JPH06306583A - 蒸着用材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直磁気記録用薄膜の製造などにおいて、安
定した条件で蒸着できるよう、取り扱い性や靱性に優れ
たＣｏの蒸着材料を提供する。 【構成】 ３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−Ｃｒ
基合金であって、径が１．０ｍｍ以上，１０ｍｍ以下
で、径の１０００倍以上の長さを有し、引張強度が５０
０ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下、絞りが、５％以
上、伸びが、５％以上（標点間距離１００ｍｍ）の機械
的特性を有する。この構成により、蒸着作業の際、取り
扱いが容易で、安定した条件にて連続供給ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直磁気記録薄膜など
を製造する工程で用いられる、Ｃｏ−Ｃｒ基合金の蒸着
用材料とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｃｏ−Ｃｒ基合金は、蒸着により垂直磁
化膜を形成でき、磁気特性、即ち保磁力，残留磁束密度
が優れているため、近年特に垂直磁気記録薄膜用材料と
して用いられている。従来その蒸着方法は１０^-5〜１０
^-6Ｔｏｒｒ程度に真空引きした真空チャンバー内で行わ
れ、るつぼ内の蒸着材料を電子ビームで２０００℃程度
に加熱、溶融して蒸発させ、基体表面上に蒸着させてい
た。ここで、蒸着材料は、蒸発した分補給しなければな
らないが、その補給には約１０ｍｍφ×１０〜３０ｍｍ
のペレット又は３０〜８０ｍｍφのバー材を用いてい
た。ペレットの場合、るつぼ溶湯中に落下し、バー材の
場合、その一部を溶融し、溶湯中に落下して補給するの
が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の供給方
法では、いずれの場合も補給に伴い蒸着材料湯面の乱
れ、溶湯の飛散、溶湯内温度分布の不均一など、蒸着条
件が不安定となり、安定した品質の磁気記録薄膜製造に
支障を来す。

【０００４】この対策として、蒸発材料を長尺の線材と
し、これをるつぼ内に連続供給して、蒸着条件を安定化
し、信頼性の高い磁気記録薄膜を製造することが考えら
れる。この場合、長時間の連続蒸着作業が可能になると
いうメリットもあるため、Ｃｏの線材化が要望されてい
た。

【０００５】しかし、Ｃｏ−Ｃｒ基合金は難加工性材料
であるため、特に冷間において線引加工などにより長尺
化することが極めて困難である。このため、前記のペレ
ットやバー材といった形状しか得られておらず、蒸着条
件の安定した磁気記録薄膜製造が困難であるといった問
題があった。本発明は、このような技術的背景のもとに
なされたもので、安定した蒸着条件が得られるよう、加
工性や靱性に優れたＣｏ−Ｃｒ基合金の蒸着材料を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明蒸着材料は、３０ｗｔ％以下のＣｒを含有
するＣｏ−Ｃｒ基合金であって、径が１．０ｍｍ以上，
１０ｍｍ以下で、径の１０００倍以上の長さを有し、引
張強度が５００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下、絞り
が、５％以上、伸びが、５％以上（標点間距離１００ｍ
ｍ）の機械的特性を有することを特徴とする。

【０００７】このような機械的特性の蒸着材料は、３０
ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−Ｃｒ基合金に、Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａから選択された元素を０．
０１〜０．１ｗｔ％含有させることや、Ｘ線回析におけ
る、fcc(200)、hcp(100)及び hcp(101) のピーク高さ(c
ps) をそれぞれｆ₁ ，ｈ₁ ，ｈ₂ とするとき、 ０．１≦ｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）≦１ の式を満たす結晶構造を室温で有するものにより得るこ
とができる。

【０００８】上記の蒸着材料においては、表面研削など
の機械的手段又は酸洗いなどの化学的手段により表面不
純物を除去することが好ましい。

【０００９】又、前記機械的特性の蒸着材料を製造する
には、hcp 構造からfcc 構造への変態温度をＴｔとした
場合、３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−Ｃｒ基合
金を、Ｔｔ以上Ｔｔ＋２００℃以下の温度にて、１パス
での断面減少率が１０％以上の加工を行うことで得られ
る。このとき、上記加工を行った後、０．１℃／ｓ以上
の速度で冷却することが好ましい。

【００１０】以下に本発明蒸着材料の各特性を限定した
理由を説明する。先ず、Ｃｒ含有量を限定したのは、磁
気特性を考慮したことに基づく。即ち、Ｃｏ合金におい
て、３０ｗｔ％を越えるＣｒを含む合金は、磁気記録薄
膜としての特性を示す残留磁束密度が良好な値を示さな
いからである。

【００１１】次に、線径については、操作性（扱い易
さ）や供給速度等を考慮している。即ち、１０ｍｍを越
えると、線材の取り扱いが大変な上、その巻き取りコイ
ルの径が大きくなり、供給装置自体も大きくなる。その
結果、真空チャンバー周辺機器の大型化につながり、特
に供給装置を真空チャンバー内に設ける場合、大きなス
ペースが必要となる。

【００１２】逆に、１．０ｍｍ未満では取り扱いは容易
なものの、曲がりが生じやすいなどの問題に加え、高速
供給が必要となる。高速供給の結果、るつぼ内の一定位
置に供給することが困難となり、湯面の乱れなどの問題
が発生し易くなる。又、このような細径では比表面積が
大きく、単位重量当たりの表面不純物の量が多くなる。

【００１３】そして、連続操業を行うためには、直径の
１０００倍以上の長さが必要である。

【００１４】一方、機械的特性についてであるが、これ
も主に供給性，操作性を考慮したものである。引張強度
が５００ＭＰａ未満では強度不足となり、逆に１５００
ＭＰａを越えると硬く、供給が困難となる。又、伸び、
絞りが５％未満の場合、加工性に劣ると共に、曲げに弱
く、折損の原因になるなどやはり供給困難となる。より
望ましくは両者とも１０％以上である。

【００１５】更に、このような蒸着材料において、機械
的或は化学的手段によって表面不純物除去することで、
より高品質の蒸着膜を形成することができる。この場
合、必要に応じて、有機溶剤，中性洗剤による洗浄を行
えば一層効果的である。

【００１６】又、Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａは、Ｃｏ−Ｃ
ｒ基合金加工性を向上させるのに有効な元素である。こ
の添加量を０．０１〜０．１ｗｔ％と極めて微量にする
ことで、Ｃｏ−Ｃｒ基合金本来の磁気特性（保磁力，残
留磁束密度）を全く損なわない。この点は、特開昭５９
−６４７３４号公報記載技術におけるＦｅの添加量（２
〜１０ｗｔ％）と比較して極めて顕著である。

【００１７】Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａから選択された元
素の含有量が０．０１ｗｔ％未満では十分な加工性（引
張強度５００ＭＰａ以上、絞り５％、好ましくは１０％
以上）が得られず、逆に０．１ｗｔ％を越えてもそれ以
上の加工性の向上は望めず、不必要に添加物を増加させ
るだけである。加工性及び純度の両面を考慮すると０．
０２〜０．０５ｗｔ％が望ましい。

【００１８】次に、結晶構造であるが、「課題を解決す
るための手段」で述べた結晶構造をもつことで、線材化
に必要な加工性を有しかつ連続供給に適した機械的特性
（引張強度：５００ＭＰａ以上、絞り：５％以上）を得
ることができる。

【００１９】さらに、製造方法であるが、３０ｗｔ％以
下のＣｒを含有するＣｏ−Ｃｒ基合金を上記の所定温
度，加工度（断面減少率）にて処理することで、前記機
械的特性の蒸着材料を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）先ず、真空溶解炉にて２０ｗｔ％Ｃｒを含
有するＣｏを１００ｋｇ製造した。これを熱間での加工
により、径が１５，１２，１０，８，６，４，２，１，
０．８，０．５ｍｍで、長さは各径の１０００倍以上あ
る線材を製作した。そして、実際に真空チャンバー内の
るつぼに供給してみた。その結果、１５ｍｍ，１２ｍｍ
のものは太すぎて取り扱いが非常に困難なため作業性が
劣り、０．５ｍｍのものは取り扱いは容易であるが、供
給時に曲がるなどのため安定した供給ができなかった。
一方、他のものは安定した供給ができた。

【００２１】（実施例２）次に、実施例１と同様に、真
空溶解炉にて２０ｗｔ％Ｃｒを含有するＣｏを１００ｋ
ｇ製造し、これを熱間加工にて径が５ｍｍの線材を製作
した。このとき、加工条件、熱処理条件を調整すること
により種々の機械的特性（引張強度，伸び，絞り）の線
材を得て、実施例１と同様に供給テストを行った。その
結果を図１に示す。同図に示すように、引張強度が５０
０ＭＰａ未満のものは強度不足で、断線が生じた。又、
同１５００ＭＰａを越えるものは線材が硬く、取り扱い
及び供給が困難であった。又、伸び（同図Ａ参照）と絞
り（同図Ｂ参照）は、それぞれ５％以上でないと、供給
中折損が発生するなど、安定した供給ができなかった。

【００２２】（実施例３）更に、実施例２と同様の線材
を製作し、その表面を機械的に研削して、さらに有機溶
剤で洗浄した。そして、ＥＤＳを用いて、研削前，研削
後，洗浄後の各線材表面の不純物を分析した。その結
果、研削前は表面に酸化物をはじめとする不純物が多く
分析された。又、研削後は研削時の潤滑剤などが分析さ
れた。さらに、有機溶剤による洗浄後は表面付着物は全
く分析されなかった。

【００２３】（実施例４）２０ｗｔ％Ｃｒを含有するＣ
ｏ基合金にＭｎ，Ｍｇ，Ｚｒ又はＣａが添加された材料
を用いて室温にて引張試験を行い、絞りを評価した。各
添加元素量と絞りの関係を図２に示す。図において、○
＝Ｍｎ，●＝Ｍｇ，△＝Ｚｒ，▲＝Ｃａである。図示の
ように、いずれの元素も０．０１ｗｔ％以上の添加によ
り、絞りが向上し加工性が改善できることが確認され
た。

【００２４】（実施例５）又、Ｃｒを５ｗｔ％，２０ｗ
ｔ％，３０ｗｔ％含有するＣｏ基合金においても前記実
施例４と同様の試験を行った。その結果を図３に示す。
同図において、丸はＭｎを、三角はＭｇを、逆三角はＺ
ｒを、四角はＣａを示し、そのうち白抜きは絞り１０％
以上を、黒塗りは同１０％未満を示している。本例の場
合も、各元素が０．０１ｗｔ％以上添加された場合に１
０％以上の絞りが得られ、良好な加工性を示している。

【００２５】（実施例６）Ｃｒを１０ｗｔ％，２０ｗｔ
％，３０ｗｔ％含むＣｏ基合金を、加工条件の違いによ
り、ｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）の値を変化させ、そ
れぞれ室温での引張試験により絞りを評価した。ここ
で、ｆ₁ ，ｈ₁ ，ｈ₂ はそれぞれＸ線回析における、f
cc(200)、hcp(100)及び hcp(101) のピーク高さ(cps)
を示す。試験結果を図４に示す。図において、○は１０
ｗｔ％Ｃｒ，△は２０ｗｔ％Ｃｒ，×は３０ｗｔ％Ｃｒ
を示す。図示のように、ｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）
の値を０．１以上１．０以下に制御することにより、Ｃ
ｒの含有量がいずれの場合でも絞り１０％以上と良好な
加工性をもつことが確認された。

【００２６】（実施例７）次に、２０ｗｔ％のＣｒを含
むＣｏ基合金に０．０３ｗｔ％のＭｎを添加した材料
を、加工条件の違いによりｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ
₂ ）の値を変化させ、実施例６と同様に絞りを評価し
た。その結果を図５に示す。図示のように、ｆ₁／（ｆ₁
＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）の値を制御するだけでなく、Ｍｎを所
定量添加することで、さらに絞りを向上できることが確
認された。

【００２７】（実施例８）Ｃｒを１０ｗｔ％，２０ｗｔ
％，３０ｗｔ％含むＣｏ基合金に条件（加工温度，断面
減少率）の異なる加工を施し、１℃／ｓの速度で冷却し
た後、室温にて引張試験を行って絞りを評価した。ここ
で、Ｃｏ−１０ｗｔ％Ｃｒ合金，Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｃｒ
合金，Ｃｏ−３０ｗｔ％Ｃｒ合金の変態温度はそれぞれ
約７００℃，８５０℃，９００℃である。各試験結果を
図６〜８に示す。各図において、○は絞り１０％以上、
△は同１０％未満、×は加工できなかったことを示す。
図示のように、変態温度をＴｔとすると、Ｔｔ以上Ｔｔ
＋２００℃以下の温度で、１０％以上の断面減少率の加
工を施した場合に絞りの向上が認められた。

【００２８】（実施例９）更に、２０ｗｔ％のＣｒを含
有するＣｏ基合金を９００℃で断面減少率の異なる加工
を行い、加工後の冷却速度も変えて得られた材料に室温
にて引張試験を行って絞りを評価した。その結果を図９
に示す。同図において、○は絞り１０％以上、△は同１
０％未満を示す。図示のように、９００℃で断面減少率
１０％以上の加工を施しても、加工後の冷却速度が０．
１℃／ｓ未満ではその後の冷間での引張特性（絞り）は
低く、加工性が十分でないことが確認された。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明蒸着材料に
よれば、Ｃｏ−Ｃｒ基合金の線材による連続供給が可能
となる。これにより、従来問題となった蒸着条件を安定
させ、長時間の連続操業が可能となった。垂直磁気記録
用薄膜などの製造分野における有効利用が期待される。
又、本発明製造方法により、冷間にて線材化し易い蒸着
材料を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸着材料の機械的特性を試験した際の結果を示
すもので、（Ａ）は伸びと引張強度の関係を示すグラ
フ、（Ｂ）は絞りと引張強度の関係を示すグラフであ
る。

【図２】添加元素の異なるＣｏ−Ｃｒ基合金の引張試験
における添加元素量と絞りの関係を示すグラフである。

【図３】Ｃｒ含有量の異なるＣｏの絞りと添加元素量の
関係を示すグラフである。

【図４】Ｃｒ含有量の異なるＣｏの絞りとｆ₁ ／（ｆ₁
＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）の関係を示すグラフである。

【図５】添加元素としてＭｎを含むと共に、ｆ₁ ／（ｆ
₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）を制御したＣｏ−Ｃｒ基合金におけ
る絞りとｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）の関係を示すグ
ラフである。

【図６】１０ｗｔ％のＣｒを含むＣｏの加工条件（加工
温度，断面減少率）と絞りの関係を示すグラフである。

【図７】２０ｗｔ％のＣｒを含むＣｏの加工条件（加工
温度，断面減少率）と絞りの関係を示すグラフである。

【図８】３０ｗｔ％のＣｒを含むＣｏの加工条件（加工
温度，断面減少率）と絞りの関係を示すグラフである。

【図９】断面減少率の異なる加工を施し、その後の冷却
速度も変えた場合の絞り値の違いを示したグラフであ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−
   Ｃｒ基合金であって、 径が１．０ｍｍ以上，１０ｍｍ以下で、径の１０００倍
   以上の長さを有し、 引張強度が５００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下、 絞りが、５％以上、 伸びが、５％以上（標点間距離１００ｍｍ）の機械的特
   性を有することを特徴とする蒸着用材料。
2. 【請求項２】 ３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−
   Ｃｒ基合金であって、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａか
   ら選択された元素を０．０１〜０．１ｗｔ％含有するこ
   とを特徴とする蒸着用材料。
3. 【請求項３】 ３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−
   Ｃｒ基合金であって、 Ｘ線回析における、fcc(200)、hcp(100)及び hcp(101)
   のピーク高さ(cps) をそれぞれｆ₁ ，ｈ₁ ，ｈ₂ とす
   るとき、 ０．１≦ｆ₁ ／（ｆ₁ ＋ｈ₁ ＋ｈ₂ ）≦１ の式を満たす結晶構造を室温でもつことを特徴とする蒸
   着用材料。
4. 【請求項４】 表面研削などの機械的手段又は酸洗いな
   どの化学的手段により表面不純物を除去してなることを
   特徴とする請求項１、２又は３記載の蒸着用材料。
5. 【請求項５】 hcp 構造からfcc 構造への変態温度をＴ
   ｔとした場合、３０ｗｔ％以下のＣｒを含有するＣｏ−
   Ｃｒ基合金を、 Ｔｔ以上Ｔｔ＋２００℃以下の温度にて、１パスでの断
   面減少率が１０％以上の加工を行うことを特徴とする蒸
   着材料の製造方法。
6. 【請求項６】 Ｔｔ以上Ｔｔ＋２００℃以下の温度に
   て、１パスでの断面減少率が１０％以上の加工を行った
   後、０．１℃／ｓ以上の速度で冷却することを特徴とす
   る請求項５記載の蒸着材料の製造方法。