JPS58177432A - 非晶質磁性合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非晶質磁性合金にかかり、特に金属−金属系で
あって、耐摩・磁性に優れ、飽和磁化の大きな非晶質磁
性合金を提供しようとするものである。

近年、非晶質合金に関する研究が盛んになり、特に遷移
金属Ｃｏを主成分とするものは、磁歪が小さく、結晶磁
気異方性がないため、１ｄｌＥｆｌた軟磁。

気持性を有し、その応用が注目を集めている。

従来の非晶質合金はＦｅ、Ｃｏなどの遷移金属と半金属
Ｂ、Ｓｔ　、Ｐ、Ｃよりなるものであったが、最近この
半金属のかわりにＺｒ、Ｔａ、Ｔｉなどの金属を用いた
ものも非晶質化することが知られるようになって来念。

特にＣｏ　−Ｎ　ｂを主成分とする非晶質合金は、磁歪
の調節が容易なため高飽和磁束密度ＢＳヲ有する磁歪苓
組成が得られ、かつ耐摩耗耐蝕性に憂れている（特願昭
５６−１６４９７８号）。また、Ｃｏ−Ｚｒを主成分と
するものは磁歪を零にする調節はＭｏとかＯｒを大鹸に
添加するため、ＢＳを低下させるが、結晶化温度が高い
という長所を有していることが知られている。

しかしながら、こ扛らの非晶質合金を用いて、たとえば
ＶＴ’Ｒ用磁気ヘッド等を作製しようとする補合上述の
金属−金属系非晶質材料でも磁気チーブ摺動による耐摩
耗特性にまだ問題がある。すなわち、こ扛ら金属−金属
系非晶質材料は、金属−半金属非晶質材料や従来のセン
ダスト材よりも耐摩磁性において讃ｎているが、現用ｖ
ＴｋＬ用磁気ヘッド材のフェライよりも耐摩耗特性が劣
る。

ただ、磁気ヘッドの構成を工夫して耐摩耗特性の愛れた
セラミックもしくはフェライトなどで非晶質合金をはさ
むサンドイッチ構造をとｎば、実用上の問題はＩ７１．
ぽ解決されることが判明したものの（特願昭５６．１８
８６７２号、同５６−２１２８３号）、材料的にはフェ
ライトと同等の耐摩耗性を有する軟磁性材料はまだ得ら
れていなかった。

本発明はこれらの金属−金属系非晶質合金材の耐摩耗特
性をさらに改善し、フェライトと同等の耐摩耗性と、フ
ェライトを上回る飽和磁化ＢＳを有する非晶質磁性合金
を提・供することを目的とするものである。

発明者らは、実験の結果、上述の金属−金属系非晶質合
金にＲｕおよびＲｅを添加含有させたとき、はじめてフ
ェライトと同等の耐摩磁性が得られることを発見した。

望ましい組成は基本的には次式で示されるものである。

Ｃｏ　ａ　Ｔ　ｂＴ’　ｃ　　　　・　　　　　　　　
　　（１）ただし ＴはＭｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、およびＴａのうち１種もしくは
２種以上の組合せ。

Ｔ／はＲｕおよびＲｅのうちのいずｎか一方または両方
。

である。このうち＆（９４，かつ６くｂは非晶質化する
のに必要な条件であり、７ｓくａ　＊ｂ＜、２゜はこの
非晶質合金の飽和磁化がフェライトのそれより高くなる
ために必要な条件ヤある。０．１＜Ｃ１は耐摩耗耐性改
書に最低限必要な条件であり、Ｃく５ｉｄやはり磁気特
性を劣化させないために必要な条件である。

Ｇｏ　−Ｚ　ｒ　、Ｃｏ　−Ｔ　ｉ　、　Ｃｏ−Ｔａ　
　系の非晶質合金は磁歪が正であるため、零磁歪組成を
得るためにはＮｉ　、Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗなどを約１０
％はど添加含有させなけ扛ばならない。一方、Ｃｏ−Ｎ
ｂ系非晶質合金は磁歪がわずかに負であるため、Ｆｅ。

Ｍｎなどを約２％はど添加することによシ零磁歪を示す
。したかって、もしＮｂとＺｒ、Ｔｉ、Ｔａの三元素を
適当に組合せわせｎば必ずしもＭ　＝　Ｎ　ｉ。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗおよびｈ４’　＝Ｆ　ｅ　、　Ｉｖｉｎ
　ｆ用いなくても、磁歪零の組成を得ることができる。

以上より磁歪定数大が１０−６よりも小さく、かつ耐摩
耗性が良好な金属−金属系非晶質合金を得るためには次
の条件全満足することが望ましい。

Ｃｏ　ａ　Ｔ　ｂＴ　’　。Ｍ　６　Ｍ　’　ｅ　　　
’　”　”　’　　　　　　　（２）ただしＴ、Ｔ／お
よびａ、ｂ、ｃは組成式（１）におけるものと同じ、 ｍＦｉＮ　ｉ　、　Ｏｒ　、　ｂ４ｏおよびＷのうちの
１種もしくは２種以上の組合せ。

Ｍ′はＦｅおよびＭｎのうちのいずれか一方または両方
。

ｄく１２およびｅく３なる条件は磁歪λを１０−６以下
とするために必要な条件である。組成式（２）において
、ＭのうちＮｉには比較的Ｂｓを低下させにくい特徴が
あり、Ｍｏ、Ｗは結晶化温度を上昇させ、Ｃｒは耐蝕性
を向上させる特徴を有するので、必要に応じて添加含有
させれば効果的である。

また、Ｆｅ、ＭｎはＢＳを上昇させるという好ましい効
果をもつ。この金属−金属系非晶質合金のうち一般的に
は、Ｃｏ　、　ＪＮ　ｂ系が零磁歪組成ではもっとも高
いＢＢをＭする４徴がある。一方、耐蝕性に関してはＧ
ｏ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｔｉ　、Ｇｏ−Ｔａ系が曖れているが
、Ｃｏ−Ｚｒ系は耐蝕性はよくない。Ｇ　ｏ　−Ｚ　ｒ
系で耐蝕性をもたせるためには、Ｃｒ、または、Ｎｂ、
ＴｉならびにＴａのうちの１神もしくは２種以上を適当
量添加含有させる必　′要がある。Ｇ　ｏ　−Ｔ　ｉ系
は結晶化温度が低く、まｑ　Ｃｏ　−Ｔ　ａ系はＴａが
高価であるだけでなく、これら二つの系はＣｏ−Ｚ　ｒ
　、　Ｇｏ−Ｎｂ系に比べて非晶質状態で比較的ＢＳが
高いものを得るのが困難である点と、結晶化温度の高い
ものはＣｏ−Ｚｒ系で傅らｎる点とを考慮すると、Ｇｏ
−ＮｂもしくはＣｏ　−Ｎ　ｂ　−Ｚ　ｒの混合系の方
がＧｏ−Ｔｉ、Ｃｏ−Ｔａ系に比べてより＃摩耗特性に
おいてフェライトとほぼ同等で、かつ耐蝕性をも備え、
フェライトを上回るＢＢを有するものとして次の組成が
望ましいことが実験よりゎがりた。

ＣｏａＮｂｂ−ｘＺｒ、Ｔ’、ＭｄＭ’。曲（３）ただ
し 元素Ｔ’　、　Ｍ　、　ｂ４１、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは
前記組成式（１）　、　（２）におけるものと同じ。

ＯりＸ＜１４ 特に、上式（３）において６くｘ、かつ（ｂ−りく６の
一合に限り、Ｍは必ずＣｒをｙ（原子％）含み、これと
Ｎｂとの合計量が７原子１以上、すなわち（ｂ−ｘ）＋
ｙ２７である。

上述の範囲のうち！く１４なる条件はＺｒ系のみは他の
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ系と異なシ、それ以上Ｚｒを含むと非
晶質化が困難になるためである。またＮｂ０ｔすなわち
（ｂ−ｘ）か６原子チ以下になりかつＺｒが６原子チ以
上になると耐蝕性が劣化してくるため、Ｃｒｆ添加含有
させる必要が生じる。この際Ｃｒの添加含有により耐蝕
性を向上させる最低限必要層はほぼ（７−（ｂ　−ｘ　
）　）原子チ以上、すなわちＣｒとＮｂとの合計量が７
原子係以上でなければならない。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

実施例１ 第１図に示す形状のフェライトダミーヘッドチップ１の
先端に金属−金属系非晶質材料を先端部の厚さが３０μ
ｍになるようスパッターして、非晶質部２を形成し、こ
れを用いて耐摩耗試験を行なった。ただし、耐摩耗試験
は市販されているＶＴＲデツキを用い、温度４０　Ｃｓ
相対湿度９０チの恒湿室中でＧｏドープγテープを相対
速度５．６ｍ／秒で走行させ、６０時間後の摩耗ｔを測
定することによシ行なった。

比較のため、液体超急冷法で作製した従来の金属−半金
属系非晶質合金やフェライト、センダストなどを、第２
図に示す形状のダミーへラドチップに力ｌ工し、上述と
同じ条件で耐磨耗試験をした。

いずれも、長さＲ＝　３　ｍｍ　、巾Ｗ二２朔、厚さｔ
＝４０μｍ、先端部曲率半径ｙ＝＝２．５ｇの寸法で第
１表 上表の実験結果より、本発明の試料隘１１〜２３が従来
の非晶質合金やフェライト、センダストなどにない浸れ
た耐摩耗性を示すことがわかる。

実施例２ 種々の本発明非晶質合金を、ガラス基板上に、Ａｒ圧１
　、５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒでスパッタし、厚さ６μ
ｍの薄膜を形成した。これを蒸留水中に２４時間浸漬し
て、その変色具合より耐蝕性の評価を行なった。その結
果を第２表に示す。この表に示した結果より、Ｚｒを６
原子−以上含む非晶質合金の場合のみ、ＣｒとＴ（＝Ｎ
ｂ、Ｔｉ　、Ｔａ）の合計量が７原子チ以上であるとき
耐蝕性を良好にする。

以　　下　　余　　　白 ：　１ 第２表 実施列３ はぼ磁歪零である（　Ｃ０９７Ｆθ２”１）、ｏｏ−ｘ
Ｎｂｘ（ただしＸ：＝７〜２４　）および（ｃｏ９□Ｆ
０２Ｒｅ１）１００−ＸＮｂｘ（ただしＸニア　〜２４
）なる組成の非晶質合金Ｍをガラス基板上にＡｒ圧２Ｘ
１０””Ｔｏｒｒでスパッター法により作製し、その室
幅における飽和磁束密度ＢＳ（ガウス）を振動磁力計に
より測定した。その結果を第３図に示す。これよりメタ
ル系磁気ヘッド材として望ましいＢＢ＝８０００ｆ確保
するためには、ｘく１６であることがわかる。

ｄｕ、Ｒｅの虚が同じ原子百分率であるなら、Ｒｅより
もＲｕＯ方が有利であることがわかる。

実施例４ 実施例３と同様にスパッター法によシ非晶質化≠金属と
してＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒを主成分とし磁歪がほぼ苓
でかつその系において非晶質状態で最大飽和磁化ＢＳを
有する薄膜を形成した。それぞ扛の最大飽和磁化ＢＳの
値と結晶化温度を第３表に示す。

以　　下　　余　　白 第３表 実験結果よりわかるように、Ｃｏ　−Ｎ　ｂ系で最大の
ＢＳ　が寿られる。また、Ｃｏ−Ｚｒ系はＺｒの少ない
領域でも非晶質化しやすく、結晶化温度も高い。

実施クリ６ 非晶質合金（”８６Ｎｂ１２Ｒｕ２）１００−Ｘ”！（
ただし°ｆｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｘ＝Ｏ〜４　）の噂
、１−を実施例３と同様にスパッター法により作製しＴ
Ｍの種類ならびに童と磁歪定数λとの関係を調べた。そ
の結果を第３図に示す。実験結果よりＣｏ　−Ｎ　ｂ係
で磁歪だ数が実質的に零もしくはそ扛に近いとみなし得
るＺｒ量！、およびＭ’−Ｆｅ。

Ｍｎ献ｅはＯへＸ　＜、、　４、ｏくｅく３である。

非晶質合金（”８８Ｎｂ８Ｒｕ２Ｆ０２）１００−ＸＭ
！（ただしＭ＝　Ｎｉ　、Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｘ　＝
　Ｏ〜１０　）の薄膜を実施例３と同様にスパック−法
により作製し、Ｍの種類ならびにその量と飽和磁化Ｂｓ
　　との関係を調べた。その結果を第５図に示す。図に
示した結果よりわかるように、通常のメタル系磁気ヘッ
ド材としてはＢ５２８０００が望ましいため、Ｏｒ　、
　Ｍ　ｏ　、　Ｗについてはｄ≦８であることが望まし
い。一方Ｎｉは比較的ＢＢを低下させないが、Ｎｉ添加
に従って磁歪定数が大幅に負の方へ変化するので、磁子
定数λが−ＩＸ１０−６より負にならないようにするに
は、やはりその添加量も８原子チ以内にした方がよい。

以上の実施例の結果より、メタルテープ対応磁気ヘッド
用としてこの非晶質合金材を用いる礪合次の（４）式で
表わさ扛る組成が適していることがわかる。

Ｃｏ　ａＮ　ｂ　ｂ−ｘＺ　ｒ　！Ｔ　’　ｏＭｄＭ　
’　、　　・・・・・・　　（４）７９くａ（９４ Ｔ　’　二Ｒｕ　＋　Ｒｅ　＋　Ｍ二Ｎ　ｓ　Ｃｒ　ｅ
　Ｍ　ｏ　ｓ　Ｗ　ｔ　Ｍ’−Ｆ　ｅ　＊　Ｍ　ｎ−Ｌ
述の組成範囲のうち、ｂく１６は実施例３より与かれそ
の分ａの下限も移動して７９くｄとなる。また、６人８
は実施例６より、ｏくｅく３およびＯ＜　Ｘ　（４は実
施例５よりそｎぞれ導かれる。

そして、第１表の耐摩耗結果および実施例３よりＲθよ
り１（ｕの方が特性上より好ましいことがわかる。

以１こより、本発明の非晶負値性合金は、フエライより
も明相磁比Ｂｓが高く、耐寧耗性が他のメタル系＝ｍ件
材料よりも高く、またフェライトとほぼ回等の耐厚札１
生を有するものである。そして易４′（組成金さらに限
定すれば、耐蝕性に愛れ、飽和磁化ＢＳもきわめて高い
磁性合金を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる非晶質感性合金全耐摩耗性評価
実験に用いたダミーヘッドチップを示す斜視図、第２図
は比較用のダミーヘッドチップの８＋祝図である。第３
図は本発明における（　ＣＯ９ｙＦｅ２　Ｒ”　１）１
００−ＸＮｂｘおよび（Ｃｏ９□Ｆｅ２Ｒｅ１）１００
−ＸＮｂｘのＢｓのＮｂ、４依存性に示す図、第９図は
同じく（Ｃｏ８６Ｎｂ１２Ｒｕ２）１００−ｘ”ｘの磁
歪定数λのＴＭ（＝＝：Ｚ　ｒ　、　Ｆｅ　、Ｍｎ　）
箪依存性を示す図、第→図は同じく（Ｃ０８８Ｎｂ８Ｒ
ｕ２Ｆｅ２）　１ｏｏ−ｄ’ｄの飽和磁化ＢｓのＭ　（
＝　Ｎｉ　、Ｃｒ。 Ｍｏ、’Ｗ’）ｉ依存性を示す図である。 代理人の氏名　升埋士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 化 ｓ 力゛ り 第２図　　　　　　　　ス 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の式（１）で示される成分組成よりなること
   を特徴とする非晶質磁性合金。 ＣｏａＴｂＴ’。　　　、、、、？、−（１）ただし元
   素Ｔ　、　Ｔ’はそれぞれ Ｔ＝Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ Ｔ’＝Ｒｕ、Ｒｅ も の群より選ばれる１種壱しくけ２棟以上の元素なる条件
   を満足するものとする（ただし単位は原子チ）。
2. （２）　　元素Ｔ　カＮ　ｂ　オＸびＺｒであッテ、Ｚ
   ｔカ１４原子チ以下であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の非晶質磁性合金。
3. （３）下記の式（２）で示される成分組成よシなること
   を特徴とする非晶質磁性合金。 Ｃｏ　ａ　Ｔ　ｂＴ’　ｃ　ＭｄＭ’　ｅ　　　　・・
   −（２）ただし元素Ｔ　、　ＴＩ　、　Ｍ　、　Ｍｌは
   それぞ扛Ｔ　＝Ｎｂ　　Ｚｒ　　Ｔｉ　　Ｔａ Ｔ’＝Ｉ（ｕ　　Ｒｅ Ｍ　＝　Ｍｉ　、　Ｃｒ　、ｂｌｏ　、　ＷＰＬ４’＝
   Ｆｅ、Ｍｎ の群より選ばれる１種もしくは２種以上の元素。 なる条件を満足するものとする（ただし、単位は原子１
   ゜
4. （４）元素ＴがＮｂおよびＺｒであって、Ｚｒが１４原
   子チであることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の非晶質磁性合金。