JPH0789526B2 - 結晶質軟磁性薄膜 - Google Patents

結晶質軟磁性薄膜

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JPH0789526B2
JPH0789526B2 JP60244623A JP24462385A JPH0789526B2 JP H0789526 B2 JPH0789526 B2 JP H0789526B2 JP 60244623 A JP60244623 A JP 60244623A JP 24462385 A JP24462385 A JP 24462385A JP H0789526 B2 JPH0789526 B2 JP H0789526B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軟磁性薄膜に関するものであり、詳細にはFe−
Al−Ge系合金薄膜の耐蝕性の改良に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、Fe−Al−Ge系合金薄膜において、Fe,Al及びG
eの組成範囲をそれぞれ68〜84原子%,1〜31原子%,1〜3
1原子%とし、さらにこれらの少なくとも1種を0.1〜10
原子%のRuで置換することによって、 軟磁気特性を劣化することなく耐蝕性,耐摩耗性の改善
を図ろうとするものである。
〔従来の技術〕
磁気記録における記録の高密度化,高品質化を図る目的
で、高保磁力を有する磁気記録媒体,例えば磁性粉にF
e,Co,Ni等の金属あるいは合金からなる金属磁性粉末を
用いた、いわゆる合金塗布型のメタルテープ等が開発さ
れ、オーディオテープレコーダをはじめ、いわゆる8ミ
リVTR(8ミリビデオテープレコーダ)等、民生用の磁
気記録の分野で実用化が進んでいる。
したがって、このような磁気記録媒体を充分に磁化する
ためには、磁気ヘッドのコア材料に対して、この媒体の
保磁力に見合った充分高い飽和磁束密度を有することが
要求される。また、特に記録・再生を同一の磁気ヘッド
で行う場合においては、上述の飽和磁束密度のみなら
ず、適用する周波数帯域で充分に高い透磁率を有する材
料であることが必要である。
従来、このような基本的な磁気特性を満たすコア材料と
して、Fe−Al−Si系合金(センダスト合金)が知られて
おり、実用に供されていることは周知の通りである。
しかしながら、このセンダスト合金のように軟磁気特性
に優れた材料においては、磁歪λsと結晶磁気異方性K
が共に零付近であることが望ましく、磁気ヘッドに使用
可能な材料組成はこれら両者の値を考慮して決められ
る。したがって、飽和磁束密度もこの組成に対応して一
義的に決まり、センダスト合金の場合、10〜11kガウス
が限界である。
あるいは、上記センダスト合金にかわり、高周波数領域
での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束密度を有する非
晶質磁性合金材料(いわゆるアモルファス磁性合金材
料)も開発されているが、この非晶質磁性合金材料でも
飽和磁束密度は12kガウス程度であり、また、熱的に不
安定で結晶化の可能性が大きいので500℃以上の温度を
長時間加えることはできず、例えばガラス融着のように
各種熱処理が必要な磁気ヘッドに使用するには工程上制
限が生ずる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような状況から、さらに良好な軟磁気特性を示す軟
磁性材料の研究が進められ、例えば本願出願人は先に特
願昭60−77337号明細書において、Fe,Al,Geを主成分と
し高飽和磁束密度を有するFe−Al−Ge系軟磁性薄膜を、
さらには特願昭60−218736号明細書においてCoを添加し
たFe−Co−Al−Ge系軟磁性薄膜を提案した。
本発明は、このFe−Al−Ge系軟磁性薄膜の耐蝕性の一層
の改善を図るものである。
すなわち、本発明は、センダスト合金を凌ぐ高い飽和磁
束密度を有するとともに、優れた耐蝕性を有する軟磁性
薄膜を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、前述の問題点を解消せんものと鋭意研究
の結果、所定量のRuの添加が耐蝕性,耐摩耗性の向上に
有効で、また軟磁気特性を損なうこともないとの知見を
得るに至った。
本発明の結晶質軟磁性薄膜は、このような知見に基づい
て完成されたものであって、FeaAlbGec(但し、a,b,cは
それぞれ組成比を原子%として表す。)なる組成式で示
され、その組成範囲が68≦a≦84,1≦b≦31,1≦c≦3
1,a+b+c=100である結晶質軟磁性薄膜において、F
e,Al,Geの少なくとも1種を0.1〜10原子%のRuで置換し
たことを特徴としている。なお、上記組成式中、Feの一
部を0〜15原子%のCoで置換してもよい。
Ruの添加は、耐蝕性,耐摩耗性の改善に極めて有効で、
例えば、軟磁性薄膜の組成を Fe68Co10Ge10Al12-xRux (ただし、数値はそれぞれ原子%を示す。) とし、Ruの添加量xを変えて摩耗量を調べたところ、第
1図に示すように摩耗量低減に顕著な効果を示した。す
なわち、一般に軟磁性薄膜を磁気ヘッドに加工し磁気テ
ープを走行させると、走行時間の増加に伴って摩耗量も
増加するが、Ruの添加量の増加に伴い、例えば30時間走
行後であっても摩耗量は極めて少ないものとなり、Ru4
原子%の時、センダストよりかなり優れた耐摩耗性を示
すことがわかった。
また、Feの一部をRuで置換し、飽和磁束密度の変化を調
べたところ、第2図に示すように、Ruの置換量の増加に
伴って飽和磁束密度は若干減少するものの、Crで置換し
た場合に比べると、減少の割合は極めて小さく、AlやGe
で置換した場合に比べても小さいことがわかった。
本発明において、Ruの添加量を0.1〜10原子%としたの
は、添加量が0.1原子%未満では耐摩耗性の改善に充分
な効果が期待できず、一方、添加量が10原子%を越える
と軟磁気特性の劣化や飽和磁束密度の減少をもたらし、
本来の意味を失うからである。
一方、本発明の軟磁性薄膜において、所定の磁気特性を
確保するために、基本成分であるFe,Al,Geについては、
Al1〜31原子%,Ge1〜31原子%,残部Feとする。ただ
し、Feの含有量は68〜84原子%の範囲である。これら基
本成分が前記組成範囲を外れると、飽和磁束密度,透磁
率,保磁力等の磁気特性を確保することが難しくなる。
また、Coを添加する場合には、飽和磁束密度や耐蝕性,
耐摩耗性の改善、軟磁気特性の確保等の点から、Feに対
する置換量は0〜15原子%に抑えるのが好ましい。すな
わち、その組成を FeaCobAlcGed (ただし、a,b,c,dはそれぞれ組成比を原子%として表
す。) とした場合に、その組成範囲は 65≦a+b≦85 0≦b≦15 1≦c≦35 1≦d≦35 a+b+c+d=100 なる関係を満足するものとする。
本発明の軟磁性薄膜は、上述の基本成分の少なくとも何
れか1種を前述の範囲内でRuにより置換したものであ
る。
上述の軟磁性薄膜の製造方法としては種々の方法が考え
られるが、なかでも真空薄膜形成技術によるのが良い。
この真空薄膜形成技術の手法としては、スパッタリング
やイオンプレーティング,真空蒸着法,クラスター・イ
オンビーム法等が挙げられる。
また、上記各成分元素の組成を調節する方法としては、 i)Fe,Ru,Al,Ge、さらには必要に応じてCo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発源として使用する方法、 ii)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、 iii)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(印加電圧)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、 iv)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。
なお、上述の真空薄膜形成技術等により膜付けされた軟
磁性薄膜は、そのままの状態では保磁力は若干高い値を
示し良好な軟磁性特性が得られないので、熱処理を施し
て膜の歪を除去し、軟磁気特性を改善することが好まし
い。
〔作用〕
このように、Fe,Al,Geを基本成分とするFe−Al−Ge系合
金へのRuの添加は、耐摩耗性向上や耐蝕性の改善の点で
顕著に作用する。また、Ruの添加による軟磁気特性の劣
化はほとんどなく、飽和磁束密度の減少も著しく少な
い。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこの実施例に限定されるものではない。
先ず、Fe,Ru,Al,Ge及びCoをそれぞれ所定の組成比とな
るように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波誘導加熱炉
を用いて溶解・鋳造後、さらに平面研削盤により機械加
工を行って直径4インチ,厚み4mmのスパッタリング用
合金ターゲットを得た。
次に、この合金ターゲットを用いて、高周波マグネトロ
ンスパッタ装置により、アルゴン分圧5×10-3Torr,投
入電力300Wの条件でスパッタリングを行い、水冷した結
晶化ガラス基板(保谷ガラス社製,商品名HOYA PEG313
0C)上に膜厚約1μmの薄膜を得た。
さらに、この薄膜を、1×10-6Torr以下の真空下でTaな
る温度で1時間焼鈍し、徐冷して軟磁性薄膜を得た。
上述の方法に従い、合金ターゲットの組成比を次表中に
示すような値に設定し、サンプル1ないしサンプル4を
作製した。
得られた各サンプルについて、軟磁性薄膜の膜組成を分
析し、飽和磁束密度Bs,抗磁力Hc,透磁率μ(1MHzにおけ
る値),磁歪,摩耗量および耐蝕性について調べた。
ここで、飽和磁束密度Bsは試料振動磁束計(VSM)、抗
磁力Hcは交流10HzのB−Hループトレーサ、透磁率μは
8の字コイル型透磁率計で測定した。また、各サンプル
の膜厚は、試料表面にアルミニウムを薄く蒸着し、多重
干渉膜厚計によって膜と基板との段差を測定することに
より求めた。さらに、各サンプルの組成分析は、EPMA
(Electron Probe Micro−Analysis)法によった。
摩耗量は次のようにして求めた。すなわち、先ず基板と
してフェライトよりなる擬似ヘッドを作製し、先に述べ
たスパッタ条件と同一の条件で膜厚18μmの軟磁性薄膜
をヘッドチップの先端に成膜した。この擬似ヘッドをテ
ープ幅1インチのビデオテープレコーダ(相対速度25.6
m/sec)にトラック幅0.5mm,突き出し量80μmとなるよ
うに取り付け、γ−Fe2O3を磁性粉末とする磁気テープ
を30時間走行させて膜の減少量を顕微鏡で写真観察して
求めた。
各サンプルの耐蝕性は、1規定の食塩水に室温で一週間
浸した後の膜面の表面の観察に依った。この耐蝕性の評
価は、下記のような表面状態から判定した。
A:膜面に変化がなく、鏡面を保ったままの状態。
B:膜面に薄く錆が発生した状態。
C:膜面に濃く錆が発生した状態。
D:膜自体が消失する程度に錆が発生した状態。
結果を次表に示す。なお、比較のために、上述の方法と
同様に成膜したFe−Al−Ge合金(Ruを含まず。)につい
ても、比較サンプル1及び比較例2として各値を測定し
た。
この表より、本発明を適用した各サンプルにあっては、
特に耐蝕性や摩耗量において顕著な改善効果が見られ、
また飽和磁束密度,透磁率,保磁力についてもFe−Al−
Ge系合金と遜色のないことがわかった。
〔発明の効果〕
上述の発明からも明らかなように、Fe,Al,Geを基本成分
とするFe−Al−Ge系合金あるいはCoを添加したFe−Co−
Al−Ge系合金に、Ruを添加することにより、耐蝕性や耐
摩耗性の大幅な改善が図られる。また、このRuの添加に
よって軟磁気特性の劣化や飽和磁束密度の減少がもたら
されることもない。
したがって、耐蝕性,耐摩耗性等の実用特性に優れると
ともに磁気特性にも優れた軟磁性薄膜の提供が可能とな
り、磁気ヘッドのコア材等として極めて実用価値が高い
と言える。
【図面の簡単な説明】
第1図はFe68Co10Ge10Al12-xRuxとしたときのRu添加量
xと摩耗量の関係を示す特性図であり、第2図はRu置換
に伴う飽和磁束密度の変化の様子をCr置換あるいはAl置
換,Ge置換の場合と比較して示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 祥隆 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 松田 秀樹 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 岩崎 洋 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 阿蘇 興一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−27941(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】FeaAlbGec(但し、a,b,cはそれぞれ組成比
    を原子%として表す。)なる組成式で示され、その組成
    範囲が68≦a≦84,1≦b≦31,1≦c≦31,a+b+c=10
    0である結晶質軟磁性薄膜において、Fe,Al,Geの少なく
    とも1種を0.1〜10原子%のRuで置換したことを特徴と
    する結晶質軟磁性薄膜。
  2. 【請求項2】FeaCobAlcGed(但し、a,b,c,dはそれぞれ
    組成比を原子%として表す。)なる組成式で示され、そ
    の組成範囲が65≦a≦85,0<b≦15,1≦c≦35,1≦d≦
    35,a+b+c+d=100である結晶質軟磁性薄膜におい
    て、Fe,Co,Al,Geの少なくとも1種を0.1〜10原子%のRu
    で置換したことを特徴とする結晶質軟磁性薄膜。
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