JPS63100148A

JPS63100148A - 蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金

Info

Publication number: JPS63100148A
Application number: JP24621786A
Authority: JP
Inventors: Yoshisato Nagashima; 長島　義悟; Toru Degawa; 出川　通
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1988-05-02
Also published as: JPH0430450B2

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】［ａ業上の利用分野］本発明は蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金に係り、特にその高透
磁率を利用したヘッド材や磁気記録材料の下地材料とし
て用いられる薄膜の製造に好適な蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合
金に関する。

［従来の技術］非磁性基板上に磁性合金薄膜を形成した磁気記録材料は
周知である。

この磁気記録材料の薄膜を製造する方法としては、スパ
ッタリングや真空蒸着、イオンブレーティング等の蒸着
法が広く用いられている。

特にスパッタリング法は、均一な内部組成で一定の合金
元素を含んだターゲツト材が得られさえすれば、スパッ
タリング装置内の圧力をコントロールしながら組成的に
均一な薄膜を得ることができる点で有利である。

磁性合金薄膜を形成する強磁性合金としては、ニッケル
合金、コバルト合金、鉄合金などが従来より用いられて
いるが、これらのうち、Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、透磁率が
大きいことから種々のものが実用されている。例えばＮ
ｉ−Ｆｅ系の３５〜９０％Ｎｉ合金は高い透磁率を有す
る合金という意味でパーマロイ（Ｐｅｍａｌｌｏｙ）と
称され、特に７０〜８０％Ｎｉ合金はパーマロイＡ　（
ＰＡ）と称し、弱磁場で初透磁率μｏ１最大透磁率μ、
が大きい。特に近年は薄膜ヘッドと共に、垂直磁気記録
材料の下地材として注目されている。

ところで、パーマロイの大きな透磁率は高温度（約６０
０℃以上）から急冷して得られるので、製品の特性が不
均一になりやすい。この欠点を改善するために、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂなどの元素を加えて規則格子の生成を
抑制し、徐冷状態で極めて大きな透磁率が再現性よく得
られている。

［発明が解決しようとする問題点］従来より用いられている磁性合金について種々検討を重
ねたところ、酸素、窒素、硫黄、炭素、その他金属酸化
物等の介在物が比較的多量に含まれており、得られる薄
膜の磁気特性に多大な悪影響をもたらすことが認められ
た。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記従来の実情に鑑み、不純物含有量の少ない
高特性磁性薄膜を安定かつ効率的に得ることができる蒸
着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金を提供するべくなされたものであ
って、Ｎｉ３５〜８５重量％、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｂより
なる群から選ばれる１種又は２　ｆｆｆｉ以上３〜１５
重量％、Ａｊ２１重量％以下、Ｃａ及び／又はＭＭｇ３
００ｐｐ以下、０３０ｐｐｍ以下、ＮＮ３０ｐｐ以下を
含有し、残部が実質的にＦｅであることを特徴とする蒸
着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金、及びＮｉ３５〜８５重量％、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｂより
なる群から選ばれる１種又は２　ｆ１以上３〜１５重量
％、ＡｆＬＩ重量％以下、Ｔｉ１重量％以下、Ｃａ及び
／又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、０３０ｐｐｍ以下、８３
０ｐｐｍ以下を含有し、残部が実質的にＦｅであること
を特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金、を要旨とするものである。

即ち、本発明者は、蒸着用合金の不純物に起因する問題
を解決し、高特性磁性薄膜を得るべく、鋭意検討を重ね
た結果、蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金中に、特定量のＣａ及
び／又はＭｇとＡ１あるいはＡ１及びＴｉとを含有させ
ることにより、不純物含有量の少ない合金が得られ、し
かもＣａ及び／又はＭｇとＡ１及び／又はＴｉとによる
ゲッタ作用により、蒸着雰囲気中のガス成分をも低減し
、極めて高純度で高特性の磁性薄膜を得ることができる
ことを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において、１％」は１重量％」を表すも
のである。

本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、真空蒸着あるいは
スパッタリング、イオンブレーティング等の蒸着用材料
として用いられ、磁性薄膜の製造等に利用されるもので
あって、その組成は、下記の通りである。

Ｎｉ：３５〜８５％Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｂの１種以上：３〜１５％Ｆｅ：残部Ａλ：１％以下Ｔｌ：含有せず（第１の発明）あるいは１％以下（第２
の発明）Ｃａ及び／又はＭｇ：３００ｐｐｍ以下０　　：３０ｐ
ｐｍ以下Ｎ　　：３０ｐｐｍ以下に本発明の合金組成の限定理由について説明する。

本発明の蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金において、Ｎｉは３
５〜８５％とする。これは、この範囲のＮｉ含有率にて
、極めて高い透磁率が得られるためであって、好ましい
Ｎｉ含有率は７０〜８５％、特に７８．５％とすること
により、著しく高い透磁率が得られる。

Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂは、前述の如く、透磁率の改善
、磁気特性の改善に有効に作用する。しかしながら、そ
の含有量があまりに多過ぎるとＮｉ−Ｆｅ基合金の高透
磁率特性に悪影響を及ぼすことから、その含有量は３〜
１５％、好ましくはＭ０３〜８％、Ｃｒ３〜１５％、Ｃ
ｕ５〜１５％、Ｎｂ３〜１５％とする。

本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金のＮｉと上記Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｎｂとの成分比（％）の具体例としては、下
記のようなバーマロ４０Ｍ合金系のものが挙げられる。

１０４０合金：　７２Ｎ　ｉ−１４Ｃｕ−３Ｍ。

Ｆｅミューメタル：７７Ｎｉ−５Ｃｕ−４Ｍｏ−ＦｅＣｒ−パーマロイニア８．５Ｎｉ−３，８ＣｕＦｅＭＯ−パーマロイ＝７９Ｎｉ−４Ｍｏ−Ｆｅスス−−マ
ロイ：７９Ｎｉ−５Ｍｏ−Ｆｅハードバーム：フ９Ｎｉ
−９Ｎｂ−ＦｅＡＪ２及びＴｉは、合金の溶製を行なう
際に、Ｃａ、Ｍｇと共に合金の清浄化に作用し、また蒸
着雰囲気中にてガス成分を捕捉するゲッタ作用を有する
。ただし、ＡＪＬ、Ｔｉはその量があまりに多過ぎ、合
金特性に影響を及ぼす量であっては好ましくなく、この
ため本発明においては、各々１％以下とする。当然のこ
とながら、ＡＪ２％Ｔｉは、その量があまりに少な過ぎ
ると上記清浄化作用及びゲッタ作用による十分な効果が
得られない０本発明においては、Ａｇｏ、００５〜０．
５％、あるいは、ＡＪＬ０．００５〜０．５％及びＴｉ
ｅ、５％以下、より好ましくはＡｉＬｏ、０５〜０．２
％、あるいは、ＡｆＬｔ、０５〜０．２％及びＴｉＯ，
２％以下とするのが望ましい、なお、Ａ１又はＴｉは、
固溶Ａｊ２又は固溶Ｔｉの形態で合金中に存在すること
により、本発明の効果を奥するものであるので、ＡＪＬ
又はＴｉの存在形態は固溶状態であることが重要である
。

Ｃａ及びＭｇは前述の如（Ａｎ及び／又はＴｉと共に合
金の清浄化に作用し、またゲッタ作用を奥する。Ｃａ及
びＭｇは、その含有量があまりに多過ぎると合金特性に
影響を及ぼし、また、金属間化合物の析出により合金を
脆くすることがある。このため、本発明においてはＣａ
及び／又はＭｇの含有量は３００ｐｐｍ以下とする。一
方、Ｃａ及び／又はＭｇの含有量は少な過ぎてもＣａ、
Ｍｇによる十分な清浄化作用及びゲッタ作用が現れない
、このようなことから、０８％Ｍｇ含有量は、各々、５
〜１１００ｐｐの範囲、好ましくは各々１０〜ｓｏｐｐ
ｍの範囲とするのが好ましい、なお、ＣａはＣａＯない
しＣａ０−ＡｉａＯｓの形態では本発明の効果は奥し得
す、同様に、ＭｇはＭｇＯの形態では本発明の効果を奏
し得ないことから、合金中のＣａ、Ｍｇの存在形態は金
属Ｃａ、金属Ｍｇであることが重要である。

合金中のＯ，Ｎの量が多いと、蒸着に使用した際に、蒸
着霊囲気の真空度を悪化させたり、また良好な蒸着が行
なえず、高特性の磁性薄膜が得られない。このため、合
金中の０含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐ
ｍ以下、Ｎ含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐ
ｐｍ以下とする。

なお、本発明において、Ｓｉ、Ｍｎ％Ｐ％Ｓ等の不純物
が合金中に不可避的に含有されるのは、特に問題とはな
らないが、上述したことと同様の理由から、本発明にお
いて、合金中の他の不純物はできるだけ少なくするのが
良く、例えば、Ｓｉ含有量は０．１％以下、Ｍｎ含有量
は０．０５％以下、Ｐ含有量は５０ｐｐｍ以下、Ｓ含有
量は１０ｐｐｍ以下とするのが好ましい。

このような本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、例えば
、以下に説明する方法に従って製造することができる。

即ち、まず、合金化のためのＮｉ％Ｆｅ、Ｍｏ％Ｃｒ、
Ｃｕ及びＮｂの１ｆ！以上、ＡｆＬ、場合により更にＴ
ｉの金属又は合金材料を、内面がＣａＯ質耐火材で構成
された容器中で、真空又はアルゴン等の不活性ガス雰囲
気等の非酸化性雰囲気にて、常法例えば高周波あるいは
低周波誘導加熱法等で加熱して溶解することにより、所
望の組成の合金溶湯を得る。

本発明において、用いられる容器の内面を構成するＣａ
Ｏ質耐火材としては、カルシア（Ｃａｂ）、ラルナイト
（安定化２Ｃａｏ・Ｓ　ｉ　Ｏ２）　、メルウィナイト
（３ＣａＯ・Ｍｇ０・２Ｓｉ０２）、アノルサイト（Ｃ
ａＯ・Ａ１２ｏ３・２Ｓｉｏ２）ならびにＣａＯを富化
したドロマイト等が挙げられるが、特に、電融カルシア
が好適である。

このようなカルシア質炉材は、そのＣａＯ含有率が４０
％以上、特に６０％以上のものが好ましい。

ＣａＯは高融点であると共に、高温で極めて安定であり
、溶製にあたり、金属酸化物を生成して溶湯を不純物に
より汚染することがなく、高清浄な溶湯を得ることが可
能とされる。

特に、ＣａＯ含有量の高いＣａＯ質耐火材で内面が構成
された容器を用いた場合には、脱ｏ１脱Ｓ、脱介在物等
の端鏡作用も奏され、極めて有利である。

しかも、溶湯中にＡ１あるいはＡ℃及びＴｉが存在する
ため、溶湯中の脱０、脱Ｓが行なわれ、これに伴フて脱
Ｎも起こる。また、炉壁材のＣａＯとＡｉとの反応によ
り溶湯中へのＣａの溶出もおこる。即ち、ＡＪＺは溶湯
中のＯ及び炉壁のＣａＯと溶湯中のＳと反応してＣａ　Ｏ＋　Ｓ　→Ｃａ　Ｓ　＋　０となって生じた０と反応して、２ＡＪＺ＋３Ｏ−ＡＩｌ２０ｓとなり、ＡＪＺ２０ｓを生じる。また溶湯中のＡｉＬは
炉壁のＣａＯと反応して２Ａｉ＋３ＣａＯ−Ａｆ１２０３＋３Ｃａ　（ｇ）とな
り、これによってもＡｊ！２０３が生じる。

（この場合、生じたＣａは、ガスとなって系外に抜ける
が、一部が合金中に残留して、本発明の合金のＣａ含有
量を満足させる。）Ａ１２０ｓは次式の如く炉壁のＣａＯと反応して、３Ｃ
ａＯ・ＡＩｌａｏｓ又は１２ＣａＯ・フＡＩＬ２０ｓの
活性な層が炉壁表面に形成される。

ＡＩｌ２０ｓ　＋３ＣａＯ−＋３ＣａＯ＋ＡＪ２２０ｓ
フＡｆｔｔ　Ｏｓ　＋１２ＣａＯ→ １２ＣａＯ＊　７Ａ１２０３この１２ＣａＯ−７Ａｆ１２０ｓ及び３ＣａＯ・Ａ　Ａ
２０　ｓ　、特に３ＣａＯ−Ａｕ２０３は溶湯の脱Ｓ能
が高く、脱Ｓが良好に進行する。

このように、Ａｕ２により脱０が、またＡＩｌの還元作
用により生じた活性な３ＣａＯ・Ａｕ２２０３．１２Ｃ
ａ０　・７Ａｊ２２０３やＣａＯにより脱Ｓが行なわれ
る。

また、耐火材がＣａＯ−ＭｇＯ系の容器を用いて溶製を
行なった場合、Ｃａと共にＭｇの溶出も見られ、溶湯中
に金属態Ｍｇが残留し、Ｃａと同様に蒸着時にゲッタ作
用を奏し、その効果を補完し、更に強力なものとする。

即ち、炉壁のＭｇＯは３Ｍｇ０＋ＣａＯ＋２Ａｆ　　− ＣａＯ・　Ａｌ１２０３　＋３Ｍｇ　　（ｇ）となり、
生じたＭｇの一部が合金中に残留する。

また溶湯中のＮは前述のＡ１とＣａＯとの反応により生
じたＣａ等の蒸発（沸騰）等に伴って溶湯中から離脱し
、溶湯中のＮ量も低減される。

Ｔｉが加わった場合、Ａｎの作用を補完し、更にＡ℃と
同様の作用により脱０、脱Ｓ、脱Ｎを行なう。

従って、内面がＣａＯ質耐火材で構成された容器中で溶
製を行なうことにより、本発明の低０、低Ｎ含有量のＮ
ｉ−Ｆｅ基合金を容易に得ることができる。

ところで、本発明においては、内面がＣａＯ質耐火材で
構成された容器中にて溶製する際に、ＡｎあるいはＡｌ
ｌ及びＴｉを冷却固化後のＡｆＬあるいはＡｕ２及びＴ
ｉ残留量が本発明の範囲、即ち、Ａｆｔｔ％以下あるい
はＡ１１％以下及びＴｉ１％以下となるように添加する
のであるが、溶製に用いる容器の内面を、特にＣａＯ及
びＭｇＯ（ＭｇＯ含有率６０〜１５％）のカルシア系耐
火物よりなるものとすることにより、Ａｕ２あるいはＡ
１及びＴｉの添加により、溶湯中へＣａだけでなくＭｇ
の溶出も認められ、得られる合金中のＣａ、Ｍｇ含有量
を容易に本発明の範囲即ち３００ｐｐｍ以下とすること
ができる。

このようにして得られた合金溶湯を、常法に従って非酸
化性雰囲気下で鋳造する。

このような方法によれば、Ｎｉ３５〜８５％、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ及びＮｂよりなる群から選ばれる１種又は２種
以上３〜１５％、Ａ１１％以下、場合により更にＴｉ１
％以下、Ｃａ及び／又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、０３０
ｐｐｍ以下、ＮＮ３０ｐｐ以下を含有し、残部が実質的
にＦｅである本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金を極めて
容易に製造することができる。

［作用］本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、０、Ｎ含有量が少
ないため、高特性の磁性薄膜を得ることができる。

また、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金に含有されるＡ
１及びＴｉ、Ｃａ、Ｍｇは、真空蒸着又はスパッタリン
グ等の蒸着雰囲気中にて、４ＡＪ２＋３０２　→２ＡＪ
Ｚａ　Ｏ３２Ａ　ＪＺ＋　Ｎ　２→２Ａｊ２Ｎ２　Ｃａ　＋　０２　→２　Ｃａ　０３　Ｃａ　＋　Ｎ　２　＝　Ｃａ　３Ｎ　２のように反
応して、雰囲気中のガス成分を低下させる、いわゆるゲ
ッタ作用を奏する。

Ｔｉ％Ｍｇについても同様にそれぞれＡＪ２、Ｃａの作
用を下式のように補完して良好なゲッタ作用を奏する。

Ｔ　ｉ　＋０２→Ｔ　ｉ　Ｏ２Ｔｉ＋Ｎ２→ＴｉＮ２２Ｍｇ＋０２−２Ｍｇ０３Ｍｇ＋Ｎ２→Ｍｇ３Ｎ２このため、蒸着時の薄膜形成安定性及び形成速度を向上
させると共に、得られる薄膜は高純度で磁気特性が大幅
に改善され、高特性薄膜を高生産効率で製造することを
可能とする。

［実施例］以下、実施例について説明する。

実施例１第１表に示す組成のＮｉ−Ｆｅ基合金を蒸着用材料とし
て用い、下記仕様のスパッタリング装置にて、直径１０
ｃｍのガラス基盤上に各３回ずつ薄膜を形成した。なお
、基盤加熱温度は１５０℃とした。

スパッタリング　置仕様マグネトロンタイプ高周波スパッタリング装置最大比カ
ニＩＫＷ到達真空度：　１０−’ｔｏｒｒターゲット寸法＝１００１１１１ｍ（φ）ｘ３ｍｍ（ｔ
）第１表（Ｃａ、Ｍｇ、Ｏ，Ｎはｐｐｍ、他は５％Ｄ（ｎ、ｄ：
検出できりスパッタ電力、アルゴンガス圧を変えて、各
蒸着用材料により形成された薄膜の膜厚を調べた結果を
、それぞれ第１図、第２図に示す。

第１図、第２図より、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金
は、バッチごとのバラツキが少なく、均質な上に膜形成
効率が高いことが認められる。

実施例２実施例１で用いたスパッタリング装置及び基盤を用い、
第１表の陽、１〜８の蒸着用合金にて、Ａｒ圧又は基板
加熱温度を変えて、それぞれ３μｍ厚さの薄膜を３回ず
つ形成して高透磁率薄膜を作成した。なお、スパッタ電
圧は５００Ｗで行なった。

得られた高透磁率材料薄膜の保磁率Ｈｃを調べ、基盤加
熱温度又はＡｒ圧との関係をそれぞれ第３図、第４図に
示す。

第３図及び第４図より、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合
金によれば、極めて保磁率の低い高透磁率な磁性材料が
バラツキなく安定して得られることが認められる。また
、基盤加熱等の生産上手数がかかる工程も省略すること
ができ、工業上極めて有利となる。

実施例３実施例２において、歯、１及び２０合金材料より基盤加
熱温度２００℃、Ａｒ電圧　Ｘ　１０−２ｔｏｒｒにて
得られた高透磁率材料について、その磁気特性を調べた
結果を第２表に示す、第２表には同時に比較合金歯、５
．６の値も示した。

第　　２　　表第２表より、本発明の蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金により
得られる高透磁率材料はヒステリシス特性に優れ、透磁
率が高く、極めて高特性のものであることが認められる
。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は
、０、Ｎ含有量が少ない上に、ＡｎあるいはＡ１及びＴ
ｉとＣａ及び／又はＭｇによるゲッタ作用により、蒸着
雰囲気中のガス成分が大幅に低減される。

このため、蒸着による膜形成安定性及び膜形成速度が向
上されるとともに、得られる薄膜は高純度で極めて磁気
特性に優れたものとなる。

従って、本発明の蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金によれば、
高特性薄膜を高効率で得ることができ、本発明の蒸着用
Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、高透磁率材料の薄膜製造用蒸着材
料として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は実施例１で得られた結果を示すグラフ
であって、それぞれ、スパッタ電圧、アルゴン圧、スパ
ッタ時間と得られる膜厚との関係を示す、′Ｍ３図及び
第４図は実施例２で得られた結果を示すグラフであって
、それぞれ、基盤加熱温度、アルゴン圧と磁気記録材料
の保磁率との関係を示す。代理人　　　弁理士　　　重　野　　剛第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ３５〜８５重量％、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮ
ｂよりなる群から選ばれる１種又は２種以上３〜１５重
量％、Ａｌ１重量％以下、Ｃａ及び／又はＭｇ３００ｐ
ｐｍ以下、Ｏ３０ｐｐｍ以下、Ｎ３０ｐｐｍ以下を含有
し、残部が実質的にＦｅであることを特徴とする蒸着用
Ｎｉ−Ｆｅ基合金。
（２）Ｎｉ３５〜８５重量％、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮ
ｂよりなる群から選ばれる１種又は２種以上３〜１５重
量％、Ａｌ１重量％以下、Ｔｉ１重量％以下、Ｃａ及び
／又はＭｇ３００ｐｐｍ以下、Ｏ３０ｐｐｍ以下、Ｎ３
０ｐｐｍ以下を含有し、残部が実質的にＦｅであること
を特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金。