JPS6115935A - 磁気ヘツド用磁性材料 - 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】 産業分野 この発明は、磁気ヘッド用の非晶質磁性材料に係り、軟
磁性材料として好ましい諸特性を有し、特に、低測定磁
界での高い透磁率を示し、かつ透磁率の熱安定性にすぐ
れ、さらに、耐食性、耐摩耗性にすぐれた磁気ヘッド用
磁性材料に関する。

背景技術 磁気ヘッド用コア材として、従来は、パーマロイ、セン
ダスト、フェライト等が用いられてきたが、パーマロイ
は耐摩耗性に劣り、センダストは脆弱なために薄板に加
工する際に多大の工数を要し、また、フェライトは磁束
密度が約４０００〜５０００Ｇ程度と低い等、種々の問
題点があった。

かかる問題を解消した磁気ヘッド用磁性材料として、良
好な軟磁性特性であり、箔帯であるために渇電流損失が
少ないなど好ましい特性を有する非晶質磁性材料が開発
されており、さらに、非晶質磁性材料の耐摩耗性や高磁
束密度化及び高透磁率化等の改善が種々提案されている
。

例えば、特開昭５１−７３９２０号公報、特公昭５９−
８０４８号公報等に開示され、実用化されているＧｏ−
Ｆｅ　　ｓｉ　　Ｂ系非晶質磁性材料は、高磁束密度で
あるが、一般に、耐摩耗性がセンダストよりも劣り、熱
安定性はその透磁率が初期には大きな値を示すが、磁気
ヘッド製造時に多用される接着あるいはモールド加工の
ための１００℃程度の加熱保持によって、大きく低下す
る問題があった。

一方、出願人が共同提案（特開昭５６−８４４３９号、
特開昭５６−１３０４４９号）したコバルト基非晶質合
金は、磁歪が小さく、高透磁率特性を示し、磁束密度も
比較的高いが、通常の熱処理方法で、極めて高い透磁率
を得るには、極限られた組成範囲しか利用できない問題
があった。

また、ω−７，ｒ系で磁歪の小さくなる組成において、
Ｍｏ、Ｂ、ＮＬを含有させて、耐食性、耐摩耗性、飽和
磁束密度を高めた磁気ヘッド用非晶質合金が提案（特開
昭５９−３８３４９号）されそいるなど、一般に高磁束
密度な材料が求められている。

ところで、上記の磁気ヘッド用磁性材料で磁気ヘッドを
組立て、各種レコーダー等に実装した場合、一般に切望
されている高磁束密度材料が必ずしも良い実装特性を示
すとは限らず、実装特性として重視されるインピーダン
ス、バイアス電流値、録音信号電流値、再生周波数特性
、再生感度等は、使用した磁性材料の透磁率、とりわけ
低い磁界での透磁率に大きく依存していることが知られ
るようになり、最近特に注目されている。

かかる磁気ヘッドの実装特性向上の観点から、従来の磁
性材料を検討すると、単に１０　ｋＧを越える高い飽和
磁束密度を有するだけの磁性材料は、高い磁界（１０１
１１０ｅ以上）での透磁率は比較的よい値が得られるが
、１１１１０ｅ程度の低い磁界における透磁率は高磁界
の場合に対して極端に低く、例えば、音声録再用磁気ヘ
ッドにおける再生感度が低くなる問題があった。

発明の目的 この発明は、磁気ヘッド用の軟磁性材料とじて好ましい
諸特性を有し、磁気ヘッドの実装特性の　５向上が得ら
れるように、特に、低磁界での高い透磁率を示し、かつ
透磁率の熱安定性にすぐれ、さらに、耐食性、耐摩耗性
にすぐれた磁気ヘッド用磁性材料を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、磁気ヘッド用磁性材料として好ましい軟磁
気特性を有する磁性材料を目的に検約し、らを主成分と
し、Ｚｒを主たる非晶質化元素とする磁歪の小さな非晶
質材料につき、さらに検討を加え、磁気ヘッドの実装特
性向上の観点から、約６０００Ｇ以上の適当な高磁束密
度を有し、特に、０．１ｍ０ｅ〜３　ｍｏθ程度の低い
測定磁界における透磁率が極めて高い値を示し、さらに
、耐食性、耐摩耗性も兼備しすぐれた軟磁気特性を有す
る磁性材料を得るため、添加元素の組み合せ等を種々検
討した結果、６とｚｒに、ＮＬ　、１４　、ｒｂ　、及
びＢを含有する非晶質合金が上記目的に有用であり、０
．１ｍ０ｅ〜３　ｍｏｅ程度の低い測定磁界における透
磁率（１ｋｌ−１ｚ　）が１００００以上も得られるこ
とを知見したものである。

さらに、詳述すると、Ｃｏ−Ｚｒ系において、Ｎｉの添
加により磁歪を調整し、冷の添加により、透磁率、保磁
力の熱的安定性を高め、またＢ及び、特に陽の添加によ
り、透磁率を向上させ得ることを知見し、磁気ヘッド用
磁性材料として必要な諸特性の向上を目的に検討し、各
成分及び相互の含有関係を知見、限定したものである。

すなわち、この発明は、 Ｃｏ　　７５原子％〜８４原子％、 Ｎｉ　　２原子％〜６原子％、 −５原子％〜１０原子％。

陽　０．５原子％〜５原子％。

Ｂ　Ｏ０１原子％〜５原子％、 Ｚｒ　　’−７原子％〜９原子％を含有し、Ｆｂ　＋Ｎ
ｂ　＋Ｚｒ　　１３原子％〜２０原子％及びも十Ｎｉ十
冷＋陽＋Ｂ＋Ｚｒ　＝　１００原子％を満足し、優先的
に非晶質からなる磁気ヘッド用磁性材料である。

この発明による非晶質磁性材料は、所定の成分組成を有
する溶湯を超急冷することによって非晶質化することが
でき、また、気相から超急冷する方法、例えばスパッタ
法によっても得られるので、一般に薄帯または薄膜で得
られる。

この発明による非晶質薄帯または薄膜は、保磁力及び磁
歪が小さく、透磁率、特に、低測定磁界の透磁率が著し
く高く、熱的に経時的に安定した磁気特性が得られるこ
とを特徴とし、さらに、耐食性及び耐摩耗性に冨み、半
金属元素を多量に含む従来の非晶質磁性材料に比べて脆
化し難く、打ち抜きや切断等の機械加工性にすぐれてい
る。また、電気抵抗が１２０〜１４０μΩｃｍと高く、
しかも数１００八〜５０週程度の薄帯または薄膜で得ら
れるため、磁気ヘッド用コア材料に最適であり、高周波
特性のよい小型磁心材料にも適している。

また、この発明による非晶質磁性材料は、実施例に示す
如く、結晶化温度がキューリ一温度より高い水系磁性材
料を、該磁性材料の結晶化温度以上、キューリ一温度以
下の温度範囲に、１〜１００分間保持し、さらに、該磁
性材料に、該磁性材料と相対的に回転する磁界を印加し
、１５０℃〜上記キュ上記キューリーマ、５〜１０００
分間保持する２段熱処理を施すことにより、０．３〜３
　ｍｏｅの測定磁界での透磁率（１ｋＨ７）が１５００
０乃至２００００以上に向上する。

成分限定理由 ＣＯは、本組成における主成分であり、約６０００Ｇ以
上の磁束密度を得るためには７５原子％以上必要である
が、８４原子％を越えると、低測定磁界における透磁率
が向上しないため、７５原子％〜８４原子％の含有とし
、望ましくは７１原子％〜８２原子％がよく、さらに望
ましくは、７７原子％〜８０１１ｉ！子％が良い。

Ｎ１は、磁束密度を低下させるこなく、磁歪を低減させ
て負にする効果を有するために添加し、他の成分元素の
含有範囲において、磁歪を実質的に零もしくはやや負で
、磁束密度が６０００（３以上の磁性材料とするために
は２原子％以上の添加が必要であるが、６原子％を越え
て添加すると、結晶化温度及び飽和磁束密度が低下する
ため、２原子％〜６原子％の添加とする。

ＭＯは、磁歪を負にし、透磁率あるいは保磁力の熱的安
定性を高める元素であり添加するが、５原子％未満では
上記効果がなく、また１０原子％を越えると、磁束密度
が著しく低下するため、５Ｗｔ子％〜１０原子％の含有
とする。

Ｎｂは、Ｚｒ、Ｂに次ぐ非晶質形成能を有し、Ｚｒ及び
日と共に含有されることによって非晶質形成能を高める
効果を有し、磁歪を負にし、熱処理後の透磁率の向上を
促進させる作用を有するため添加するが、０．５原子％
未満では所要の効果が得られず、また、５原子％を越え
て添加しても磁気特性の向上効果が得られないため、０
，５原子％〜５原子％の含有とする。望ましくは、１．
５原子％〜５原子％の範囲がよい。

Ｂは、ｌｒと同時に含有することにより、材料の非晶質
形成能を高め、磁気異方性の低減に効果があり、０．１
原子％以上、望ましくは０．５原子％以上から上記効果
があるが、５原子％を越えて添加しても、磁気異方性の
低減にはさほど効果がなく、磁束密度の低下を来たし、
脆化し易くなり、ざらには磁性の熱的安定性も低下する
ため、０．１原子％〜５原子％とする。また、望ましく
は０．５原子％〜３原子％がよく、さらに、極めて高い
熱的安定性を得るには、０．５原子％以上１原子％以下
の含有がよい。

２「は、水系組成の主たる非晶質化元素であり、容易に
非晶質化し、かつ安定した非晶質状態を得るためには７
原子％以上含有する必要があるが、一方、当該磁性材料
の磁歪を正にする元素であり、磁歪をできるだけ零に近
づけるためには９原子％以下にする必要があり、１原子
％〜９原子％とする。

また、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒは、キュー　！Ｊ　−ｍＷ’ｆ
ｒ下げる効果を有するが、その合計含有量が１３原子％
未満ではキューリ一温度が高く、熱処理を施しても十分
な透磁率が得られず、２０原子％を越えると磁束密度が
著しく低下するため、比＋陽＋Ｚｒは１３原子％〜２０
原子％とし、望ましくは１５原子％〜１８原子％の範囲
がよい。

この発明による磁性材料は、上述の各元素を種々の組み
合せで含有し、 一十陽＋Ｚｒ　　１３原子％〜２０原子％及びＣ＜　＋
　ＮＬ＋冷＋陽＋Ｂ＋Ｚｙ＝１００原子％を満足する。

実施例 第１図は、実施例１における測定磁界と透磁率との関係
を示すグラフ、 第２図、は実施例２におけるＢ元素含有量と、測定方向
による保磁力差及び磁化の大きさとの関係を示すグラフ
、 第３図は、実施例３における時効時間と透磁率の低下率
との関係を示すグラフ、 第４図は、実施例５におＣプるｔ％　＋　ｔ＋　＋　Ｚ
ｒ含有量と結晶化温度、キューリ一温度及び磁化の大き
さとの関係を示すグラフ、 第５図は、実施例６における時効時間と透磁率との関係
を示すグラフである。

Ｋｉ医上 この発明による非晶質磁性合金：陽１（ａｔ％）。

隘２（ａｔ％）として、 Ｃｏ７８．８−　Ｎｉ　３．２−冷７−Ｎｂ２−Ｂ　　
Ｏ，９５−Ｚｙ　８．Ｏ５、比較倒置３（ａｔ％）とし
て、 Ｃｏ８２．３−　ＮＬｌ−Ｈａ　６．４−８２−Ｚｒ　
８．３、なる組成の溶湯を超急冷して、幅約１５ｍｍ、
厚み約３０ρの薄帯を製造し、１０ｍｍφＸ　６ｍｍφ
のリングを打ち抜き、各々、下記に示す最適の熱処理及
び歪取りを行なったのち、室温で透磁率の測定を行なっ
た。

熱処理条件： 本発明陽１は、５００℃×５分の加熱後水冷し、陽２は
、５００℃×５分の加熱後水冷し、ついで９．８　ｋｏ
ｅの磁界中で３００℃×２０分の回転磁界中熱処理した
。

比較例１Ｎ＆Ｌ３は、９．８にらの磁界中で３７５℃×
３０分の加熱後に水冷した。

透磁率の測定結果は第１図に示すとおりであり、１　ｍ
ｏｅ程度の低い測定磁界において、比較倒置３は４００
０〜５０００程度しか得られないが、本発明陽１は、約
１ｏｏｏｏ１陽２は２００００以上の著しく高い透磁率
を得ていることが分る。

囚に、上記の磁性材料を使用して、Ｃ形の録再用磁気ヘ
ッドを作製し、同一レコーダーに装着して、３３３Ｈｚ
における再生感度を測定したところ、比較倒置３め磁性
材料を使用した磁気ヘッドに比べて、本発明階２の磁性
材料を使用した磁気ヘッドは５ｄＢも高い値を示し、実
装特性のすぐれていることが分る。

実施例２ この発明による非晶質磁性合金として、Ｃｏ１７９．’
５−Ｘｉ−ＮＬ　３．２−　　ｔ’ｂ７二Ｎｂ２−ＢＸ
　　　−７，ｒ　　８．１　　（ａｊ％）ゝなる組成で
、Ｘすなわち日の含有量を種々変化させた組成の溶湯を
超急冷して、幅約１５ｍｍ、厚み約３０加の薄帯を製造
し、各種の薄帯の長手方向の保磁力ＨＣ／／と、薄帯幅
方向の保磁力Ｈｃ、１の差の絶対値、ＩＨｃ／／−ＨＣ
ＬＩを測定した。

第２図は、上記絶対値とＢの含有量との関係を示したも
ので、日の添加と共に上記差は小さくなり、４原子％の
添加でほぼ零となり、それ以上添加すると再びか大きく
なるのが分る。

一般に、非晶質軟磁性材料にも磁頓異方性が存在し、ロ
ール法による薄帯のみならず、スパッタ法による薄帯に
も磁気異方性は存在し、トルクメータにより測定されて
いるが、薄帯の方向による保磁力の差によっても定性的
に磁気異方性の大小を推定することができることから、
第２図よりＢは約５原子％以下の添加でも磁気異方性を
小さくする効果のあることが分る。

また、上記の数種の薄帯において、Ｂを８原子％以上含
有したものは一部脆化しており、１０原子％含有したも
のは全面的に脆化していた。

従って、Ｂは磁気異方性を小さくする効果を有するが、
含有量の増大と共に脆化し易くなるため、５原子％以下
の添加が好ましいことが分る。

実施例３ この発明による非晶質磁性合金に冷を選定した理由を明
らかにするため、 この発明の非晶質磁性合金として ｍ４（ａｔ％）　：　Ｃｏ　７７−Ｎ１２−ｔ’に＋９
−Ｎｂ１−Ｂ　１−Ｚｙ　９、比較例として、 １１ｈ５（ａｔ％）　：　Ｃｏ　７７−Ｎｉ２−Ｃｒ９
−陽１”Ｅ３１−Ｚｒ　９、ｍ６（ａｔ％）　　；　Ｇ
ｏ　７７−ＮＬ２−Ｖ　９−ｔ４１−８１−Ｚｒ　９、
なる組成の溶湯を超急冷して、幅約１５＋＋ｖｎ、厚み
約３０ρの薄帯を製造し、１０ｍｍφＸ　６ｍｍφのリ
ングを打ち抜き、キューリ一温度以上、結晶化温度より
５０℃以下の温度で１０分間の焼鈍を施し、その後水冷
し、各試料の透磁率（μ２　：　　１　ｋＨｚ　、　１
０　ｍ０ｅ）をトランス法で測定し、ついで、１００℃
で時効させて、透磁率の変化を調べ、第３図に示す。

第３図から明らかなように、出を含むＣｏ　−ｚｒ金合
金、透磁率の変化が少な（、最も熱的に安定した磁性材
料であることが分る。

実施例４ この発明による非晶質磁性合金として、陽７（ａｔ％）
： Ｃｏ７９−　ＮＬ３−１％？−ｆｌＩ＆１Ｉ２−Ｂ　Ｏ
，９−Ｚｒ　８．１、比較例として、 １４８（ａｔ％）　；　Ｃｏ７９−　Ｎｉ　３−　Ｆｂ
９−Ｂ　Ｏ０９−Ｚｙ　８．１、なる組成の溶湯を超急
冷して、幅約１５ｍｍ１厚み約３０項の薄帯を製造し、
１０ｍｍφＸ　６ｍｍφのリングを打ち抜き、各々の試
料を、５００℃×５分の焼鈍した後、９．８　ｋｏｅの
磁界による３５０℃×２０分の回転磁界中熱処理した。

得られた試料の磁気特性、透磁率μ２　（測定磁界１０
１０ｅ）の周波数依存性、透磁率（１ｋＨ２）のレベル
特性を測定し、第・１表に示す。

第１表から明らかなように、両方の合金とも磁束密度は
ほぼ同等であり、ｒＩ＆Ｌ８の材料においても相当高い
透磁率を示しているが、本発明材料池７は比較装置８に
対して、透磁率が周波数全般に渡って高く、特に低い測
定磁界における透磁率が大きく改善されていることが分
る。

これは、本発明材料は、比較例の七の一部を陽で置換し
たもので、水系組成において、陽が透磁率の改善に有効
なことが明らかである。

以下余白 に直匠呈 この発明による非晶質磁性合金として、ｃｔＡ８７−Ｘ
Ｉ　ＮＬ　２　　ｔ’ｂＸ　　Ｎｂ　２　　Ｂ　Ｉ　　
Ｚｒ　８　（ａｔ％）、なる組成のＸを種々変化させた
一連の組成溶湯を超急冷して、幅約１５ｍｍ、厚み約３
０ρの薄帯を製造し、磁化の大きさ、結晶化温度、キュ
ーリ一温度を測定し、隔十比＋Ｚｒ量（ａｔ％）との関
係として、第４図に示す。

第４図から明らかなように、陽子ｔ’ｂ　＋Ｚｒ量が１
３原子％未満では結晶化温度とキューリ一温度との差が
、１００℃以上と大きくなり、また、２０原子％を越え
ると磁化の大きさは著しく低下するため、陽子％＋Ｚｒ
量は１３原子％〜２０原子％が好ましく、さらに好まし
くは１５原子％〜１８原子％の範囲であることが分る。

友腹鼠旦 この発明による非晶質磁性合金として、ｌＶ＆Ｌ９（ａ
ｔ％）： Ｃｏ７８．８−　ＮＬ　３．２−　Ｆｂ７−Ｆｈ２−Ｂ
　００９５−Ｚｒ　８．０５、なる組成のＩｍを超急冷
して、幅約１５町、厚み約３０ρの薄帯を製造し、１０
ｍｍφＸ　６ｎｖｎφのリングを打ち抜き、試料を、５
００℃×５分の加熱後水冷し、１５　ｋｏｅの磁界によ
る３００℃×２０分の回転磁界中熱処理を施した。

得られた試料の測定磁界１０１１０ｅにおける、透磁率
μｚ（１ｋＨｚ及び１００　ｋＨ２）をトランス法で測
定した。

ついで、上記試料を１２０℃で加熱保持した後冷却し、
室温で透磁率を測定し、１２０℃の加熱保持による透磁
率の劣化程度を測定し、その時間依存性を第６図に示す
。

一般に、薄板または薄膜状のコア材から磁気ヘッドを組
立加工する際には、８０℃〜１５０℃の温度で３〜６時
間程度加熱されることが多いが、本発明磁性材料は、か
かる加熱工程を経ても磁気特性の劣化がほとんどないこ
とが分る。

Ｋ直匠り この発明による非晶質磁性合金として、階１０　（ａｔ
％）； Ｃ０７９−ＮＬ３−門ｏ７−Ｎｂ２−８１−Ｚｙ８、陽
１１　（ａｔ％）： Ｃｏ７８．１−　Ｎｉ　４．５−１’＆８−１’４０．
５−８　０．９−　Ｚｒ　８、陽１２（ａｔ％）； Ｃｏ８０．５−　Ｎｉ　２．１−　Ｍｏ５−１’４１．
４−　Ｆ３４−Ｚｒ　　７、ｒＩ＆Ｌ１３（ａｔ％）： Ｃ０８０，５−ＮＬ　Ｏ，５−１％８−Ｎｂ　Ｏ，５−
８２−Ｚｙ　　８，５、比較例１ｋＬ１４　（ａｔ％）
として、Ｃｏ　６６−Ｆｅ４−Ｒｕ５−Ｃｒ３−８Ｌ４
−Ｂ　１８、なる組成の溶湯を超急冷して、薄帯を製造
し、１０馴角の薄板を成型して、これを積層して厚み０
．５ｍｍの試験片となし、先端部を５Ｒに研摩したのち
、同一条件で摩耗試験機にかけ、耐摩耗性試験し、第２
表の結果を得た。

試験条件は、摺動テープに酸化鉄を塗布した市販のテー
プを用い、摺動速度は４．７５ｃｍ　／ｓｅｃ　。

雰囲気は瀉［４０℃、湿度７０％であった。

第２表の結果から明らかなように、この発明による磁気
ヘッド用磁性材料は陽１４に比べて、いずれも６〜１２
倍ものすぐれた耐摩耗性を有することが分る。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１における測定磁界と透磁率との関係
を示すグラフ、 第２図、は実施例２における８元素含有量と、測定方向
による保磁力差及び磁化の大きさとの関係を示すグラフ
、 第３図は、実施例３における時効時間と透磁率の低下率
との関係を示すグラフ、 第４図は、実施例５における出＋陽＋Ｚｒ含有量と結晶
化温度、キューリ一温度及び磁化の大きさとの関係を示
すグラフ、 一第５図は、実施例６における時効時間と透磁率との関
係を示すグラフである。 出願人　　住友特殊金属株式会社 第１図 測定磁界（ｍｏｅ） 第２図 Ｂ原子（チ） 第３図 大 時効時間（分） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃｏ　７５原子％〜８４原子％、 Ｎｉ　２原子％〜６原子％、 Ｍｏ　５原子％〜１０原子％、 Ｎｂ　０．５原子％〜５原子％、 Ｂ　０．１原子％〜５原子％、 Ｚｒ　７原子％〜９原子％を含有し、 Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｚｒ　１３原子％〜２０原子％及びＣｏ＋
   Ｎｉ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｂ＋Ｚｒ＝１００原子％を満足し、
   優先的に非晶質からなる磁気ヘッド用磁性材料。 ２ Ｂ　０．５原子％〜３原子％を含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド用磁性材料。 ３ Ｂ　０．５原子％〜１原子％を含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド用磁性材料。