【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、耐摩耗性および磁気特性にすぐ
れ、膜面に対して垂直の磁気異方性をもつた垂直
磁化記録用磁気記録媒体に関するものである。
従来、一般に、磁気デイスク、フロツピーデイ
スク、オーデイオ用磁気テープ、VTR用磁気テ
ープ、磁気写真用デイスク、さらにコンピユータ
用磁気テープなどが、プラスチツクフイルムや金
属シート、さらに金属デイスクやガラスデイスク
などの基体の表面に、スパツタリング法や真空蒸
着法、さらに化学メツキ法などの表面処理技術を
用いて、金属系や非金属系の磁気記録媒体の薄膜
を形成することにより製造されることはよく知ら
れるところである。
また、近年、高密度磁気記録方式として垂直磁
化記録が注目され、これに適した磁気記録媒体と
して、すぐれた磁気特性および耐摩耗性を有する
非金属系のバリウム・フエライト（BaO・
6Fe2O3）が提案されている。
しかし、このバリウム・フエライトの垂直磁化
記録用磁気記録媒体は、
(a) ターゲツトとしてバリウム・フエライトを用
い、磁気特性の面から、結晶粒を粗大化すると
共に、基板面に対して垂直な結晶配列とし、も
つて垂直磁化記録を可能とせしめる目的で、基
板温度を450〜650℃に加熱しながら、Arまた
は酸素含有Ar雰囲気中でスパツタする方法、
(b) 同じくバリウム・フエライトをターゲツトと
し、ただ基板温度を常温とした状態でスパツタ
リングを行ない、この結果の薄膜を基板と共に
450〜650℃の範囲内の所定温度に加熱して、前
記薄膜における結晶粒粗大化および垂直結晶配
列をはかる方法。
のいずれかの方法にて形成されるものであるた
め、基板としては、450〜650℃の加熱温度に十分
耐えることのできる金属やガラスのシートあるい
はデイスクに限られてしまうのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、基板の材質に影響されることなく、すなわち
金属やガラスは勿論のこと、プラスチツクなどの
基板にも形成可能な垂直磁化記録用磁気記録媒体
を開発すべく研究を行なつた結果、
Co：0.5〜17.0％を含有し、さらにNi：0.5〜
20.0％を含有し、残りがマグネタイト（以下
Fe3O4で示す）と不可避不純物からなる組成（以
上重量％、以下％は重量％を示す）を有するター
ゲツトを用い、これにAr、または酸素含有のAr
雰囲気中でスパツタリングを施すと、常温（室
温）の基板表面に実質的に上記ターゲツトと同じ
組成をもつた薄膜が形成され、
かつ、この結果の薄膜に、大気雰囲気中で、膜
面に対して垂直な磁場（望ましくは800〜5000ガ
ウス）をかけながら、少なくとも150℃の温度
（この場合の加熱温度の上限はプラスチツク基板
に対しては約300℃となる）に加熱の磁場中熱処
理を施すと、前記薄膜は、垂直磁化記録が可能な
膜面に垂直の磁気異方性をもつた磁気記録媒体と
なり、しかもこの磁気記録媒体は耐摩耗性および
磁気特性にもすぐれているという知見を得たので
ある。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたの
であつて、常温の基板表面に形成された薄膜に、
少なくとも150℃の温度、望ましくは150〜300℃
の範囲内の温度での磁場中熱処理を施すことによ
つて形成された、膜面に垂直の磁気異方性をもつ
た垂直磁化記録用磁気記録媒体にして、この磁気
記録媒体は、Co：0.5〜17.0％を含有し、さらに
Ni：0.5〜20.0％を含有し、残りがFe3O4と不可避
不純物からなる組成をもつことに特徴を有するも
のである。
つぎに、この発明の磁気記録媒体において、成
分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
(a) Co
Co成分には、スパツタリングにより形成され
た薄膜に、低温での磁場中熱処理により、膜面に
対して垂直の磁気異方性を付与する作用がある
が、その含有量が0.5％未満では所望の垂直磁気
異方性を確保することができず、一方17.0％を越
えて含有させると、磁気異方性が、特に温度など
の影響に対して不安定となり、変動するようにな
ることから、その含有量を0.5〜17.0％と定め
た。
(b) Ni
Ni成分には、Co成分によつてもたらされる磁
気異方性の経時的劣化を防止する作用があるが、
その含有量が0.5％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方、20.0％を越えて含有させる
と、磁気異方性が劣化するようになることから、
その含有量を0.5〜20.0％と定めた。
なお、この発明の磁気記録媒体は、Fe3O4によ
つて、すぐれた耐摩耗性が確保され、かつすぐれ
た磁気特性（特に飽和磁化および角型比）をもつ
ようになるのである。
つぎに、この発明の磁気記録媒体を実施例によ
り具体的に説明する。
実施例
原料粉末として、粒度―325meshのFe3O4粉
末、同―325meshのCoO粉末、および同―
300meshのNiO粉末を用意し、これら原料粉末を
適宜組成に配合し、ボールミルにて６時間湿式混
合し、乾燥した後、1ton／cm2の圧力にて50mm□×
５mmの寸法をもつた圧粉末に成形し、ついで水蒸
気の雰囲気中、1080〜1100℃の範囲内の温度に
160分間保持の条件で焼結することによつて、そ
れぞれ第１表に示される組成をもつたターゲツト
を製造し、引続いて、これらのターゲツトを用
い、
基板：50mm□×５μｍの寸法を有するポリエチ
レンテレフタレート・シート、
基板温度：室温、
雰囲気：Arガス、
雰囲気圧力：２×10-2torr、
スパツタ距離：50mm、
スパツタ速度：500Å／min、
の条件でマグネトロンスパツタリングを行ない、
上記基板表面に厚さ：4000Åの薄膜を形成し、つ
いでこれらの薄膜に対して、230℃に加熱された
大気雰囲気中、1000ガウスの膜面に垂直な磁場を
かけながら１時間保持後、炉冷の磁場中熱処理を
施すことによつて、実質的に上記ターゲツトと同
一の成分組成をもつた本発明磁気記録媒体１〜15
をそれぞれ形成した。
ついで、本発明磁気記録媒体１〜15のそれぞれ
から、直径：７mmφの円板状試料を打ち抜き、
The present invention relates to a magnetic recording medium for perpendicular magnetization recording, which has excellent wear resistance and magnetic properties, and has magnetic anisotropy perpendicular to the film surface. Conventionally, magnetic disks, floppy disks, audio magnetic tapes, VTR magnetic tapes, magnetic photographic disks, and magnetic tapes for computers have been manufactured using substrates such as plastic films, metal sheets, metal disks, and glass disks. It is well known that magnetic recording media are manufactured by forming a thin film of metallic or non-metallic magnetic recording media on the surface using surface treatment techniques such as sputtering, vacuum evaporation, and chemical plating. . In recent years, perpendicular magnetization recording has attracted attention as a high-density magnetic recording method, and barium ferrite (BaO.
6Fe 2 O 3 ) has been proposed. However, this barium ferrite magnetic recording medium for perpendicular magnetization recording (a) uses barium ferrite as a target, and from the viewpoint of magnetic properties, it coarsens the crystal grains and creates a crystal orientation perpendicular to the substrate surface. For the purpose of making perpendicular magnetization recording possible, a method of sputtering in Ar or oxygen-containing Ar atmosphere while heating the substrate temperature to 450 to 650°C; (b) also targeting barium ferrite; Sputtering is performed with the substrate temperature at room temperature, and the resulting thin film is attached to the substrate.
A method of measuring crystal grain coarsening and vertical crystal alignment in the thin film by heating to a predetermined temperature within the range of 450 to 650°C. Currently, the substrate is limited to metal or glass sheets or disks that can sufficiently withstand heating temperatures of 450 to 650°C. Therefore, from the above-mentioned viewpoint, the present inventors have developed a magnetic recording medium for perpendicular magnetization recording that can be formed on substrates such as plastic, as well as metal and glass, without being affected by the material of the substrate. As a result of conducting research to develop the
Contains 20.0% and the rest is magnetite (hereinafter referred to as
A target having a composition (denoted as Fe 3 O 4 ) and unavoidable impurities (the above weight %, below % shows weight %) is used, and Ar or oxygen-containing Ar is added to this target.
When sputtering is performed in an atmosphere, a thin film having substantially the same composition as the target is formed on the surface of the substrate at normal temperature (room temperature), and the resulting thin film is sputtered with respect to the film surface in an air atmosphere. When heat treatment is performed in a magnetic field while applying a perpendicular magnetic field (preferably 800 to 5000 Gauss) to a temperature of at least 150°C (the upper limit of heating temperature in this case is approximately 300°C for plastic substrates). , found that the thin film becomes a magnetic recording medium with magnetic anisotropy perpendicular to the film surface that enables perpendicular magnetization recording, and that this magnetic recording medium also has excellent wear resistance and magnetic properties. It is. This invention was made based on the above knowledge, and it is based on the above-mentioned knowledge that
Temperature of at least 150℃, preferably 150-300℃
Co: Contains 0.5-17.0%, and
It is characterized in that it contains 0.5 to 20.0% Ni, with the remainder consisting of Fe 3 O 4 and unavoidable impurities. Next, the reason for limiting the component composition as described above in the magnetic recording medium of the present invention will be explained. (a) Co The Co component has the effect of imparting magnetic anisotropy perpendicular to the film surface to the thin film formed by sputtering by heat treatment in a magnetic field at low temperatures, but its content is 0.5%. If the content is less than 17.0%, the desired perpendicular magnetic anisotropy cannot be secured, while if the content exceeds 17.0%, the magnetic anisotropy becomes unstable and fluctuates, especially under the influence of temperature. Therefore, its content was set at 0.5% to 17.0%. (b) Ni The Ni component has the effect of preventing the deterioration of magnetic anisotropy caused by the Co component over time, but
If the content is less than 0.5%, the desired effect cannot be obtained, while if the content exceeds 20.0%, the magnetic anisotropy will deteriorate.
Its content was set at 0.5-20.0%. The magnetic recording medium of the present invention has excellent wear resistance and excellent magnetic properties (particularly saturation magnetization and squareness ratio) due to Fe 3 O 4 . Next, the magnetic recording medium of the present invention will be specifically explained using examples. Example As raw material powders, Fe 3 O 4 powder with a particle size of -325mesh, CoO powder with a particle size of -325mesh, and -
Prepare 300mesh NiO powder, blend these raw material powders into an appropriate composition, wet mix in a ball mill for 6 hours, dry, and then press 50mm□× at a pressure of 1ton/cm 2
Formed into a compacted powder with dimensions of 5 mm, then heated to a temperature within the range of 1080 to 1100°C in an atmosphere of steam.
By sintering under conditions of holding for 160 minutes, targets having the compositions shown in Table 1 were produced, and these targets were subsequently used to prepare substrates with dimensions of 50 mm x 5 μm. Polyethylene terephthalate sheet, substrate temperature: room temperature, atmosphere: Ar gas, atmospheric pressure: 2×10 -2 torr, sputtering distance: 50mm, sputtering speed: 500Å/min, magnetron sputtering was performed under the following conditions.
A thin film with a thickness of 4000 Å was formed on the surface of the above substrate, and then held in an air atmosphere heated to 230°C for 1 hour while applying a magnetic field perpendicular to the film surface of 1000 Gauss, and then heated in a furnace. By performing heat treatment in a cold magnetic field, magnetic recording media 1 to 15 of the present invention having substantially the same composition as the above target are produced.
were formed respectively. Next, a disk-shaped sample with a diameter of 7 mmφ was punched out from each of the magnetic recording media 1 to 15 of the present invention.
【表】
この試料を用い、振動試料型磁気測定器にて、
膜面に垂直の方向と、膜面と平行の方向の磁気特
性を測定したところ、この結果のヒステリシス曲
線から、本発明磁気記録媒体１〜15は、いずれも
膜面に垂直方向に磁化が向いていることが確認さ
れた。
また、上記の本発明磁気記録媒体１〜15のそれ
ぞれを直径：5inのフロツピーデイスクに作成
し、これにMn―Znフエライト単結晶のリングヘ
ツドを用い、ギヤツプ：0.3μｍ、記録電流：
30mA、デイスク周速：2m／secの条件で記録を
行ない、記録後、周波数と、読み出し電圧を測定
し、この測定結果から読み出し弧立波形の半分の
出力、すなわち記録密度（BPI、ビツト・パー・
インチ）を算出した。これらの結果を第１表に合
せて示した。
さらに、比較の目的で、第１表には、直径：
5inのガラスデイスク基板の表面に、
ターゲツト：バリウム・フエライト、
基板温度：550℃、
雰囲気：Ar／O2＝１／１（容量比）、
雰囲気圧力：６×10-3torr、
スパツタ距離：40mm、
スパツタ速度：200Å／min、
の条件でマグネトロンスパツタリングを行なつて
形成した膜厚：4000Åの従来垂直磁化記録用磁気
記録媒体の同一条件での記録密度を示した。
第１表に示される結果から、本発明磁気記録媒
体１〜15は、いずれも従来磁気記録媒体と同等の
高密度磁気記録が可能であることが明らかであ
る。
上述のように、この発明の垂直磁化記録用磁気
記録媒体は、常温（室温）の基板表面に形成した
薄膜に、少なくとも150℃以上、望ましくは150〜
300℃の範囲内の温度での磁場中熱処理を施すこ
とによつて形成することができるので、基板とし
て金属およびガラスは勿論のこと、プラスチツク
などの材料を使用することができ、この結果適用
分野が一段と拡大されるようになり、さらに耐摩
耗性および磁気特性にすぐれ、かつ高密度磁気記
録が可能であるなど工業上有用な特性を具備して
いるのである。[Table] Using this sample, using a vibrating sample type magnetometer,
When the magnetic properties were measured in the direction perpendicular to the film surface and in the direction parallel to the film surface, the resulting hysteresis curves showed that the magnetization of magnetic recording media 1 to 15 of the present invention was oriented in the direction perpendicular to the film surface. It was confirmed that In addition, each of the magnetic recording media 1 to 15 of the present invention described above was fabricated on a floppy disk with a diameter of 5 inches, using a ring head of Mn--Zn ferrite single crystal, a gap of 0.3 μm, and a recording current of:
Recording was performed under the conditions of 30 mA and disk circumferential speed: 2 m/sec. After recording, the frequency and read voltage were measured. From the measurement results, half the output of the read rising waveform, that is, the recording density (BPI, bit per second) was determined.・
inch) was calculated. These results are also shown in Table 1. Additionally, for comparison purposes, Table 1 shows the diameters:
On the surface of a 5-inch glass disk substrate, target: barium ferrite, substrate temperature: 550℃, atmosphere: Ar/O 2 = 1/1 (capacity ratio), atmospheric pressure: 6 × 10 -3 torr, sputtering distance: 40 mm. The recording density of a conventional magnetic recording medium for perpendicular magnetization recording with a film thickness of 4000 Å formed by magnetron sputtering under the conditions of , sputter speed: 200 Å/min, and the following conditions is shown. From the results shown in Table 1, it is clear that magnetic recording media 1 to 15 of the present invention are all capable of high-density magnetic recording equivalent to conventional magnetic recording media. As mentioned above, the magnetic recording medium for perpendicular magnetization recording of the present invention has a thin film formed on the surface of a substrate at normal temperature (room temperature) at a temperature of at least 150°C or higher, preferably 150°C or higher.
Since it can be formed by heat treatment in a magnetic field at a temperature within the range of 300°C, materials such as plastics as well as metals and glasses can be used as substrates, resulting in a wide range of applications. Furthermore, it has industrially useful properties such as excellent wear resistance and magnetic properties, and the ability to perform high-density magnetic recording.