KR970003339B1 - 광자기기록재료용 비정질 합금의 제조방법 - Google Patents

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Description

광자기기록재료용 비정질 합금의 제조방법

제1도는 본 발명에 부합되는 비정질 합금의 온도에 따른 자화의 변화를 나타내는 그래프

본 발명은 광자기 기록재료용 합금의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 자기 보상점이 상온부근에 있는 광자기 기록재료용 비정질 합금의 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보처리기술이 고도화됨에 따라 기억을 위한 자성재료에 관한 요구도 고도화되어 새로운 자성기록재료의 출현이 요구되고 있다. 이에 따라 종래의 자기디스크, 자기테입 등과는 방식을 달리한 광자기 기록재료가 연구개발되고 있다. 광자기 기록은 자성체를 기록매체로하여 광학적으로 정보를 기록하고 재생하는 방식이다. 이 경우 광원으로서는 보통의 레이저가 사용되고 광을 조사한 자성막 위의 스폿트(spot)가 온도상승하여 자화가 반전되는 것을 이용하여 정보를 기록하거나 소거한다. 광자기 기록은 자속밀도가 높고 비접촉으로 기록 및 재생이 가능하며 고속으로 랜덤 억세스(random access)가 가능할 뿐만 아니라, 신호의 병렬처리가 가능하다고 하는 장점을 가지고 있어, 고속도, 고밀도 등의 특성이 요구되는 정보처리 장치에 적합한 기록방식으로서 각광을 받고 있다.

광자기 기록에 있어 무엇보다도 중요한 것은 기록매체인 자성재료의 특성이며, 기록매체인 자성재료의 자기적 특성에 따라 큐리온도기록, 보상온도기록등이 있다. 이들 중 큐리온도기록 방식은 광자기 기록방식으로 가장 일찍 연구된 방식으로, MnBi가 기록매체로서 제안(J. Appl. Phys. 29, 1454, 1958)되어 있다. 그러나, MnBi의 큐리온도가 633°K(360℃)로 상당히 높고, 723°K(450℃)이 되면 분해하면 단상으로 존재하지 않는다는 점과 633°K(360℃) 이상에서 급냉하면 상전이를 일으켜 다른상으로 변한다고 하는 문제점이 있으며, 아직까지 우수한 재료가 개발되어 있지 않다. 한편, 보상온도 기록방식은 열을 가하여 보상온도 이상에서 기록하고 또한 보상온도 이상에서 재생하는 방식으로서 보상온도가 실온 부근에 있을 것이 요구된다.

이에 적합한 재료의 개발을 위한 연구가 수없이 행하여져 지금까지 GdCo(Appl. phys. Lett., 22, 337, 1973), TbFe, GdFe(일본응용 자기학회 연구회자료, 11-2, 1979), GdTbFe(일본 신학 기보, CPM80-44, 1980), GdTbCo(일본응용자기 학회연구회자료, 27-5, 1982), GdFeBi(J. Appl. Phys., 50, 7471, 1979), TbFeCo(일본응용자기 제6회 강연회, 17pA-8, 1981), GdTbFeGe(일본전기학회연구회자료, MAG-83-44, 1984), GdTbFeGe(일본응용자기 제5회 강연회, 20aA-8, 1981), RFe(Co)B(Ep240046)등이 개발되어 있다. 그러나, 이들 광자기 기록용 자성재료들은 전부 스팟타링(sputtering)법에 의해 제조되는 것으로 응용범위가 제한되며, 제조원가가 비싸다는 문제가 있어, 응용범위도 넓고, 제조원가가 싼 신재료의 개발을 필요로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 철-희토류금속-보론 3원계 비정질합금의 조성에 따른 자기적특성의 연구결과, 철-가돌리늄-보론계 및 철-어어븀-보론계에서 자기보상점이 상온에 있고, 광자기 기록용 매체에 적합한 자기특성을 나타내는 성분계가 존재한다는 것에 착안하여 제안된 것으로서, 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 또는 어어븀(Er)을 첨가하고, 기타 보론(B)을 잔부로 하여 적절한 비율로 조성하고 그 조직이 비정질이되도록 함으로써 자기 보상점이 상온 부근에 존재하는 광자기 기록자성재료용 철-가돌리늄-보론계 및 철-어어븀-보론계 비정질합금을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 광자기 기록재료용 합금의 제조방법에 있어서 원자%로 50∼70%의 Fe, 15∼25%의 Gd, 및 잔부 B으로 조성된 합금을 용해한 후, 비정질 조직을 갖도록 임계 냉각속도 10⁶°K/sec 이상으로 급냉하여 광자기 기록자성재료용 철-가돌리늄-보론계 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 광자기 기록재료용 합금의 제조방법에 있어서 원자%로 65∼80%의 Fe, 5∼15%의 Er, 및 잔부 B으로 조성된 합금을 용해한 후, 비정질 조직을 갖도록 임계냉각속도 10⁶°K/sec 이상으로 급냉하여 광자기 기록자성재료용 철-어어븀-보론계 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 광자기 기록재료용 비정질 합금의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 철-가돌리늄 또는 어어븀-보론계 합금에서 자기보상점이 나타나는 것은 철의 자기모멘트와 가돌리늄 또는 어어븀의 자기 모멘트가 반평행상태, 즉 페리(ferri)적으로 작용함에 기인하며, 이 자기보상점이 상온 부근에 있어야 보상온도 기록방식의 광자기 기록용 매체에 적합하다. 자기보상점이 상온부근에 존재하기 위해서는 철-가돌리늄-보론계 및 철-어어븀-보론계 합금이 적절한 성분범위를 가져야 하며, 또한, 그 조직도 비정질 조직이어야 한다.

본 발명의 철-가돌리늄-보론계 합금에서는 철이 50원자% 미만이거나 70원자% 초과시에는 상기 자기 보상점이 존재하지 않게 되어 보상온도 기록이 불가능하게 되므로, 철의 함량은 50∼70원자%로, 철-어어븀-보론계 합금에서 철이 65원자% 미만이거나 80원자% 초과시에는 자기 보상점이 상온을 크게 벗어나기 때문에 철의 함량은 65∼80원자%, 제안하는 것이 바람직하다.

또한, 철-가돌리늄-보론계 합금에서는 상기 가돌리늄이 15원자% 미만시에도 역시 자기 보상점이 존재하지 않고 25원자% 초과시에는 자기 보상점이 존재하지 않거나 존재하더라도 상온을 크게 벗어나기 때문에 가돌리늄의 함량은 15∼25원자%가 바람직하며, 철-어어븀-보론계 합금에서는 어어븀이 5원자% 미만시에도 자기 보상점이 존재하지 않고, 15원자% 초과시에는 자기 보상점이 존재하더라도 상온을 크게 벗어나기 때문에 어어븀의 함량은 5∼15원자%가 바람직하다.

따라서, 본 발명에서 제시하는 성분조건을 벗어나게 되면 자기 보상점이 존재하지 않던가, 자기 보상점이 존재하더라도 상온을 크게 벗어남으로서 광자기 기록재료용으로 부적합해지기 때문에 본 발명의 철-가돌리늄-보론계 합금중의 철은 50∼70원자%, 가돌리늄은 15-25원자%, 그리고 잔부는 보론으로 조성되어야 하며, 철-어어븀-보론계 합금중에서는 철은 65∼80원자%, 어어븀은 5∼15원자% 및 기타 잔부는 보론으로 조성되어야 한다. 이러한 성분이외에 자기 보상점이 상온부근에 존재하기 위하여는 철-가돌리늄 또는 어어븀-보론계 합금이 비정질 조직을 가져야만 한다. 즉, 본 발명의 철-가돌리늄 또는 어어븀-보론계 합금은 본 발명에서 한정하는 성분으로 된 모합금을 제조 용해한 후, 비정질 상태로 형성함으로써 광자기 기록재료로 바람직하게 된다.

상기 모합금은 아크로 용해법, 진공용해법등의 통상의 주조방법 중 어느 방법으로 하여도 무방하나, 제조된 모합금에 있어서 성분의 편석이 있어서는 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 없기 때문에 모합금의 제조시 성분의 편석은 극력 억제하도록 하여야 한다. 일반적으로 비정질 합금의 제조방법으로는 액체급냉방법이나, 진공증착, 스팟터링등의 기상급냉방법이 개발되어 있다.

기상급냉방법은 거의 모든 비정질합금의 제조에 이용할 수 있는 방법이나 제조비가 비싸다는 단점이 있다. 반면 액체급냉방법은 기상급냉방법에 비하여 제조비는 싸지만, 냉각속도에 한계가 있어 성분계의 비정질 형성능 즉, 임계 냉각속도가 10⁷°K/S 이상인 경우는 제조할 수 없으며, 취성이 큰 재료의 경우는 광폭, 장척으로 제조하기 어려워 사용상의 제한이 크다. 그러나, 본 발명에 부합되는 성분계는 비정질 형성능인 임계냉각속도가 10⁶°K/S 정도로 통상의 액체급냉 방법으로도 비정질 합금을 제조할 수 있는 특징을 가지며, 기상급냉방법으로도 제조가 가능하기 때문에 비정질 제조 방법상의 자유도가 크므로 비정질 합금 제조방법에 있어서, 임계냉각속도가 10⁶°K/S 정도로 급냉하는 것이외에는 제한을 두지 않는 장점이 있다.

단, 비정질합금의 제조시 액체급냉방법에 있어서는, 표면품질이 양호한 제품을 안정적으로 제조하기 위해서는 합금의 융점보다 50∼150°K 높은 온도에서 급냉하는 것이 바람직하며, 기상냉각 방법에 있어서는 높은 진공상태를 유지하도록 하여 산화를 극력 억제하는 것이 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

Fe : 60원자%, Gd : 20원자%, 및 B : 20원자%인 조성의 합금을 고주파 아크로 용해로를 이용하여 용해한 후 단롤형 액체급냉장치에서 임계냉각속도 10⁶°K/S로 급냉하여 리본상의 비정질합금을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 비정질 합금에 대하여 온도에 따른 자기 모멘트의 변화를 측정하고 그 결과를 제1도에 나타내었다. 제1도에 나타낸 바와 같이 이 재료의 자기 보상점은 325°K(52℃)로서 상온 부근에 존재하는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

하기 표 1과 같은 화학조성의 철-가돌리늄-보론계 합금을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후, 각각에 대하여 자기보상점을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 실시예와 동일한 방법으로 표 1과 같은 조성으로 비교재를 제조하여 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교재중 (a), (b)는 철의 함량이, (c)번부터 (e)번까지는 가돌리늄의 함량이 본 발명의 성분범위를 벗어나는 것으로, 이들 비교재는 자기보상점이 존재하지 않거나, 존재하더라도 상온을 크게 벗어나 광자기 기록재료용으로 부적합한 것을 알 수 있다. 반면, 발명재(1∼5)는 자기보상점이 상온부근에 존재함으로, 철-가돌리늄-보론계 합금의 광자기 기록재료용으로 바람직한 조성의 범위는 철 50원자% 이상 70원자%이하, 가돌리늄 15원자% 이상 25원자% 이하, 기타 보론으로 조성되는 것을 알수 있다.

[실시예 3]

Fe : 80원자%, Er : 15원자%, 및 B : 5원자%인 조성의 합금을 실시예 1과 동일한 방법으로 리본상의 비정질합금을 제조하여, 온도에 따른 자기모멘트의 변화를 측정하고 그 결과를 제1도에 나타내었다. 제1에 나타낸 바와 같이 이 재료의 자기보상점은 326°K(53℃)로서 상온 부근에 존재하는 것을 알수 있다.

[실시예 4]

하기 표 2와 같은 화학조성의 철-어어븀-보론계 합금을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후, 각각에 대하여 자기보상점을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 실시예와 동일한 방법으로 표 2와 같은 조성으로 비교재를 제조하여 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

[표2]

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교재중 (A), (B)는 철의 함량이, (C)와 (D)는 어어븀의 함량이, 그리고 (E)는 철과 어어븀의 함량이 본 발명의 성분범위를 벗어나는 것으로, 이들 비교재는 자기보상점이 존재하지 않거나, 존재하더라도 상온을 크게 벗어나 광자기 기록재료용으로 부적합한 것을 알수 있다. 반면, 발명재(10∼40)는 자기보상점이 상온부근에 존재함으로, 철-어어븀-보론계 합금의 광자기 기록재료용으로 바람직한 조성 범위는 철 : 65∼80원자%, 어어븀 : 5∼15원자%, 및 기타 보론으로 조성되는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 철-가돌리늄-보론계 합금 또는 철-어어븀-보론계 합금의 성분계를 한정하고 임계냉각속도 이상으로 급냉하여 비정질조직화 함으로써 자기 보상점을 상온부근에 존재하도록 하기 때문에 종래의 광자기 기록재료보다 제조가 용이하고 응용범위가 넓은 광자기기록재료로 폭넓게 사용될 수 있는 큰 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 광자기기록재료용 합금의 제조방법에 있어서, 50∼70원자%의 Fe, 15∼25원자%의 Gd, 및 잔부 B로 조성되는 합금을 용해한 후, 비정질 조직을 갖도록 임계냉각속도 10⁶°K/S 이상으로 급냉하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록재료용 철-가돌리늄-보론계 합금의 제조방법.
2. 광자기 기록재료용 합금의 제조방법에 있어서, 65∼80원자%의 Fe, 5∼15원자%의 Er, 및 잔부 B로 조성되는 합금을 용해한 후, 비정질 조직을 갖도록 임계냉각속도 10⁶°K/S 이상으로 급냉하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록재료용 철-어어븀-보론계 합금의 제조방법.