JPH06204020A - 非晶質軟磁性材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気特性及び耐摩耗耗性に優れた非晶質軟磁性
材料を提供することを目的とする。 【構成】Ｃｏ_x Ｚｒ_y Ｍｏ_z Ｒｕ_a なる組成式で表さ
れ、 ８２≦ｘ≦９４ ４≦ｙ≦１０ ２≦ｚ≦８ １≦ａ≦７ ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００ （ｘ、ｙ、ｚ、ａは原子％を表す。）であることを特徴
とする非晶質軟磁性材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質軟磁性材料に関
するものであり、さらに詳細にはＣｏ、Ｚｒ、Ｍｏを主
成分とし、且つＲｕ、又はＲｕ及びＮを含有してなる非
晶質軟磁性材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
等の磁気記録再生装置においては、記録信号の高密度化
や高周波数化等が進められており、この高密度記録化に
対応して磁気記録媒体として磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや強磁
性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に被着した所
謂蒸着テープ等が使用されるようになっている。そし
て、この種の磁気記録媒体は高い残留磁束密度Ｂｒと高
い保磁力Ｈｃを有するために、記録再生に用いる磁気ヘ
ッドのヘッド材料にも高い飽和磁束密度Ｂｓと高い透磁
率を有することが要求されている。

【０００３】また、磁気ヘッドによる記録再生は、コア
のギャップ部が磁気記録媒体に接触して磁界を印加する
ことによって行なわれるので、ギャップ部が常に磁気記
録媒体に接触し得ることが必要である。したがって、こ
のようなコア材料としては、上述のような磁気特性に加
えて、ギャップ部が磁気記録媒体の走行によって摩損が
生じて形状が変化しないように、耐摩耗性を有すること
が重要となる。

【０００４】一方、上述の高密度記録化に伴って、磁気
記録媒体に記録される記録トラックのトラック幅の狭小
化も進められており、これに対応して磁気ヘッドのトラ
ック幅も極めて狭いものが要求されている。

【０００５】そこで従来、セラミックス等の非磁性基板
上に磁気コアとなる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成
し、これをトラック部分とした所謂複合型磁気ヘッド
や、磁性薄膜や導体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層
構造とした薄膜磁気ヘッド等が提案されている。この種
の磁気ヘッドに使用される磁性薄膜としてＦｅ、Ａｌ、
Ｓｉを主成分とするセンダスト合金薄膜があるが、セン
ダストは飽和磁束密度が１．１テスラで、また透磁率も
２０００〜３０００程度のため、将来の更なる高密度記
録化に対して磁気特性としては十分とは言えない。

【０００６】Ｃｏ系の非晶質磁性合金（所謂アモルファ
ス磁性合金材料）は原理的に結晶磁気異方性を有しない
ため、３０００〜５０００の高い透磁率を得ることが可
能であるが、耐摩耗を向上させるために添加物を多量混
入させると飽和磁束密度が低下するため好ましくない。
これらの問題の解決を図るべく組成を調整したアモルフ
ァス合金材料として、例えばＣｏＺｒＭｏが提案されて
いるが、フェライトに比べればやはり耐摩耗性は十分と
は言えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
の従来のものの有する欠点を解消するために提案された
ものであって、磁気特性および耐摩耗性に優れた非晶質
軟磁性材料を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前述の如
き目的を達成せんものと鋭意研究の結果、Ｃｏ、Ｚｒ、
Ｍｏを主成分とする非晶質磁性材料にＲｕ、又はＲｕ及
びＮを添加することにより、透磁率を低下させることな
く硬度を改善することができることを見いだし本発明を
完成するに至ったものである。

【０００９】本発明は、第１の発明として、Ｃｏ、Ｚ
ｒ、Ｍｏを主成分とし、上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｏの組成範
囲が、それぞれ８２〜９４原子％Ｃｏ、４〜１０原子％
Ｚｒ、２〜８原子％Ｍｏであって、さらに１〜７原子％
のＲｕを含有することを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係る非晶質軟磁性材料は、Ｃｏ、
Ｚｒ、Ｍｏを主成分とする非晶質軟磁性材料であり、さ
らに重要なことはＲｕを含有することである。図１に、
非晶質軟磁性薄膜中に含まれるＲｕの量と１ＭＨｚでの
透磁率の関係を示す。また、図２に非晶質軟磁性薄膜の
Ｒｕの量とビッカース硬度の関係を示す。なお、ここで
上記非晶質軟磁性薄膜は、Ｃｏ８４−ｘ原子％、Ｚｒ７
原子％、Ｍｏ５原子％、Ｒｕｘ原子％からなる合金イン
ゴットをターゲットとして用い、Ａｒガス雰囲気中でス
パッタリングを行なうことにより作製したものであっ
て、図中のＲｕの量はターゲット組成で表している。

【００１１】上記図２より、非晶質軟磁性薄膜のＲｕの
含有量が増加するに伴って硬度が増加する。一方、図１
より、透磁率は非晶質軟磁性薄膜のＲｕの含有量が増加
してもほとんど変化せず、Ｒｕの含有量が７原子％を越
えたあたりから急激に減少する。

【００１２】したがって、本発明に係る非晶質軟磁性材
料中のＲｕの含有量としては１〜７原子％の範囲である
ことが好ましい。上記含有量が１原子％未満であると十
分な効果が期待出来ず、また上記含有量が７原子％を越
えると透磁率が低下する。

【００１３】一方、上記非晶質軟磁性材料の主成分であ
るＣｏ、Ｚｒ、Ｍｏの組成範囲としては、十分な耐蝕性
と耐摩耗性を保ちながら高い飽和磁束密度を得るために
は、上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｏの含有量がそれぞれ、８２〜
９４原子％、４〜１０原子％、２〜８原子％であること
が好ましい。

【００１４】すなわち本発明の非晶質軟磁性材料を Ｃｏ_x Ｚｒ_y Ｍｏ_z Ｒｕ_a なる組成式で表わしたときに、その組成範囲が ８２≦ｘ≦９４ ４≦ｙ≦１０ ２≦ｚ≦８ １≦ａ≦７ ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００ であることが望ましい。

【００１５】本発明は、第２の発明として、Ｃｏ、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｒｕを主成分とし、上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｏ、
Ｒｕの組成範囲が、それぞれ８２〜９４原子％Ｃｏ、４
〜１０原子％Ｚｒ、２〜８原子％Ｍｏ、１〜７原子％Ｒ
ｕであって、更に１〜７原子％の窒素Ｎを含有すること
を特徴とするものである。

【００１６】本発明に係る非晶質軟磁性材料は、Ｃｏ、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕを主成分とする非晶質軟磁性材料であ
り、さらに重要なことは窒素Ｎを含有することである。

【００１７】図３に、非晶質軟磁性薄膜中に含まれる窒
素Ｎの量と１ＭＨｚでの透磁率の関係を示す。また、図
４に非晶質軟磁性薄膜の窒素Ｎの量とビッカース硬度の
関係を示す。なお、ここで上記非晶質軟磁性薄膜は、Ｃ
ｏ８４原子％、Ｚｒ７原子％、Ｍｏ５原子％、Ｒｕ４原
子％からなる合金インゴットをターゲットとして用い、
窒素Ｎ₂ を含むＡｒガス雰囲気中でスパッタリングを行
なうことにより作製し、上記雰囲気中の窒素Ｎ₂ の割合
を変えることにより上記非晶質軟磁性薄膜に含まれる窒
素Ｎの含有量を制御したものである。

【００１８】上記図４より、非晶質軟磁性薄膜の窒素Ｎ
の含有量が増加するに伴って硬度が増加する。一方、図
３より、透磁率は非晶質軟磁性薄膜の窒素Ｎの含有量が
増加してもほとんど変化せず、窒素Ｎの含有量が７原子
％を越えたあたりから急激に減少する。

【００１９】したがって、本発明に係る非晶質軟磁性材
料中の窒素Ｎの含有量としては１〜７原子％の範囲であ
ることが好ましい。上記含有量が１原子％未満であると
十分な効果が期待出来ず、また上記含有量が７原子％を
越えると透磁率が低下する。

【００２０】一方、上記非晶質軟磁性材料の主成分であ
るＣｏ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕの組成範囲としては、十分な
耐蝕性と耐摩耗性を保ちながら高い飽和磁束密度を得る
ためには、上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕの含有量がそれ
ぞれ、８２〜９４原子％、４〜１０原子％、２〜８原子
％、１〜７原子％であることが好ましい。

【００２１】すなわち本発明の非晶質軟磁性材料を Ｃｏ_x Ｚｒ_y Ｍｏ_z Ｒｕ_a Ｎ_b なる組成式で表わしたときに、その組成範囲が ８２≦ｘ≦９４ ４≦ｙ≦１０ ２≦ｚ≦８ １≦ａ≦７ １≦ｂ≦７ ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＋ｂ＝１００ であることが望ましい。

【００２２】ところで、本発明の非晶質軟磁性材料の製
造方法としては、種々の方法が考えられるが、例えば一
般の溶解による方法では均一に多量の窒素を導入するこ
とは難しい。すなわち通常窒素は合金溶融中にスラグと
して不純物として合金と分離されてしまうのである。

【００２３】そこで、上記磁性材料の製造方法として
は、ガス中蒸着法、クラスターイオンビーム法やスパッ
タ法等が考えられるが、特に上記非晶質軟磁性材料を垂
直記録用単磁極ヘッドや狭トラックリングヘッド等に利
用する場合には極めて膜厚の薄いものが要求されるの
で、スパッタ法の採用が有利である。スパッタ法として
は、例えば二極式スパッタ法、三、四極式スパッタ法、
バイアス式スパッタ法、対向ターゲット式スパッタ法等
が挙げられるが何れの方法であってもよい。

【００２４】このスパッタ法によれば、非晶質化が容易
で、数１０ナノメートルから数ミリメートル程度の薄膜
が作製可能であって、また、膜の密着性に優れる等、本
発明に係る非晶質軟磁性薄膜を作製する上で好適であ
る。

【００２５】また、上記非晶質軟磁性材料に窒素を導入
する方法としては、（１）窒素ガスを含む雰囲気中で上
記スパッタを行い、この窒素ガスの濃度によって得られ
る非晶質軟磁性材料中の窒素Ｎの含有量を調整して導入
する方法、（２）窒素と各成分のうち１種の元素との化
合物と、残りの成分の合金とを蒸着源として使用し、得
られる非晶質軟磁性材料中に窒素を導入する方法、等が
挙げられる。

【００２６】更に、上記非晶質軟磁性材料を構成するＣ
ｏ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕの各成分元素の組成を調整する方
法としては、（１）Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕを所定の割
合となるように秤量し、これらをあらかじめ、例えば高
周波溶解炉等で溶解して合金インゴットを形成してお
き、この合金インゴットを蒸着源として使用する方法、
（２）各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源の数で組成を制御する方法、（３）各成分の単独元素
の蒸発源を用意し、これら蒸発源に加える出力（印加電
力）を制御して蒸発スピードをコントロールし組成を制
御する方法、（４）合金を蒸発源として蒸着しながら他
の元素を打ち込む方法、等が挙げられる。

【００２７】

【作用】本発明の非晶質軟磁性材料においては、ＣｏＺ
ｒＭｏ系の非晶質軟磁性材料にＲｕを添加することによ
り、又は、ＣｏＺｒＭｏＲｕ系の非晶質軟磁性材料に窒
素Ｎを添加することにより、高透磁率を有するととも
に、耐摩耗性の改善が達成される。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明がこれら実施例に限定されるものでない
ことは言うまでもない。 〔実施例１〕先ず、所定の混合比に調整されたＣｏＺｒ
ＭｏＲｕ合金インゴットをターゲットとして用い、ＤＣ
二極スパッタ装置を使用し、Ａｒガス中でスパッタリン
グを行なうことにより、セラミック基板上に非晶質軟磁
性薄膜を作製した。このようにして作製された非晶質軟
磁性薄膜の組成及び磁気特性、耐摩耗性（硬度）の測定
結果を表１に示す。なお、作製した非晶質軟磁性薄膜
は、２．８ｍｍ×２５ｍｍの短冊形状であり、膜厚は磁
気特性測定用には約５μｍに、ビッカース硬度測定用に
は約１０μｍに設定した。

【００２９】磁気特性は、作製した非晶質軟磁性薄膜を
３５０℃、３０分間回転磁場中で処理し、２００℃、３
０分間短冊の幅方向に０．４テスラの磁場を印加した
後、短冊の長手方向に対して８の字コイル法により測定
した。なお、回転磁場中処理は０．４テスラ、１００ｒ
／ｍｉｎに設定して行なった。また、硬度はハードネス
テスタ（ＡＫＡＳＨＩ社製、商品名ＭＶＰ−Ｇ６）によ
って測定し、膜の組成はＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナラ
イザ）による定量分析から求めた。

【００３０】

【表１】

【００３１】〔実施例２〕次に、本発明の第２の実施例
について説明する。先ず、所定の混合比に調整されたＣ
ｏＺｒＭｏＲｕ合金インゴットをターゲットとして用
い、ＤＣ二極スパッタ装置を使用し、窒素Ｎ２を含むＡ
ｒガス中でスパッタリングを行なうことにより、セラミ
ック基板上に非晶質軟磁性薄膜を作製した。

【００３２】このようにして作製された非晶質軟磁性薄
膜の組成及び磁気特性、耐摩耗性（硬度）の測定結果を
第１表に示す。なお作製した非晶質軟磁性薄膜は、２．
８ｍｍ×２５ｍｍの短冊形状であり、膜厚は磁気特性測
定用には約５μｍに、ビッカース硬度測定用には約１０
μｍに設定した。磁気特性の測定、硬度の測定、膜の組
成の分析は実施例１と同様な方法で行った。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においてはＣ
ｏＺｒＭｏ系非晶質軟磁性材料にＲｕを含有されること
により、又はＣｏＺｒＭｏＲｕ系非晶質軟磁性材料に窒
素Ｎを含有されることにより、高透磁率を有するととも
に、良好な耐摩耗性を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非晶質軟磁性材料のＲｕ量と１ＭＨｚにおける
透磁率の関係を示す特性図である。

【図２】非晶質軟磁性材料のＲｕ量とビッカース硬度の
関係を示す特性図である。

【図３】非晶質軟磁性材料中の窒素Ｎ含有量と１ＭＨｚ
における透磁率の関係を示す特性図である。

【図４】非晶質軟磁性材料中の窒素Ｎ含有量とビッカー
ス硬度の関係を示す特性図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｏ_x Ｚｒ_y Ｍｏ_z Ｒｕ_a なる組成式で
   表され、 ８２≦ｘ≦９４ ４≦ｙ≦１０ ２≦ｚ≦８ １≦ａ≦７ ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００ （ｘ、ｙ、ｚ、ａは原子％を表す。）であることを特徴
   とする非晶質軟磁性材料。
2. 【請求項２】 Ｃｏ_x Ｚｒ_y Ｍｏ_z Ｒｕ_a Ｎ_b なる組成
   式で表され、 ８２≦ｘ≦９４ ４≦ｙ≦１０ ２≦ｚ≦８ １≦ａ≦７ １≦ｂ≦７ ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＋ｂ＝１００ （ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂは原子％を表す。）であることを
   特徴とする非晶質軟磁性材料。