JPS59144045A - 磁気記録媒体 - 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】 本苑明は、磁気記録媒体に関するものであり、特には低
摩擦性、走行安定性、耐久性、防錆性等を賦与する目的
で表面層をリン化した磁気記録媒体に関するものである
。

非磁性支持体上にｒ−ＦｅｓＯ＠　、ｐｅｇ　ｏ、、Ｃ
ｏ含有ｒ−Ｖｅｔｏｓ　　等々の酸化物糸磁性粉或いは
ｐｅ　、　ｃｏ　。

Ｎｉ　、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎｉ　、Ｃｏ−ＮＩ　、Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｎｉ　、Ｆｅ−Ｃ。

−Ｂ、Ｆｅ−Ｃｏ−０ｒ−Ｂ、Ｍｎ−Ｂ１　、Ｍｎ−Ａ
ｌ　、ｒｅ−Ｃｏ−Ｖ等の強磁性金属乃至合金粉と結合
剤とを主体とする磁性層を形成した磁気記録媒体が従来
広く使用されてきたが、結合剤を含む磁性層では磁気記
録性能、特に記録密度の向上に限界があり、高記録密度
用磁気記録媒体として蒸着法或いはスパッタ法等により
金属磁性層を支持体上に成層した所謂金ｍ＊膜磁気記録
媒体が脚光をあびている。

磁気記録媒体の品質か向上するに伴い、そこに要求され
る作動特性も益々厳しいものとなっており、特に磁気テ
ープ及び磁気ディスク用途では摩擦係数が小さく、円滑
で安定した走行性を示すこ　　。

と、耐摩耗性に優れ長時間にわたって安定走行を行いう
ろこと、置かれた環境条件に対して特性が安定しいつで
も確実に再生できること、耐久性のあること等が強く求
められる。高ｉ度記録用磁気記録媒体においては性能向
上のため表面の平滑化が進められており、＊撚係数り増
大する傾向にある。金ｌｔ４薄膜磁気記録媒体において
は金属が表面に露出しているので発錆による劣化が詔め
られることもある。高密度で記録されている多量の情報
を長期にわたり保蔵し、いつでも確実に再生できるよう
、上述したような走行安定性、走行円滑性、耐久性等か
、高密度磁気記録媒体においては一段と強く要望される
のである。

この対策として、金銅薄膜磁気記録媒体に対して、シリ
コーンオイル、フッ素オイル等の易滑剤を磁性層表面に
塗布したり、様々の種類の被覆層を磁性層表面にトップ
コートすることが行わわてきたが、これら従来方法では
、均−塗布或いはコートか離しいこと、易滑その他の効
果が使用につれ低下し、耐久性に乏しいこと、被膜か厚
くなるとスペーシングリスによる出力低下を生ずること
といった理由でいまだ完全に満足すべき結果が得られて
いない。とりわけ、スペーシングロスによる出力低下は
被覆法に伴う重大な欠陥である。

本発明は、上述したような従来技術の欠点に艦み、蒸着
法やスパッタリング法等で作製された金り薄膜高密度磁
気記録媒体に対して、低阜擦性、走行安定性、耐久性、
防錆性等を上記欠点を呈することなく改善した、新規な
金属薄膜表面層を提供することを目的とする。

本発明者は、被覆法によらず、磁性層の表面自体を改質
することを主眼として多くの検討を重ねた結果、金属薄
膜表面をリン化することにより上記目的に適う優れた効
果が発揮されることを知見した。この方法蝶、被覆法と
は異なり、スペーシングリスによる磁気記録媒体の出力
低下を招かない点できわめて有利である。

金Ｍ′ＮＩ膜表面層をリン化する方法としては、熱拡散
法、イオン注入−熱拡散法、プラズマ中反応法等が考慮
しうる。しかし、熱拡散法やイオン注入−熱拡散法の場
合には、熱を必要とし、一般の磁気記録媒体に対しては
使用することが１難である。これは、一般の磁気記録媒
体では、低温に軟化点を持つポリエステルフィルムが基
体として使用されており、この基体が操作に必要な熱に
耐えられないためである。他方、プラズマ中反応法では
、プラズマのエネルギーの他にははとんど熱を要せず、
反応は常温付近で行うことができる。従って、プラズマ
リン化法は一般の磁気記録媒体に適したリン化法という
ことができる。

プラズマリン化法祉、Ａｒ、Ｉｌｅ、Ｎｅ、Ｈｚ等のキ
ャリヤーガスの放電プラズマとリンを含もガスとを混合
し、被処理表面にこれら混合ガスを接触させることによ
り表面リン化を計る方法である。原理的には、気体を低
圧に保ち電場を作用させると、気体中に少量存在する自
由電子は、常圧に較べ分子間距離が非常に大きいため、
電界加速を受１５〜ｊ　ＯｅＶ　の１！！動エネルギー
（１！子湿度）を獲得する。この加速電子が原子や分子
に衝突すると、原子軌道や分子軌道を分断して電子、イ
オン、中性ラジカルなど常態で１不安定な化学種に解離
させる。解離した電子は再び電界加速を受けて別の原子
や分子を解離させるが、この辿鎖作用で気体はたちまち
尚度の電離状態となり、これはプラズマガスと呼ばれて
いる。気体分子ｉｉ電子との衝突の機会が少ないのでエ
ネルギーをあまり吸収せず、常温に近い温度に保たれて
いる。このように、電子の速度エネルギー（電子温度）
と分子の熱連動（ガス温度）が分離した系は低温プラズ
マと呼ばれ、ここでは化学種が比較的原形を保ったまま
加酸的化学反応を進めうる状況を創出しており、本発明
はこの状況を利用して磁気記録媒体表面をプラズマリン
化せんとするものである。低温プラズマを利用するため
、磁気記録媒体への熱影響れ全くない。

プラズマリン化により磁気記録媒体表面をリン化する為
のプラズマリン化装甑例が第１及び２図に示しである。

第１図は高周波放電によるプラズマリン化装置でありそ
して第２図はマイクル波放電によるプラズマリン化装置
である。

第１図において、リン化ガス及びキャリヤーガスはリン
化ガス源１及びキャリヤーガス源２からそれぞれのマス
７ｐ−コントローラ３及び４を経て混合器５において混
合された後、反応容器Ｒに供給される。リン化ガス源と
しては、ホスフィン（ＰＨｓ）のような常温で気体のも
のが一般に使用されるが、例えばエチレンクロロホスフ
ァイト、ジエチルホスフィン、トリエチルホスフィン等
の常温で液体のもの及びトリフェニルホスフィン、トリ
ーｔ−ブチルホスフィン等の常温で内体のものも、真空
］でのガス化等により使用可能である。

キャリヤーガスとしては、Ａ　ｒ　、　Ｈｅ　、　Ｈｚ
）　Ｎｔ等から任意のものが遺択される。一般に、リン
化ガスは１〜ｊｏＯｍｊ／分そしてキャリヤーガスは５
０〜５ｏｏ−７分の流鼠範囲をとりうる。反応容器Ｒ内
には、被処坤餠気記録媒体支持装置が段設され、ここで
は磁気テープ処理を目的として繰出しロール９と巻取り
ロール１０とが示しである。被処理磁気記録媒体の形態
に応じて様々の支持装置が使用でき、例えば載置式の同
転支持装置が使用されうる。被処理磁気テープを問に挾
んで対向する電極７，７′が設けられており、一方の電
極７は高周波電源６に接続されそして他方の電極７′は
８にて接地されている。更に、反応容器Ｒには、容器内
を排気する為の真空系統が配備され、これは液体窒素ト
ラップ１１、油回転ポンプ１２及び真空コントローラ１
３を含む。これら真空系統は反応容器内をα０１〜１０
　Ｔｏｒｒ　　の真空度の範囲に維持する。

操作においては、反応容器Ｒ内が先ず１Ｏ−５Ｔｏｒｒ
　　以下になるまで油回転ポンプにより容器内を排気し
、その後リン化ガス及びキャリヤーガスが所定の流量に
おいて容器内に混合状態で供給される。反応容器内の真
空は０．０１〜１０　Ｔｏｒｒ　　の範囲に管理される
。被処理磁気テープの移行速度並びにリン化ガス及びキ
ャリヤーガスの流量が安定すると、高周波電源がＯＮに
される。こうして、移行中の磁気記録媒体表面がプラズ
マリン化されるＯ 第２図はマイクシ波放電によるプラズマリン化装櫨を示
す０第１図と同じ構成要素には同じ符号を付しである。

ここでは反応容器Ｒには放電プラズマ室１５が形成され
、その外端にキャリヤーガス源２からのキャリヤーガス
が供給されるようになっている。キャリヤーガスはプラ
ズマ室１５においてマグネトロン６から発生したマイク
ロ波によりプラズマ化され、その後反応容器Ｒ内に導入
される。リン化ガスはプラズマ室１５の内端近くに開口
するノズル１６から反応容器内に導入される。プラズマ
室１５と整列して支持装置が取付けられ、この場合には
繰出し及び巻取りロール９及び１０が垂直に配向されて
いる。この他の要素は第１図におけるのと同一である。

プラズマ発生源としては、上述した烏周波放笥１、マイ
クロ波放電の他に、直流放電、交流放電等いずれでも利
用できる。

プラズマリン化法は、前述したように磁気記録媒体への
熱影製を与えない点で有利であるのみならず、気相反応
であるため磁性層に多少の凹凸があっても四部にまでま
わり込んで表面処理が為され、このため磁性層表面り均
一にリン化される。

この事実秩防錆効果の向上、耐久性の向上に重要な役割
を来しているものと思われる。加えて、プラズマリン化
法は＾速での連続処理を可能とするため磁気記録媒体製
造工程に容易に組込むことができ、その生魔性を阻害し
ない。

プラスマリン化法によるリン化処理における一つの特徴
は、リン化層が磁性層表面に限定されることである。磁
性層表面からの深さと関連してのリンイオン分布を刺べ
ると、第３図に３１で示す曲線に代表されるように、リ
ンイオンの量は表面近くから比較的急激に減少する。尚
、第３図において、３２及び３３で示した曲線はそれぞ
れイオン注入法及び熱拡散法によりイオンを導入した場
合のイオン分布を示し、プラスマリン化法との差異が明
瞭である。

プラズマリン化法において、リンイオンの分布が表面か
らの深さのどの程度まで及ぶかは、主として、リン化処
理の時開及びプラズマのパワーによって決定される。リ
ン化処理の時開が長くなればなる樫、即ち磁気記録媒体
を連続処理する場合にはその走行速度が遅い程そしてプ
ラズマのパワーが大きくなればなる程、リンイオンは内
部深くまで侵入する０本発明の目的とする、低ｆ！擦性
、走行安定性、耐久性、防錆性等の改善と関連しては、
リンイオンが主として存在する深さは１００Å以下で充
分であることが判明した。１００Ａより内部にリンイオ
ンを導入するには、リン化処理に長時闇を要して処理ス
ピードが遅くなり、たとえ１００Ａ以上探〈リンイオン
を導入したとしても１００Ａ以下とした場合に較べてさ
したる改善は見出されない。ごく表層のみ改質すれば本
発明目的には充分である。

本発明の対象とする金属薄膜磁気記録媒体性、鉄族元算
乃至その合金を代表とする強磁性金属を真空蒸着、スパ
ッタリング、イオンブレーティング、イオンビーム蒸宥
、電気化学的めっき等の方法で基体上に９６として形成
されたものを包括するものである。工業的規模においで
均一な長尺物を得る方法としては斜め蒸着方式を含め真
空蒸着法が現在一番研究が行われている。

以下、本方法により生ずる改善結果を実施例及び比較例
に基いて説明する。

実施例１ １０μｍの厚すのホリエステルベースフイルムにＣｏ−
Ｎ轟（Ｃｏ　：　Ｎｉ　＝　８　：　２　）の磁性層を
斜め蒸着法により形成した。磁性層のＪｌｋｋｆｓＦｉ
α１μｍであった。この蒸着テープを第１図に示したプ
ラズマリン化装雛に装着し、プラズマリン化処理を行っ
た。リン化ガスとしてはホスフィンガスを使用した。プ
ラスマリン化条件は次の通りとした：キャリャーガス（
Ａｒ）　　５０ｍ／分ホスフィンガス　　　　　５０−
／分 反応時圧力　　　　　　　０．１’ｌ’ｏｒｒ電　源　
　　　　　　　　１１５６ＭＨｚ、５５ＧＷテ一プ走行
速度　　　　　０．５ｍ／分こうしてプラスマリン化し
た蒸着テープについてＢ８ＣＡ測定によりリンイオンの
分布を自べたところ、リンイオンは主として表面から１
００人以内に分布していた。

この蒸着テープについて、動摩擦係数μに１スチル時間
（耐久性）及び防錆性の３つを試験した。

尚、試験法線法の通りである： （ｉＪｌ！　　係数に ＃ｔＪＪ摩擦係数μには、信学技報Ｒ８［）−２５（１
９８０）に記載の方法に従って測定した。即ち、磁気テ
ープを磁気ヘッドに相当する摩耗輪に磁性層側な内側と
して看掛け、一端に分銅を品し、他端をＥ７−ドセルに
固定する。摩耗輪を回転させ、磁気テープの摩擦力をロ
ードセルにて検出する。摩擦カニＴ１分銅重さ：Ｗ、そ
して巻付角二〇として次式からμｋを求める。

μに一÷１ｎ岳 θ０スチル時間（耐久性） ＶＴＲで静止画像を再生した時に円像が出なくなるまで
の時間として測定する。

（ｌｉｉ）防１し 表面酸化による磁気特性の劣化を次の方法により調べた
。磁気テープを温度５０℃、湿度９８％の環境下に７２
時間放置し、放電の前後におりる残留磁束密度の俊化Δ
Ｂｒを測定した。

ここで１３ｒ　、　Ｂｒ’はそれぞれ放置前、放置後に
おける残留磁束密度である。

実施例１のサンプルにつき上記３つの試験の結果を表１
に示す。

実施例２ 実施例１で使用したものと同じ無処理の蒸着テープを使
用して次の条件でリン化処理した。装置は第２図のもの
を使用した。リン化ガスとしてジニチルホスフィンを使
用した。ジニチルホスフィンは常温では液体であるが、
真空中で電気化してガスとして入手することができる。

キャリヤーガス（Ａｔ）　　ｓｏｂ／分ジエデジエチル
ホスフィン５０−／分 反応時圧力　　　　　　　αＩＴｏｒｒ電源　　　　２
．４５０Ｈ！　、８００Ｗテ一プ走行途度　　　　　α
５ｍ／分 このようにして、プラズマリン化した蒸着テープについ
てＥ８ＣＡ測定を行った結果、リンイオンの分布れ表面
から１００人以内であることを確認した。この蒸着テー
プにつき実施例１と同じ試験を行った。結果を表１に示
す。

比較例１ 実施例１で使用したものと同じ無処理の蒸着テープをリ
ン化処理せずそのまま実施例１の３つの試験を行なった
。結果を表１に示す。

実施例３ 実施例１で使用したものと同じ無処理の蒸着テープを使
用して次の条件でリン化処理した。装り、は第１図のも
のを使用した。リン化ガスはホスフィンガスである・ キャリヤーガス（Ａｒ）　　Ｓｏｄ／分ホスフィンガス
　　　　　５０−／分 反応時圧力　　　　　　　αｊ’ｌ’ｏｒｒ電　源　　
　　　　　　　１３５６ＭＨｚ、５００Ｗテ一プ走行速
度　　　　　０．１ｔｎ／分このようにしてリン化した
蒸着テープについてＥ８ＣＡ測定を行なって調べたとこ
ろ、リンイオンは表面から２００Ａ程度まで侵入してい
た。このテープについて、実施例１と同じ３つの試験を
行った。結果を表１に示す〇 表１ 表１から明らかなように、本発明により磁性層表面をリ
ン化すると（実施例１および２）、動摩擦係数神、スチ
ル時間、防錆性、ΔＢｒはリン化処理をしていない試料
（比較例１）に比べ格段に改善される。また表面リン化
層を２００Ａと厚くした場合（実施例５）でも、比較例
１に較べれば改善であり、本発明の範囲内に入るもので
あるが、緒特性は実施例１．２に比べ左程に改善されず
、リン化処理に時間がかかるだけ無駄である。しかし、
用途によっては有益なこともある。

以上の説明から明らかなように、金属薄ｓｉ磁気記録媒
体表面リン化、特にプラスマリン化によって、磁気記録
媒体の磁気特性を何ら損うことなく、上述した低摩擦性
、走行安定性、耐久性、防錆性の優れた磁気記録媒体が
提供され、従来より格段に優ねた高密度情報記録用磁気
記録媒体を入手することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波プラズマリン化装諮の概略図、第２図社
マイクル波放電プラズマリン化装散の概略図、そして第
３図Ｆｉ、３種の方式により磁性層にリンを導入した時
のリンイオン深さ分布を示すグラフである。 １ニリン化ガス源 ２：キャリヤーガス源 ３．４：マスフルーコントルーラ Ｒ：反応容器 ９．１０：繰出し及び巻取りロール ７．７’：電極 ６：高周波電源、マグネトロン １５：プラズマ室 １２〜１３：真空系統 −２４０− 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）リン化した磁性層表面を具備することを特徴とする
   金Ｊｉ！４薄膜磁気記録媒体。 ２）リン化がプラズマ中で行われる特許請求の範曲第１
   項記載の磁気記録媒体。 ３）リン化層の厚さか表面から１００λ以下である特許
   請求の範囲第１項或いは２項の磁気記録媒体。