JPH0439905A - Magnetically soft alloy film - Google Patents

Magnetically soft alloy film

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JPH0439905A
JPH0439905A JP2146791A JP14679190A JPH0439905A JP H0439905 A JPH0439905 A JP H0439905A JP 2146791 A JP2146791 A JP 2146791A JP 14679190 A JP14679190 A JP 14679190A JP H0439905 A JPH0439905 A JP H0439905A
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soft magnetic
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直也 長谷川
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Abstract

PURPOSE:To obtain this film whose coercive force is small, whose permeability is high, whose characteristic is thermally stable, whose saturation magnetic flux density is high and whose corrosionresistant property is good by a method wherein a metal film composed of fine crystals indicated by a specific formula is used. CONSTITUTION:A metal film indicated by the following is used: its compositional formula is indicated by FeaXdMeCf (where X is one or more kinds of elements out of Y, Ru, Ir, Rh and N or their mixture, M is at least one or more kinds of metal elements out of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W or their mixture and its compositional ratio of a, d, e and f satisfies a relationship of 50<=a<=95, 0.5<=d<=10, 2<=e<=25, 0.5<=f<=25 in terms of atomic % and a+d+e+f=100); its texture is composed of fine crystal particles at an average crystal particle size of 0.08mum or lower; and its one part contains a crystal phase of a carbide of the elements of M.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、磁気ヘッド等に適した軟磁性合金膜に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a soft magnetic alloy film suitable for magnetic heads and the like.

(従来の技術〕 磁気記録の分野においては、記録密度を高めるために磁
気テープ等の記録媒体の高保磁力化が推進されているが
、それに対応する磁気ヘッドの材料として飽和磁束密度
(B s)の高いものが要求されている。
(Prior Art) In the field of magnetic recording, increasing the coercive force of recording media such as magnetic tapes is being promoted in order to increase the recording density. A high level of quality is required.

従来の高飽和磁束密度の軟磁性材料(膜)として、F 
e−5i−A I合金(センダスト)が代表的なもので
あるが、近年、強磁性金属元素であるCoを主体とする
非晶質の合金膜が開発されている。
As a conventional soft magnetic material (film) with high saturation magnetic flux density, F
The e-5i-A I alloy (Sendust) is a typical example, but in recent years, amorphous alloy films mainly containing Co, a ferromagnetic metal element, have been developed.

また最近の試みとして、Feを主成分とする微細結晶か
らなる合金膜(F e−C、F e−8i等)により、
Feの結晶磁気異方性の影響(軟磁性に対する悪影響)
を結晶の微細化により軽減し、高飽和磁束密度でかつ軟
磁気特性の優れた膜を得た例がある。
In addition, as a recent attempt, alloy films made of fine crystals mainly composed of Fe (Fe-C, Fe-8i, etc.)
Effect of magnetocrystalline anisotropy of Fe (adverse effect on soft magnetism)
There is an example in which a film with high saturation magnetic flux density and excellent soft magnetic properties was obtained by reducing this by making crystals finer.

[発明が解決しようとする課題] ところで、磁気ヘッドを組み込んだ装置は小型化、軽量
化する傾向にあり、移動に伴う振動にさらされたり、悪
環境のもとで使用されたりすることが多くなっている。
[Problem to be solved by the invention] Incidentally, devices incorporating magnetic heads tend to be smaller and lighter, and are often exposed to vibrations caused by movement or used in adverse environments. It has become.

そこで、磁気ヘッドには、磁気特性が優秀であって磁気
テープに対する耐摩耗性が優れていることは勿論、高湿
度雰囲気などの腐食性の雰囲気中での耐用性、すなわち
耐環境性や、耐振動性等が高いことが要求されている。
Therefore, magnetic heads must not only have excellent magnetic properties and wear resistance against magnetic tape, but also durability in corrosive atmospheres such as high humidity atmospheres, that is, environmental resistance, and durability. High vibration properties are required.

そのため、ギャップ形成やケースへの組み込み等をガラ
ス溶着で行うことが必要となり、磁気ヘッドの素材はヘ
ッドの製造工程におけるガラス溶着工程の高温に耐え得
ることが必要である。
Therefore, it is necessary to perform gap formation, assembly into a case, etc. by glass welding, and the material of the magnetic head needs to be able to withstand the high temperatures of the glass welding process in the head manufacturing process.

しかしながら、前記従来の軟磁性合金膜において、セン
ダストからなるものは、飽和磁束密度か約10000G
(ガウス)程度であり、今後−層の高密度化の要求に対
しては不充分である。また、Co系のアモルファス合金
膜では13000G以上の高い飽和磁束密度のものも得
られているが、従来のアモルファス合金の飽和磁束密度
を高くしようとすると、アモルファス形成元素であるT
I。
However, among the conventional soft magnetic alloy films, those made of sendust have a saturation magnetic flux density of about 10,000G.
(Gauss), which is insufficient to meet future demands for higher density layers. In addition, some Co-based amorphous alloy films have a high saturation magnetic flux density of 13,000 G or more, but when trying to increase the saturation magnetic flux density of conventional amorphous alloys, the amorphous forming element T
I.

Z r、Hf、N b、T a、M o、W等の添加量
を少なくする必要がある。ところがこれらの添加量を少
なくすると、アモルファス構造の安定性が低下し、ガラ
ス溶着に必要な温度(約5000C以上)には耐え得な
い問題がある。
It is necessary to reduce the amounts of Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, etc. added. However, when the amount of these additives is reduced, the stability of the amorphous structure decreases, and there is a problem that it cannot withstand the temperature (approximately 5000 C or more) required for glass welding.

更に、上述したFeを主成分とする微細結晶からなる合
金膜(F t−C、F e−5i等)は、高温で結晶成
長を起こし、軟磁気特性が劣化する(F e−Cの場合
、400°Cが最大)ために、やはりガラス溶着に適し
たものとは言い難い。
Furthermore, the alloy films (Ft-C, Fe-5i, etc.) made of fine crystals mainly composed of Fe described above undergo crystal growth at high temperatures, resulting in deterioration of soft magnetic properties (in the case of Fe-C). , 400°C (maximum), it is still difficult to say that it is suitable for glass welding.

このような背景から本願発明者らは、特願平l−278
220号などにおいて、前記の問題を解決した軟磁性合
金膜を特許出願している。
Against this background, the inventors of the present invention have proposed patent application No. 1-278
No. 220, etc., patent applications have been filed for soft magnetic alloy films that solve the above-mentioned problems.

特願平1−278220号明細書において特許出願して
いる軟磁性合金膜の1つは、組成式が、FexMeCd
で示され、組成比1は原子%で50〜96、Cは2〜3
0.dは0.5〜25、a+c十d−100なる関係を
満足するものであった。
One of the soft magnetic alloy films for which a patent application has been filed in Japanese Patent Application No. 1-278220 has a compositional formula of FexMeCd.
The composition ratio 1 is 50 to 96 atomic %, and C is 2 to 3
0. d satisfies the relationship: 0.5 to 25, a+c+d-100.

また、他の1つは、組成式がFeiTbMcCdで示さ
れ、組成比aは原子%で5o〜96、bは0.1−10
、Cは2−30.dは0.5−25、a+b+c+d−
100なる関係を満足するものであった。
In addition, the other one has a compositional formula of FeiTbMcCd, the compositional ratio a is 5o to 96 atomic %, and b is 0.1 to 10
, C is 2-30. d is 0.5-25, a+b+c+d-
This satisfied the relationship 100.

この特許出願で提供した軟磁性合金膜は、一部組酸のも
のは15000G以上の高い飽和磁束密度を有し、従来
の各種材料に比較すると高い熱安定性を備え、通常の使
用環境下では十分な耐食性と耐環境性を有しているが、
Feを主成分とするために、悪環境下で使用された場合
は変色あるいは発 を招くおそれがあった。
The soft magnetic alloy film provided in this patent application has a high saturation magnetic flux density of 15,000 G or more in the case of a partially assembled acid, and has high thermal stability compared to various conventional materials, and under normal usage environments. Although it has sufficient corrosion resistance and environmental resistance,
Since Fe is the main component, there is a risk of discoloration or development if used in adverse environments.

そこで本願発明者らは、前記耐食性を向上させる目的で
研究を重ねた結果、先に特許出願した組成の軟磁性合金
膜に0.5〜20原子%のCrを添加することで耐食性
を向上させ得ることを知見し、特願平2−63808号
明細書において耐食性に優れた軟磁性合金膜について特
許出願した。
Therefore, as a result of repeated research aimed at improving the corrosion resistance, the inventors of the present application improved the corrosion resistance by adding 0.5 to 20 at. After finding out that it could be obtained, he filed a patent application for a soft magnetic alloy film with excellent corrosion resistance in Japanese Patent Application No. 2-63808.

そして、更に本願発明者らは、この系の軟磁性合金膜の
耐食性を向上させるべく研究を進めた結果本願発明に至
った。
Further, the inventors of the present application conducted research to improve the corrosion resistance of this type of soft magnetic alloy film, and as a result, they arrived at the present invention.

本願発明は上述の課題を解決し、保磁力が小さく透磁率
が高く、その特性が熱的に安定であるとともに、高い飽
和磁束密度を示し、良好な耐食性を有する軟磁性合金膜
を提供することを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a soft magnetic alloy film that has low coercive force, high magnetic permeability, thermally stable characteristics, high saturation magnetic flux density, and good corrosion resistance. The purpose is to

[課題を解決するための手段] 請求項1に記載した発明は前記課題を解決するために、
組成式がFeaXdMeClで示され、XはY 、Ru
、 I r、Rh、Nのうち少なくとも1種以上からな
る元素またはその混合物、MはTi、Zr。
[Means for solving the problem] In order to solve the problem, the invention described in claim 1 has the following features:
The compositional formula is FeaXdMeCl, where X is Y, Ru
, I is an element consisting of at least one or more of r, Rh, and N, or a mixture thereof; M is Ti and Zr.

Hf、V 、N b、T a、Mo、Wのうち少なくと
も1種以上からなる金属元素又はその混合物であり、組
成比s、d、e、fは原子%で50≦1≦95.0.5
≦d≦1O12≦e≦25.0.5≦f≦25、a+d
十e+1−100なる関係を満足させるとともに、その
組織が基本的に平均結晶粒径0.08μm以下の微細な
結晶粒からなり、その一部に元素Mの炭化物の結晶相を
含むものである。
It is a metal element or a mixture thereof consisting of at least one of Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, and the composition ratios s, d, e, and f are 50≦1≦95.0 in atomic %. 5
≦d≦1O12≦e≦25.0.5≦f≦25, a+d
It satisfies the relationship 10e+1-100, and its structure basically consists of fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a part thereof contains a crystal phase of carbide of element M.

請求項2に記載した発明は前記課題を解決するタメニ、
組成式がFe*T  b  X  dM eCfで示さ
れ、TはCo、N iのうち少なくとも1種からなる金
属元素又はその混合物、XはY 、Ru、 I r。
The invention described in claim 2 has a solution to solve the above problem,
The compositional formula is shown as Fe*T b

Rh、Nのうち少なくとも1種以上からなる元素又はそ
の混合物、MはT i、 Z r、Hf、V 、N b
、T !、M o。
An element consisting of at least one of Rh and N, or a mixture thereof, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb
,T! , M o.

Wのうち、少なくとも1種からなる金属元素又はその混
合物であり、組成比i、b、d、e、fは原子%で50
≦a≦95.0.1≦b≦10.0.5≦d≦1O12
≦e≦25.0.5≦f≦25.1+b十d十e+1−
100なる関係を満足させるとともに、その組織が基本
的に平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒から
なり、その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むもので
ある。
A metal element consisting of at least one type of W or a mixture thereof, and the composition ratios i, b, d, e, f are 50 atomic %.
≦a≦95.0.1≦b≦10.0.5≦d≦1O12
≦e≦25.0.5≦f≦25.1+b10d10e+1-
The structure satisfies the relationship 100, and the structure basically consists of fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a part thereof includes a crystal phase of carbide of element M.

請求項3に記載した発明は前記課題を解決するために、
組成式Fe5CrcX dM eCfで示され、XはY
 、Ru、 I r、Rh、Nのうち少なくとも1種以
上からなる元素又はその混合物、MはTI。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 3 has the following features:
It is represented by the compositional formula Fe5CrcX dM eCf, where X is Y
, Ru, Ir, Rh, and a mixture thereof; M is TI.

Z r、HI、V 、N b、T !、MO,Wのうち
、少なくとも1種からなる金属元素又はその混合物であ
り、組成比s、c、d、*、fは原子%で50≦畠≦9
5.0.1≦e≦20.0.5≦d≦10.2≦e≦2
5.0.5≦f≦25、a+ c+ d+ e+ f=
 100なる関係を満足させるとともに、その組織が基
本的に平均結晶粒径0.08μ鳳以下の微細な結晶粒か
らなり、その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むもの
である。
Z r, HI, V, N b, T! , MO, and W, or a mixture thereof, and the composition ratio s, c, d, *, f is 50≦Hatake≦9 in atomic %.
5.0.1≦e≦20.0.5≦d≦10.2≦e≦2
5.0.5≦f≦25, a+ c+ d+ e+ f=
The structure satisfies the relationship 100, and the structure basically consists of fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a part thereof contains a crystal phase of carbide of element M.

請求項4Iこ記載した発明は前記課題を解決するために
、組成式Fe*T bcrcX dM eCfで示され
、TはCo、N iのうち少なくとも1種からなる金属
元素又はその混合物、XはY、Ru、Ir。
Claim 4I In order to solve the above problem, the described invention is represented by the composition formula Fe*T bcrcX dM eCf, where T is a metal element consisting of at least one of Co and Ni, or a mixture thereof, and , Ru, Ir.

Rh、Nのうち少なくとも1種以上からなる元素又ハソ
ノ混合物、MはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o。
An element or mixture of at least one of Rh and N, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
o.

Wのうち、少なくとも1種からなる金属元素又はその混
合物であり、組成比1 + b + C+ d l e
 + fは原子%で50≦1≦95.0.1≦b≦10
.0.1≦e≦20.0.5≦d≦10.2≦e≦25
.0.5≦1≦25、i+b+c+d+e+f= 10
0なる関係を満足させるとともに、その組織が基本的に
平均結晶粒径0.08μ鳳以下の微細な結晶粒からなり
、その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むものである
A metal element consisting of at least one type of W or a mixture thereof, with a composition ratio of 1 + b + C + d l e
+ f is atomic% 50≦1≦95.0.1≦b≦10
.. 0.1≦e≦20.0.5≦d≦10.2≦e≦25
.. 0.5≦1≦25, i+b+c+d+e+f=10
The structure satisfies the relationship 0, and the structure basically consists of fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a portion thereof includes a crystal phase of carbide of element M.

請求項5に記載した発明は前記課題を解決するために、
請求項1,2.3又は4に記載の組織が平均結晶粒径0
.08μ膳以下の微細な結晶粒と非晶質相との混在した
組織であり、その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含む
ものである。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 5 has the following features:
The structure according to claim 1, 2.3 or 4 has an average grain size of 0.
.. It has a structure in which fine crystal grains of 0.8 μm or less and an amorphous phase are mixed, and a part thereof includes a crystal phase of carbide of element M.

以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

前記合金膜の生成方法としては、合金膜をス、(ツタ装
置、蒸着装置等の薄膜形成装置により作製する方法を採
用することかできる。スパッタ装置としては、RF2極
スパッタ、DCスバ・ツタ、マグネトロンスパッタ、3
極スパツタ、イオンビームスパッタ、対向ターゲット式
スパッタ、等の既存のものを使用することができる。
As a method for producing the alloy film, a method may be adopted in which the alloy film is produced using a thin film forming apparatus such as a sputtering apparatus or a vapor deposition apparatus. Examples of the sputtering apparatus include RF bipolar sputtering, DC sputtering, Magnetron sputter, 3
Existing sputtering methods such as polar sputtering, ion beam sputtering, and facing target sputtering can be used.

まI;、Cを膜中に添加する方法としては、ターゲツト
板上にグラフフィトのペレットを配置して複合ターゲッ
トとし、これをスパッタする方法、あるいは、Cを含ま
ないターゲット(F e−X−M系あるいはF e−T
 −X−M系等)を用い、Ar等の不活性ガス中にメタ
ン(c H4)等の炭化水素ガスを混合したガス雰囲気
でスパッタする反応性スパッタ法等を用いることができ
、特に反応性スパッタ法では膜中のC濃度の制御が容易
であるので所望のC濃度の優れた膜を得ることができる
。更に、窒素を膜中に添加する方法としては、(Ar十
N、)ガス中でスパッタする方法を用いることができる
However, as a method of adding C to the film, there is a method of placing graphite pellets on a target plate to form a composite target and sputtering this, or a method of sputtering a composite target that does not contain C (Fe-X- M series or F e-T
-X-M system, etc.) and sputtering in a gas atmosphere containing a mixture of a hydrocarbon gas such as methane (C H4) in an inert gas such as Ar, etc. can be used. Since the sputtering method allows easy control of the C concentration in the film, a film with an excellent desired C concentration can be obtained. Further, as a method for adding nitrogen into the film, a method of sputtering in (Ar+N) gas can be used.

膜中の窒素濃度を調整するには、(A r十N 2)ガ
ス中のN2濃度(N z/ A r十N 2の値)を変
えることによって制御することができる。
The nitrogen concentration in the film can be adjusted by changing the N2 concentration (Nz/ArN2 value) in the (ArN2) gas.

このようにして作製したままの膜はアモルファス相をか
なりの割合で含んだものであり、不安定であるので、4
00〜700℃程度に加熱する熱処理を施すことによっ
て微結晶を析出させる。そして、この熱処理を無磁場、
静磁場中あるいは回転磁場中で行うことにより、優れた
軟磁気特性が得られる。また、この熱処理は磁気ヘッド
の製造工程におけるガラス溶着工程と兼ねて行うことが
できる。
The film as produced in this way contains a considerable proportion of amorphous phase and is unstable.
Microcrystals are precipitated by heat treatment at a temperature of about 00 to 700°C. This heat treatment is then carried out without a magnetic field.
Excellent soft magnetic properties can be obtained by performing the process in a static magnetic field or a rotating magnetic field. Further, this heat treatment can be performed concurrently with the glass welding step in the manufacturing process of the magnetic head.

なお、前記微結晶の析出工程は、完全に行なわれる必要
はなく、微結晶が相当数(好ましくは5つ%以上)析出
していれば良いので、アモルファス成分が一部残留して
いても差し支えなく、残留したアモルファス成分が特性
向上の障害となることはない。
Note that the step of precipitating the microcrystals does not need to be performed completely, and it is sufficient that a considerable number of microcrystals (preferably 5% or more) are precipitated, so there is no problem even if some amorphous components remain. Therefore, the remaining amorphous components do not become an obstacle to improving the properties.

以下に前記のように成分を限定した理由について述べる
The reason for limiting the components as described above will be described below.

Feは主成分であり、磁性を担う元素であって、少なく
ともフェライト(Bs=5000 G)以上の飽和磁束
密度を得るためには、2250%が必要である。また、
良好な軟磁気特性を得るためには、n≦95%でなけれ
ばならない。
Fe is the main component and is an element responsible for magnetism, and in order to obtain a saturation magnetic flux density at least higher than ferrite (Bs=5000 G), 2250% is required. Also,
In order to obtain good soft magnetic properties, n≦95% must be satisfied.

元素T(即ちCo、N i)は、磁歪の調整の目的で添
加する元素である。Fe−M−C膜の場合、熱処理温度
か低いと磁歪が正になり、熱処理温度が高いと磁歪が負
になる。高い熱処理温度(ガラス溶着温度)を必要とす
る場合、磁歪を正にする効果のあるNi、Coを適量添
加することにより、磁歪をほぼ零にすることができる。
Element T (ie, Co, Ni) is an element added for the purpose of adjusting magnetostriction. In the case of a Fe-MC film, the magnetostriction becomes positive when the heat treatment temperature is low, and the magnetostriction becomes negative when the heat treatment temperature is high. When a high heat treatment temperature (glass welding temperature) is required, the magnetostriction can be made almost zero by adding an appropriate amount of Ni or Co, which has the effect of making the magnetostriction positive.

なお、熱処理温度が適当な場合、元素Tの添加は特に必
要ないが、元素Tの添加は正の磁歪が+10−’今以上
まで大きくならないよう≦b≦10%としなくてはなら
ない。
Note that, if the heat treatment temperature is appropriate, addition of element T is not particularly necessary, but the addition of element T must be such that ≦b≦10% so that the positive magnetostriction does not increase beyond +10-'.

元素M(Ti、Z r、Hf、V、Nb、Tx、Mo)
は軟磁気特性を良好にするために必要であり、またCと
結合して炭化物の微細結晶を形成する。良好な軟磁気特
性を維持するためには、022%とする必要かめるが、
多すぎると飽和磁束密度が低下してしまうので、C≦2
5%とする必要がある。
Element M (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Tx, Mo)
is necessary to improve soft magnetic properties, and also combines with carbon to form fine carbide crystals. In order to maintain good soft magnetic properties, it is necessary to set it to 0.022%.
If it is too large, the saturation magnetic flux density will decrease, so C≦2
It needs to be 5%.

Cは軟磁気特性を良好にするため、及び、耐熱性を向上
させるために必要であり、Cは元素Mと結合して炭化物
の微細結晶を形成する。良好な軟磁気特性、及び、熱的
安定性を維持するためには、f≧0.5%とする必要が
あるが、多すぎると飽和磁束密度が低下してしまうので
、f≦25%とする必要がある。
C is necessary to improve soft magnetic properties and heat resistance, and C combines with element M to form fine crystals of carbide. In order to maintain good soft magnetic properties and thermal stability, it is necessary to set f≧0.5%, but if it is too large, the saturation magnetic flux density will decrease, so f≦25%. There is a need to.

元素Mの炭化物の微細結晶は磁壁のピンニングサイトと
して働き、透磁率の高周波特性を向上させる働きがある
とともに、膜中に均一に分散させることで、Feの微結
晶が熱処理により成長して軟磁性を損うことを防止する
働きがある。つまり、Feの結晶粒が成長して大きくな
ると結晶磁気異方性の悪影響が大きくなり、軟磁気特性
が悪化するが、元素Mの炭化物の微結晶がFeの粒成長
の障壁として働くことにより軟磁気特性の悪化を防止す
る。
The carbide microcrystals of element M act as pinning sites for the domain wall, improving the high-frequency characteristics of magnetic permeability, and by uniformly dispersing them in the film, Fe microcrystals grow through heat treatment, resulting in soft magnetic properties. It has the function of preventing damage to the In other words, as the crystal grains of Fe grow and become larger, the negative effect of magnetocrystalline anisotropy increases and the soft magnetic properties deteriorate. Prevents deterioration of magnetic properties.

以上説明のFeと元素Tと元素MとCの成分限定理由は
特願平1−278220号の場合と同等である。
The reasons for limiting the components of Fe, element T, element M, and C described above are the same as those in Japanese Patent Application No. 1-278220.

Crは耐食性を向上させるために添加する元素であるが
、C20,1%としなければ耐食性の改善効果が現れな
い。また、C〉20%とすると飽和磁束密度が低くなり
過ぎる(フェライト以下になる)ので好ましくない。
Cr is an element added to improve corrosion resistance, but the effect of improving corrosion resistance does not appear unless C20.1% is added. Further, when C>20%, the saturation magnetic flux density becomes too low (below ferrite), which is not preferable.

以上説明のCrの成分限定理由は特願平2−63808
号の場合と同等である。
The reason for limiting the Cr content explained above is in Japanese Patent Application No. 2-63808.
This is equivalent to the case of No.

元素X (Y 、Ru、 I t、Rh、N )は耐食
性を向上させるために添加する元素であるが、0.5%
以上添加しないと耐食性の改善効果は充分ではない。
Element X (Y, Ru, It, Rh, N) is an element added to improve corrosion resistance, but at 0.5%
If the above amount is not added, the effect of improving corrosion resistance will not be sufficient.

また、添加量が10%を越えると飽和磁束密度が低くな
り過ぎるとともに良好な軟磁気特性が得られなくなるの
で好ましくない。
Furthermore, if the amount added exceeds 10%, the saturation magnetic flux density becomes too low and good soft magnetic properties cannot be obtained, which is not preferable.

そして、金属組織が基本的に0−OSμm以下の微結晶
からなっているから、非晶質に比べて熱的安定性に優れ
ており、添加元素を少なくでき、飽和磁束密度を高くす
ることができる。
Since the metal structure basically consists of microcrystals with a size of 0-OS μm or less, it has superior thermal stability compared to amorphous materials, can reduce the amount of added elements, and can increase the saturation magnetic flux density. can.

[作用〕 上記軟磁性合金膜においては、その組織がFeに富む結
晶を主体とし、飽和磁束密度を低下させる成分の添加が
制限されているから、非晶質状態に比べ鉄原子1個あた
りの磁気モーメントおよびキュリー温度が高くなってお
り、高い飽和磁束密度か得られる。また、元素M及びC
か含まれているとともに、金属組織が微細な結晶粒から
なっており、結晶磁気異方性による軟磁性への悪影響が
軽減されるので、良好な軟磁気特性が得られる。
[Function] The structure of the soft magnetic alloy film is mainly composed of Fe-rich crystals, and the addition of components that reduce the saturation magnetic flux density is limited, so the amount per iron atom is smaller than that in the amorphous state. The magnetic moment and Curie temperature are high, resulting in a high saturation magnetic flux density. Also, elements M and C
In addition, the metal structure is made up of fine crystal grains, which reduces the adverse effect of magnetocrystalline anisotropy on soft magnetism, so that good soft magnetic properties can be obtained.

更に、元素Mの炭化物か析出してFeを主成分とする結
晶粒の成長を抑えるので、ガラス溶着工程において加熱
されても、結晶粒が粗大化することがない。更にまた、
Crを特定量添加し、更に必要に応じて元素Xを特定量
添加しているので耐食性が向上し、耐環境性に優れる。
Furthermore, since the carbide of element M precipitates and suppresses the growth of crystal grains mainly composed of Fe, the crystal grains do not become coarse even when heated in the glass welding process. Furthermore,
Since a specific amount of Cr is added and, if necessary, a specific amount of element X is added, corrosion resistance is improved and environmental resistance is excellent.

そして、従来の非晶質合金とは異なり、無磁場アニール
によっても充分に高い初透磁率が得られ、熱処理工程を
簡略化することかできる。
Unlike conventional amorphous alloys, a sufficiently high initial magnetic permeability can be obtained even by non-magnetic field annealing, and the heat treatment process can be simplified.

[実施例] (1)成膜 RF2極スパッタ装置を用いて、後記の第1表に示す組
成の合金膜を形成した。
[Example] (1) Film Formation An alloy film having a composition shown in Table 1 below was formed using an RF two-pole sputtering device.

使用したターゲットは、Feターゲット上にTa。The target used was Ta on Fe target.

Cr、Y 、Ru、 I r、N i、グラファイトの
各ペレットを適宜配置して構成した複合ターゲットを用
い、Arガス雰囲気中あるいはA r+ N 2ガス雰
囲気中でスパッタを行って膜厚5〜6μmの薄膜を形成
した。なお、合金膜中の窒素濃度の制御は(A r+N
2)ガス中のN2ガス濃度を制御して行った。
Sputtering is performed in an Ar gas atmosphere or an Ar+N gas atmosphere using a composite target composed of appropriately arranged pellets of Cr, Y, Ru, Ir, Ni, and graphite to form a film with a thickness of 5 to 6 μm. A thin film was formed. Note that the nitrogen concentration in the alloy film is controlled by (A r+N
2) The N2 gas concentration in the gas was controlled.

(2)熱処理 成膜後、550°Cで20分間保持するアニールを行っ
た。このアニールは静磁場中で実施した。
(2) Heat treatment After film formation, annealing was performed at 550°C for 20 minutes. This annealing was performed in a static magnetic field.

(3)測定 前記のように製造された合金膜と、スパッタにより成膜
した元素Xを含有しない合金膜について、静磁場アニー
ル後における飽和磁束密度(Bs)と、初透磁率(μ、
5MHりおよび保磁力(Hc)の測定を行った。なお、
初透磁率と保磁力の測定は、薄膜の磁化困難軸方向で行
った。
(3) Measurement The saturation magnetic flux density (Bs) and initial magnetic permeability (μ,
5MH resistance and coercive force (Hc) were measured. In addition,
The initial permeability and coercive force were measured in the direction of the hard magnetization axis of the thin film.

以上の結果を次頁の第1表に示す。The above results are shown in Table 1 on the next page.

第1表の比較例の試料1は、本発明者らが先に特許出願
しているもので、元素Xの添加のみを省略したものであ
るが、この組成に元素Xあるいは元素XとC「を特定量
添加しても初透磁率と保磁力などの軟磁気特性の劣化は
ほとんど問題にならないことが判明した。また、無磁場
アニールによっても良好な初透磁率が得られることも明
らかになった。
Sample 1 of the comparative example in Table 1 was previously applied for a patent by the present inventors, and only the addition of element X was omitted. It was found that adding a certain amount of ferromagnetic material caused almost no problem with the deterioration of soft magnetic properties such as initial permeability and coercive force.It was also revealed that good initial permeability could be obtained by non-magnetic field annealing. Ta.

前記と同様な方法で作製した軟磁性合金膜を純水中に2
40時間浸漬した後の変色状況を目視で判定した結果を
以下の第2表に示す。
A soft magnetic alloy film prepared in the same manner as above was placed in pure water for 2 hours.
The results of visually determining the discoloration after 40 hours of immersion are shown in Table 2 below.

(以下、余白) 第  2 表 Ri、I r、Rh、N)、あるいは、元素XとCrを
特定量添加することで、軟磁気特性を低下させることな
く耐食性に優れた軟磁性合金膜を得られることが明らか
になった。
(Hereinafter, blank space) Table 2 By adding specific amounts of elements X and Cr, a soft magnetic alloy film with excellent corrosion resistance can be obtained without deteriorating the soft magnetic properties. It became clear that

[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明は、Feを主成分とする微
細な結晶粒から主になる軟磁性合金膜であり、飽和磁束
密度を低下させる成分の添加を制限しているから、高い
飽和磁束密度が得られる。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention is a soft magnetic alloy film mainly composed of fine crystal grains containing Fe as the main component, and limits the addition of components that reduce the saturation magnetic flux density. Therefore, a high saturation magnetic flux density can be obtained.

更に、従来のアモルファス合金膜とは異なり、無磁場中
で熱処理を行っても高い透磁率を発揮する膜を得ること
ができ、磁場をかけて熱処理する場合よりも工程の簡略
化をなしえる。
Further, unlike conventional amorphous alloy films, it is possible to obtain a film that exhibits high magnetic permeability even when heat-treated in the absence of a magnetic field, and the process can be simplified compared to when heat-treated by applying a magnetic field.

元素M(T i、Z r、HI、V 、N b、T a
、M o、W)及びCという軟磁性を良好とする成分を
添加するとともに、金属組織を微細な結晶粒から構成し
、結晶磁気異方性による軟磁性への悪影響を軽減してい
るので、良好な軟磁気特性が得られる。
Element M (T i, Z r, HI, V , N b, T a
, Mo, W) and C that improve soft magnetism, and the metal structure is composed of fine crystal grains to reduce the negative effect of magnetocrystalline anisotropy on soft magnetism. Good soft magnetic properties can be obtained.

更に、微細な結晶粒からなるとともに、添加された元素
MがCと炭化物を形成するから、ガラス溶着工程におい
て加熱されても、結晶粒が粗大化することがなく、上記
の特性を維持するので、高密度記録に要求される高い性
能を有する磁気ヘッドの素材として好適である。
Furthermore, since it is composed of fine crystal grains and the added element M forms a carbide with C, the crystal grains do not become coarse even when heated in the glass welding process, and the above characteristics are maintained. It is suitable as a material for magnetic heads that have the high performance required for high-density recording.

更にまた、上記組成に加えて元素T(Co、Ni)を添
加し、磁歪を調整することにより、磁気ヘッド製造工程
で生じる種々の歪による軟磁気特性の劣化を防ぐことが
できるものである。
Furthermore, by adding elements T (Co, Ni) in addition to the above composition to adjust the magnetostriction, it is possible to prevent deterioration of the soft magnetic properties due to various strains occurring in the manufacturing process of the magnetic head.

そして、前記成分に元素X (Y 、Ru、 I r、
Rh、N)を特定量、あるいは、元素XとCrを特定量
添加しているので、Fe基の合金としては耐食性に優れ
、悪環境下の使用であっても変色や発 を生じない特徴
がある。
Then, the element X (Y, Ru, Ir,
Since specific amounts of Rh, N) or elements X and Cr are added, it has excellent corrosion resistance as an Fe-based alloy, and does not discolor or develop even when used in adverse environments. be.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)組成式がFeaXdMeClで示され、XはY,
Ru,lr,Rh,Nのうち少なくとも1種以上からな
る元素又はその混合物、MはTi,Zr,Hf,V,N
b,Ta,Mo,Wのうち少なくとも1種以上からなる
金属元素又はその混合物であり、組成比a,d,e,f
は原子%で 50≦a≦95 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+d+e+f=100 なる関係を満足させるとともに、その組織が基本的に平
均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒からなり、
その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴と
する軟磁性合金膜。 (2)組成式がFeaTbXdMeCfで示され、Tは
Co,Niのうち少なくとも1種からなる金属元素又は
その混合物、XはY,Ru,Ir,Rh,Nのうち少な
くとも1種以上からなる元素又はその混合物、MはTi
,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、少な
くとも1種からなる金属元素又はその混合物であり、組
成比a,b,d,e,fは原子%で50≦a≦95 0.1≦b≦10 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+b+d+e+f=100 なる関係を満足させるとともに、その組織が基本的に平
均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒からなり、
その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴と
する軟磁性合金膜。 (3)組成式FeaCrcXdMeCfで示され、Xは
Y,Ru,Ir,Rh,Nのうち少なくとも1種以上か
らなる元素又はその混合物、Mは、Ti,Zr,Hf,
V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、少なくとも1種から
なる金属元素又はその混合物であり、組成比a,c,d
,e,fは原子%で 50≦a≦95 0.1≦c≦20 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+c+d+e+f=100 なる関係を満足させるとともに、その組織が基本的に平
均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒からなり、
その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴と
する軟磁性合金膜。 (4)組成式FeaTbCrcXdMeCfで示され、
TはCo,Niのうち少なくとも1種からなる金属元素
又はその混合物、XはY,Ru,Ir,Rh,Nのうち
少なくとも1種以上からなる元素又はその混合物、Mは
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、
少なくとも1種からなる金属元素又はその混合物であり
、組成比a,b,c,d,e,fは原子%で50≦a≦
95 0.1≦b≦10 0.1≦c≦20 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+b+c+d+e+f=100 なる関係を満足させるとともに、その組織が基本的に平
均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒からなり、
その一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴と
する軟磁性合金膜。 (5)請求項1、2、3又は4に記載の組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒と非晶質相との混
在した組織であり、その一部に元素Mの炭化物の結晶相
を含むことを特徴とする軟磁性合金膜。
[Claims] (1) The compositional formula is FeaXdMeCl, where X is Y,
An element consisting of at least one of Ru, lr, Rh, N, or a mixture thereof; M is Ti, Zr, Hf, V, N
A metal element consisting of at least one of b, Ta, Mo, and W, or a mixture thereof, with a composition ratio a, d, e, f
satisfies the following relationships in atomic %: 50≦a≦95 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+d+e+f=100, and the structure basically has an average grain size of 0. Consisting of fine crystal grains of 0.08 μm or less,
A soft magnetic alloy film characterized in that a part thereof contains a crystal phase of a carbide of element M. (2) The compositional formula is FeaTbXdMeCf, where T is a metal element consisting of at least one of Co and Ni, or a mixture thereof, and X is an element or mixture thereof consisting of at least one of Y, Ru, Ir, Rh, and N. the mixture, M is Ti
, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, or a mixture thereof, and the composition ratio a, b, d, e, f is 50≦a≦95 in atomic %. 0.1≦b≦10 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+b+d+e+f=100 In addition to satisfying the following relationships, the structure basically has an average crystal grain size of 0.08 μm or less. Consisting of fine crystal grains,
A soft magnetic alloy film characterized in that a part thereof contains a crystal phase of a carbide of element M. (3) It is represented by the composition formula FeaCrcXdMeCf, where X is an element consisting of at least one of Y, Ru, Ir, Rh, and N, or a mixture thereof, and M is Ti, Zr, Hf,
A metal element consisting of at least one of V, Nb, Ta, Mo, and W, or a mixture thereof, with a composition ratio a, c, d
, e, f satisfy the following relationships in atomic %: 50≦a≦95 0.1≦c≦20 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+c+d+e+f=100 The structure basically consists of fine crystal grains with an average grain size of 0.08 μm or less,
A soft magnetic alloy film characterized in that a part thereof contains a crystal phase of a carbide of element M. (4) Represented by the composition formula FeaTbCrcXdMeCf,
T is a metal element consisting of at least one of Co and Ni, or a mixture thereof; X is an element or a mixture thereof, consisting of at least one of Y, Ru, Ir, Rh, and N; M is Ti, Zr, Hf, Among V, Nb, Ta, Mo, and W,
It is a metal element consisting of at least one kind or a mixture thereof, and the composition ratio a, b, c, d, e, f is 50≦a≦ in atomic%.
95 0.1≦b≦10 0.1≦c≦20 0.5≦d≦10 2≦e≦25 0.5≦f≦25 a+b+c+d+e+f=100 In addition to satisfying the following relationships, the organization basically Consists of fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less,
A soft magnetic alloy film characterized in that a part thereof contains a crystal phase of a carbide of element M. (5) The structure according to claim 1, 2, 3 or 4 is a structure in which fine crystal grains with an average crystal grain size of 0.08 μm or less and an amorphous phase are mixed, and a part of the structure contains element M. A soft magnetic alloy film characterized by containing a carbide crystal phase.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100414452B1 (en) * 2001-10-17 2004-01-13 주식회사 포스코 Amorphous alloy materials for the fluid filtering media
EP1850334A1 (en) * 2006-04-27 2007-10-31 Heraeus, Inc. Soft magnetic underlayer in magnetic media and soft magnetic alloy based sputter target

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