JPH0742554B2 - 磁性材料及びそれを用いた磁気ヘッド - Google Patents

磁性材料及びそれを用いた磁気ヘッド

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JPH0742554B2
JPH0742554B2 JP63269904A JP26990488A JPH0742554B2 JP H0742554 B2 JPH0742554 B2 JP H0742554B2 JP 63269904 A JP63269904 A JP 63269904A JP 26990488 A JP26990488 A JP 26990488A JP H0742554 B2 JPH0742554 B2 JP H0742554B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、軟磁性材料特に、磁気ヘッドに適した金属
系磁性材料及びそれを用いた磁気ヘッドに関するもので
ある。
従来の技術 従来、磁気ヘッド材料として用いられている金属系磁性
材料として、高硬度のFe−Si−Al系合金（所謂センダス
ト合金）があった。
発明が解決しようとする課題 しかし、この金属系磁性材料は、高磁束密度であるが、
電気抵抗が低いため高周波領域での渦電流損失のため、
透磁率が低く、且つ、磁気テープで摺動した場合には、
酸化物磁性材料のフェライトに比べ、耐摩耗特性に劣る
という問題点があった。
課題を解決するための手段 ５〜15重量％のSiと、２〜７重量％のAlと、残部は主に
FeからなるFe−Si−Al合金に、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、S
c、Ｙ、Nd、Ta及びHfから選択された少なくとも一種の
元素を、Fe−Si−Al合金に対して0.001〜１重量％とな
るよう添加し、更に0.0001〜1.5重量％の酸素を含有さ
せた組成とする。
作用 前記の構成によれば、結晶粒界に上記添加物の酸化物で
高電気抵抗層が形成され、これによりバルク全体の電気
抵抗が高められ、高周波領域での渦電流損失が低下し、
透磁率を高くすることが出来る。
実施例 以下、具体的な実施例を挙げて説明を行う。
実施例１ 最終組成比が、３〜18重量％Si、１〜９重量％Al、残部
は主にFeである組成に、Caを合金の重量に対して、0.00
1〜１重量％範囲で金属を秤量し、真空中にて、高周波
誘導加熱により溶解し、Ca添加Fe−Si−Al系母合金（セ
ンダスト）を作製した。この母合金を700〜1000℃の温
度で、0.01体積％O2−残Arのガス中にて、２時間熱処理
した。熱処理したセンダスト合金の中の酸素を分析する
と、0.005重量％含有していることが分かった。
この熱処理したセンダスト合金から外径8mm−内径4mm−
厚さ0.2mmのリングを放電加工により切り出し、磁気特
性を評価した。５〜15重量％Si、２〜７重量％Al、残部
は主にFeの組成範囲のものでは、飽和磁束密度が8,000
（Ｇ）以上、且つ100kHzの透磁率μが、3,000以上、5MH
zの透磁率μが1,000の高磁気特性の材料であったが、そ
れ以外の組成範囲のものでは、透磁率μが低く、磁気ヘ
ッド用材料として使用出来なかった。
更に、本発明のCa含有Fe−Si−Al合金で酸素を含有しな
いものでは、磁束密度は、8000（Ｇ）以上で100kHzの透
磁率μが、3,000以上あったが、5MHzでの透磁率が200程
度に低下していた。酸素含有量については、その含有量
が0.0001重量％以下では、酸化効果が得られず、逆に、
1.5重量％以上の酸素含有量では、過度に酸化が進み磁
気特性の低下を招いた。因って0.001〜1.5重量％の酸素
を含有させることが必要である。
一方、本発明に係るセンダスト組成材に及ぼすCaの効果
を調べた。Caが0.001重量％以下では、前述の酸化処理
をしても、高周波数領域での透磁率の改善は見られず、
又、１重量％以上添加すると、今度は、酸化処理後、低
周波数の透磁率が1000以下に低下し、抗磁力Hcが0.5（O
e）以上に大きくなり、磁気ヘッド用磁性材として、使
用出来なくなった。よって、Caの添加量は、0.001〜１
重量％が最も良い結果を与えた。
この実施例では、Ca添加効果について述べたが、アルカ
リ土類金属のBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びSc、Ｙ、Nb、T
a、Hfの内から選ばれた元素を少なくとも一種以上複合
添加の場合は、複合添加元素の総量が0.001〜１重量％
となるように添加すれば同一の結果が得られる。
尚、酸化処理温度は、700〜1000℃の範囲では、センダ
スト合金の粒界が選択的に穏やかに酸化されたが、1000
℃を越えて酸化熱処理を行うと、結晶粒界のみならず、
結晶粒子自身も酸化され、磁気特性が著しく低下し、10
0kHzでの透磁率が数100程度になった。一方、700℃以下
で熱処理を行うと、粒界酸化が非常に緩慢に生じ、その
熱処理に数100時間以上の長時間を要し、工業的見地か
ら不適当であった。熱処理の雰囲気については、0.0001
体積％以下のO2ガス中では、酸化処理効果が得られず、
逆に、0.1体積％以上のO2含有ガスでは、過度に酸化が
進み磁気特性の低下を招いた。因って700〜1000℃で0.0
001〜0.1体積％のO2含有の不活性ガス中で熱処理するこ
とが必要である。
実施例２ 最終組成比（単位、重量％）が9.5重量％Si、5.5％Al、
85％Feになるように、純度99.98％以上の高純度Si、同F
e、同Alを秤量、更に、0.01重量％のCaを加え、これを
真空中にて、高周波誘導加熱により溶解し、Ca添加Fe−
Si−Al系母合金（センダスト）を作製した。この母合金
を機械的に粉砕し、粒子径が１〜３μｍのセンダスト粉
体を作製した。この粉体に昇華性のバインダーを加え、
成形圧５トン/cm3で成形体を作製し、これを真空中で12
00〜1300℃で２〜３時間300〜500kg/cm3の圧力でホット
プレスし、高密度で結晶粒径が５〜７μｍのセンダスト
焼結体を作製した。更に、850℃で0.01体積％の酸素ガ
スを含むArガス中で２時間熱処理を行い、センダスト材
を0.05重量％酸化した。比較のため、ホットプレス温度
を100〜200℃高温にして、結晶粒径が10μｍ、15μｍ、
50μｍの高密度センダスト焼結体を作製し、さらに同様
の酸化処理を行いセンダスト材を酸化した。
これらのセンダスト焼結体から２×３×0.15mmの摩耗試
験片を切り出し、３×0.15mmの面を磁気テープで200時
間、VTRデッキにて摩耗試験を行った。測定環境は20℃
湿度30％であった。その結果、結晶粒径が５〜７μｍの
センダスト焼結体の摩耗量は、摺動面から、５〜10μｍ
テープ摺動面に垂直に方向に摩耗していた。又結晶粒径
が10μｍのものでは、その摩耗量は、15μｍであり、結
晶粒径が15μｍのものでは、摩耗量が、25〜30μｍ、結
晶粒径が、50μｍのものは、摩耗量は、60μｍであっ
た。実際のテープ摺動型の磁気ヘッドでは、実効的に使
用出来る摺動面からの垂直方向の距離は、約50μｍ程度
であるので、前述の測定結果から、結晶粒径が、50μｍ
以上のものは、使用が困難である。また、結晶粒径が15
μｍのものでも、200時間程度で、その摩耗量が30μｍ
であるから、実際の使用状況では、500時間以上磁気テ
ープで摺動すると、磁気ヘッドとして、使用出来なくな
る。よって、結晶粒径が10μｍ以下のセンダスト焼結体
が耐摩耗性の点で、優れていることが分かる。
この実施例のように、結晶粒径が10μｍ以下のセンダス
ト材にCaを0.001〜１重量％添加し、酸化熱処理をし、
酸素を含有させたところ、耐摩耗性とともに、結晶粒径
が10μｍ以上大きいものに比べて磁気特性も改善される
ことが確認された。即ち、結晶粒径が10μｍ以下のもの
では、5MHzの透磁率μが1000〜1200であったが、結晶粒
径が10μｍ以上では、5MHzの透磁率μは、800〜1000で
あった。
実施例３ 実施例２により作製した、結晶粒径が10μｍ以下で、酸
素含有量が、0.05重量％のFe−Si−Al−Ca磁性体を用い
て、磁気記録トラック幅35μｍのVTR用磁気ヘッドを作
製した。比較のため、実施例１で述べた従来法で作製し
たFe−Si−Al合金（無添加、酸化処理なし、結晶粒径50
μｍ）を用いて磁気ヘッドを作製した。γ−Fe2O3系の
磁気テープを用いて、両者の耐摩耗特性や、磁気ヘッド
特性を調べた。
その結果、本発明の磁性材料を使用した磁気ヘッドで
は、磁気テープ摺動による摩耗量が、従来のFe−Si−Al
合金を使用して作製した磁気ヘッドに比べ、20〜30分の
１に減少していた。この結果、本発明の磁性材を使用し
た磁気ヘッドは、従来材を使用した磁気ヘッドに比べ、
20倍以上の寿命が得られる。
又、本発明のFe−Si−Al−Ca系の磁性材料を使用した磁
気ヘッドは、5MHzでの出力が従来材を使用したものに比
べて、５〜7dB高かった。
このような本発明のFe−Si−Al−Ca系の磁性材料は、粉
末冶金的な方法に因って作製されるものばかりではな
く、スパッタによる薄膜形成法や、蒸着法などにも適用
できるものである。
発明の効果 この発明によれば、高周波数特性の良好な、且つ機械的
特性特に耐摩耗特性に優れた金属磁性材料が得られ、且
つ、これを用いて磁気ヘッドを作製すると、従来の磁気
ヘッドに比べ高周波数領域で出力の高い磁気ヘッドが得
られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】５〜15重量％のSiと、２〜７重量％のAl
    と、残部は主にFeからなるFe−Si−Al合金に、Be,Mg,C
    a,Sr,Ba,Sc,Y,Nd,Ta及びHfから選択された少なくとも一
    種の元素を、Fe−Si−Al合金に対して0.001〜１重量％
    となるよう添加し、更に0.0001〜1.5重量％の酸素を含
    有させ、当該酸素が粒界に集中的に分布していることを
    特徴とする磁性材料。
  2. 【請求項２】平均結晶粒径が10μｍ以下であることを特
    徴とする請求項１に記載の磁性材料。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の磁性材料を少なくとも磁
    気コアに組み入れたことを特徴とする磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】５〜15重量％のSiと、２〜７重量％のAl
    と、残部は主にFeからなるFe−Si−Al合金に、Be,Mg,C
    a,Sr,Ba,Sc,Y,Nd,Ta及びHfから選択された少なくとも一
    種の元素を、Fe−Si−Al合金に対して、0.001〜１重量
    ％含有させ、更に700℃〜1000℃の温度で、0.0001〜0.1
    体積％以下の酸素含有量の不活性ガス中で熱処理するこ
    とを特徴とする磁性材料の製造方法。
JP63269904A 1988-10-26 1988-10-26 磁性材料及びそれを用いた磁気ヘッド Expired - Lifetime JPH0742554B2 (ja)

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