１種もしくは２種
の元素、 ＭはNi，Cr，Mo，Ｗから選ばれる１種もしく
は２種以上の元素、 M′はFe，Mnから選ばれる１種もしくは２種
の元素である。 ただし、Ｍ，M′については、いずれか一方の
みを必ず含むものとする。） ａの値の上限値は(1)式と同様である。下限値
は、(1)式によれば75原子％である。しかしながら
(3)式の場合は、４原子％高く79原子％である。そ
の理由は、(1)式の場合に比べてｂの上限値を４原
子％低くするため、それをCoにより補うことに
ある。つまり、Co、Nb、T′が必須成分であるこ
とから、NbとT′の合計量の最大値である21原子
％に対応して、Coの下限値を79原子％とする。 以下、本発明の実施例について説明を行う。 実施例 １ 第４図に示す形状のフエライトダミーヘツドチ
ツプ１の先端に金属−金属系非晶質材料を先端部
の厚さが30μmになるようスパツターして、非晶
質部２を形成し、これを用いて耐摩耗試験を行な
つた。ただし、耐摩耗試験は市販されている
VTRデツキを用い、温度40℃，相対湿度90％の
恒湿室中でCoドープγテープを相対速度5.6m／
秒で走行させ、50時間後の摩耗量を測定すること
により行なつた。 比較のため、液体超急冷法で作製した従来の金
属−半金属系非晶質合金やフエライト，センダス
トなどを、第５図に示す形状のダミーヘツドチツ
プに加工し、上述と同じ条件で耐摩耗試験をし
た。 いずれも、長さ１＝３mm，巾ｗ＝２mm，厚さｔ
＝40μm，先端部曲率半径ｒ＝2.5mmの寸法であつ
た。 摩耗試験の結果を第２表に示す。

【表】

【表】 上表の実験結果より、本発明の試料No.10〜17が
従来の非晶質合金やフエライト，センダストなど
にない優れた耐摩耗性をを示すことがわかる。 以上のように、本発明の非晶質磁性合金は、フ
エライトよりも飽和磁化Bsが高く、耐摩耗性が
他のメタル系軟磁性材料よりも高く、またフエラ
イトとほぼ同等の耐摩耗性を有するものである。
そして組成を更に限定すれば、耐蝕性に優れ、飽
和磁化Bsもきわめて高い磁性合金を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（Co₈₆Nb₁₂Ru₂）_100-xTMxの磁歪定数
λのTM（＝Zr，Fe，Mn）量依存性を示す図、
第２図は（Co₉₇Fe₂Ru₁）_100-xNbxおよび
（Co₉₇Fe₂Re₁）_100-xNbxのBsのNb量依存性を示す
図、第３図は（Co₈₈Nb₈Ru₂Fe₂）_100-dMdの飽和
磁化BsのＭ（＝Ni，Cr，Mo，Ｗ）量依存性を示
す図、第４図は本発明にかかる非晶質磁性合金を
耐摩耗性評価実験に用いたダミーヘツドチツプを
示す斜視図、第５図は比較用のダミーヘツドチツ
プの斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の式(1)で示される成分組成よりなること
   を特徴とする非結晶質磁性合金。 Co_aT_bT_p′ ……(1) ただし元素Ｔは Ｔ＝Nb，Ta の群より選ばれる１種もしくは Ｔ＝Nb，Ta，Zr の群より選ばれる２種以上の元素 T′は T′＝Ru，Re の群より選ばれる１種もしくは２種以上の元素で
   あつて、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ原子％で 75≦ａ＜94 ６≦ｂ≦20かつａ＋ｂ＋ｃ＝100 0.1≦ｃ≦５ であり、元素ＴのZrは４原子％以下である条件
   を満足するものとする。 ２ 下記の式(2)で示される成分組成よりなること
   を特徴とする非晶質磁性合金。 Co_aT_bT′_pM_dM′_e ……(2) ただし元素Ｔは Ｔ＝Nb，Ta の群より選ばれる１種もしくは Ｔ＝Nb，Ta，Zr の群より選ばれる２種以上の元素 元素T′は T′＝Ru，Re から選ばれる１種もしくは２種の元素 元素Ｍ，M′はいずれか一方のみが必ず含まれ、
   それぞれ、 Ｍ＝Ni，Cr，Mo，Ｗ M′＝Fe，Mn の群より選ばれる１種もしくは２種以上の元素で
   あつて、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ原子％で 75≦ａ＜94 ６≦ｂ＜20 0.1≦ｃ≦５ ０≦ｄ≦12 ０≦ｅ≦３ かつ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝100 であり、元素ＴのZrは４原子％以下である条件
   を満足するものとする。