TWI508114B - A magneto-magnetic recording medium for magnetic recording, a sputtering target, and a magnetic recording medium - Google Patents

Description

磁性記錄用軟磁性合金、濺鍍靶材及磁性記錄媒體

本申請案係基於2011年2月16日提出申請之日本專利申請2011-30562號主張優先權，其全部揭示內容藉由參考併入本文中。

本發明係有關使用作為垂直磁性記錄媒體中之軟磁性層的Co系磁性記錄用軟磁性合金以及濺鍍靶材，以及具備該軟磁性層之磁性記錄媒體。

近幾年來，垂直磁性記錄之進步顯著，為了驅動之大容量化，已進展磁性記錄密度化，且可實現比以往普及之面內磁性記錄方式更高之密度之垂直磁性記錄方式已實用化。此處，所謂垂直磁性記錄方式，係垂直磁性記錄媒體之磁性膜中相對於媒體面之磁化容易軸以配向於垂直方向之方式形成者，且適用於高密度化之方法。關於該磁性記錄方式，已開發作為具有提高記錄密度之磁性記錄層及軟磁性層及中間層之多層記錄媒體。而且，該磁性記錄層一般係使用CoCrPt-SiO₂ 系合金。

另一方面，關於軟磁性膜，於特開2008-299905號公報(專利文獻1)或特開2008-189996號公報(專利文獻2)中已提案於Co或Fe之軟磁性元素為基礎，添加改善非晶性之Zr、Hf、Ta、Nb及B之合金。對該垂直磁性記錄媒體之軟磁性膜層要求高飽和磁通(magnetic flux)密 度、高的非晶性及高耐蝕性。

且，作為2層記錄媒體之軟磁性層，已提案有Fe-Co-B系化合物之軟磁性膜，例如，如特開2004-346423號公報(專利文獻3)中所揭示，提案有於剖面微組織中之不存在硼化物層之區域所描繪之最大內接圓之直徑為30μm以下之Fe-Co-B濺鍍靶。

對於上述軟磁性膜之成膜，一般係使用磁控濺鍍法。該磁控濺鍍法係在靶材之背後配置磁鐵，於靶材表面洩漏磁通，藉由於該洩漏磁通領域將電漿收束而可拘束成膜之濺鍍法。該磁控濺鍍法由於具有在靶材之濺鍍表面上洩漏磁通之特徵，故於靶材本身之導磁率(magnetic permeability)高時，於靶材之濺鍍表面難以形成磁控濺鍍法所必要之充分洩漏磁通。因此，專利文獻3中已提案不得不極力減低靶材本身之導磁率之要求。

然而，上述靶製品厚度之界限為5mm左右，若為其以上之厚度，則無法產生充分之洩漏磁通，故有無法進行正常之磁控濺鍍之問題。且，該靶材由於要求於成膜時係高磁通密度，故期望為以Fe為基礎之材料，但此情況或有耐蝕性之問題，且靶材有因氧化而使膜品質劣化，於濺鍍時於氧化部引起異常放電而成為濺鍍不良之情況。

為解決此問題，於特開2007-284741號公報(專利文獻4)中，雖報導不使磁性特性劣化而提高耐蝕性之軟磁性靶之製作，但對於優異之非晶性則未記載。

本發明人等現已發現藉由添加自Ta、Nb及V選擇之(A)群元素可提高非晶性，且藉由添加自Cr、Mo及W選擇之(B)群元素可提高硬度，藉由添加自Ti、Zr及Hf選擇之(C)群元素可確保非晶性，且該等(A)群、(B)群及(C)群元素亦具有耐蝕性改善效果。藉此可提供非晶性、耐蝕性、硬度優異之磁性記錄用軟磁性合金。又，非晶性對於雜訊減低、硬度對耐衝擊性、耐蝕性對碳膜之薄膜化分別具有效果。

因此，本發明之目的係提供非晶性、硬度及耐蝕性均優異之垂直磁性記錄媒體用軟磁性合金，以及製作該合金薄膜所用之濺鍍靶材。

依據本發明之一樣態，係提供一種磁性記錄用軟磁性合金，其係以原子%計含有0.5%以上之(A)由Ta、Nb及V所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0.5%以上之(B)由Cr、Mo及W所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~5%之(C)由Ti、Zr及Hf所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~30%之(D)由Ni及Mn所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~5%之(E)由Al及Cu所組成群組選出之元素之一種或兩種， 0~10%之(F)由Si、Ge、P、B及C所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，且其餘部份為Co及Fe以及無法避免之雜質所構成之磁性記錄用軟磁性合金，且Fe：Co比為10：90~70：30，且(A)群元素、(B)群元素及(C)群元素之合計量為前述合金之10~30%。

依據本發明另一樣態，係提供以本發明之磁性記錄用軟磁性合金構成之濺鍍靶材。

依據本發明又另一樣態，係提供具備以本發明之磁性記錄用軟磁性合金構成之軟磁性層之磁性記錄媒體。

以下具體說明本發明。只要無特別明示，則本說明書中之「%」意指原子%者。

本發明之磁性記錄用軟磁性合金係由以原子%計含有(comprising)0.5%以上之(A)由Ta、Nb及V所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0.5%以上之(B)由Cr、Mo及W所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~5%之(C)由Ti、Zr及Hf所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~30%之(D)由Ni及Mn所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~5%之(E)由Al及Cu所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~10%之(F)由Si、Ge、P、B及C所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，且其餘部份為Co及Fe以及無法避免之雜質所構成，較好 實質上由(consisting essentially of)該等元素及不可避免雜質所構成，更好由(consisting of)該等元素及不可避免雜質所構成。本發明之合金，Fe：Co比為10：90~70：30，且(A)群元素、(B)群元素及(C)群元素之合計量為前述合金之10~30%。

Fe及Co係構成軟磁性元素者，以10：90~70：30之Fe：Co比包含於合金中。Fe與Co之比，為確保軟磁性且對保合磁通密度、非晶性、硬度以及耐蝕性大有影響之參數，尤其於Fe：Co之比未達10時飽和磁通密度不充分，且超過70時，耐蝕性變差。

(A)群元素為自Ta、Nb及V所組成組群選出之一種或兩種以上之改善非晶性及硬度之元素，於合金中，含有0.5原子%以上，較好為2~20原子%，更好為4~15原子%。未達0.5原子%時，上述改善效果不足。

(B)群元素為自Cr、Mo及W所組成組群選出之一種或兩種以上之改善非晶性及耐蝕性之元素，於合金中，含有0.5原子%以上，較好為1~20原子%，更好為2~10原子%。未達0.5原子%時，上述改善效果不足。

(C)群元素為自Ti、Zr及Hf所組成組群選出之一種或兩種以上之改善非晶性之元素，於合金中，含有0~5原子%，較好為2~4原子%。未達5原子%時，無法充分獲得飽和磁通密度。

(A)群元素、(B)群元素及(C)群元素之合計量為合金之10~30%。(A)群元素、(B)群元素及(C) 群元素分別為改善非晶性及耐蝕性之元素，但該等元素之合計量未達10原子%時，其效果不充分，另一方面，超過30%時，無法充分獲得飽和磁通密度。

(D)群元素為自Ni及Mn所組成組群選出之一種或兩種之調整飽和磁通密度之任意元素，於合金中，含有0~30原子%，較好為多於0%且為30原子%，更好為10原子%以下，又更好為1~5原子%。若在該等範圍內，則容易獲得飽和磁通密度。

(E)群元素為自Al及Cu所組成群組選出之一種或兩種之提高耐蝕性之任意元素，於合金中，含有0~5原子%，較好為多於0%且為5原子%，更好為1~4原子%。若在該等範圍內，則非晶性不易降低。

(F)群元素為自Si、Ge、P、B及C所組成群組選出之一種或兩種以上之改善非晶性之任意元素，係含有0~10原子%，較好為超過0%且為10原子%，更好為1~8原子%。若在該等範圍內，則上述改善效果不會飽和，可防止飽和磁通密度之降低。

本發明之濺鍍靶材係以上述磁性記錄用軟磁性合金構成。濺鍍靶材厚度並未特別限制，即使超過5mm之厚度亦可進行正常濺鍍，較好為7mm以上。如此藉由使用本發明之濺鍍靶材進行濺鍍，可製作具備以上述磁性記錄用軟磁性合金構成之軟磁性層之磁性記錄媒體。

〔實施例〕

以下針對本發明之合金以實施例加以具體說明。

通常，垂直磁性記錄媒體中之種晶層係以與其成分相同成份之濺鍍靶材進行濺鍍，於玻璃基板等之上成膜而得。此處，使利用濺鍍而成膜之薄膜急冷。作為本發明之供試材，使用以單輥式之急冷裝置製作之急冷薄帶。此係利用簡易之液體急冷薄帶評價實際上由濺鍍而成膜之薄帶之隨成分而對諸特性之影響者。

〔急冷薄帶之製作條件〕

作為急冷薄帶之製作條件，係將表1及表2所示之各成份秤量之原料20g以直徑40mm左右之水冷銅鑄模予以減壓，於Ar中電弧熔解，作成急冷薄帶之熔解母材。急冷薄帶之作成條件，係以單輥方式於直徑15mm之石英管中，設置該熔解母材，將流出熱液噴嘴直徑設為1mm，環境氣壓61kPa，噴霧壓差69kPa，銅輥(直徑300mm)之旋轉數3000rpm，銅輥與流出熱液噴嘴之間隙為0.3mm而流出熱液。流出熱液溫度設為恰使各熔解母材燒穿。如此製作之急冷薄帶作為供試材，評價以下項目。

〔急冷薄帶之構造〕

通常，若測定非晶材料之X射線繞射圖型，則未見到繞射峰，成為非晶所特有之光暈圖型。又，並非完全非晶時，雖見到繞射峰，但與結晶材料比較，峰高度較低，且意見到光暈圖型。此係依據下述方法進行非晶性之評價。

作為非晶性之評價，係於玻璃板以雙面膠帶貼附試材，以X射線繞射裝置獲得繞射圖型。此時，以測定面成為急冷薄帶之銅輥接觸面之方式將供試材貼附於玻璃板上。以X射線源為Cu-Kα線，掃描速度為4°/分鐘而測定。於該繞射圖型中可確認到光暈圖型者，非晶性評價為○，完全未見到光暈圖型者，評價為×。

〔急冷薄帶之耐蝕性(NaCl)〕

於玻璃板上以雙面膠帶貼附供試材，進行5%NaCl-35℃-16小時之鹽水噴霧試驗，全部生銹評價為×，一部份生銹評價為○。

〔急冷薄帶之耐蝕性(HNO₃ )〕

秤量50mg之供試材，滴加3原子%HNO₃ 水溶液以後，於室溫放置1小時後，分析於3% HNO₃ 水溶液中之Co溶出量。Co溶出量未達500ppm時評價為○，500以上未達1000ppm時評價為△，1000ppm以上時評價為×。

〔急冷薄帶之硬度〕

將急冷薄帶縱向埋入樹脂並研磨，以維卡硬度計進行測定。測定荷重為50g，以n=10平均進行評價。1000HV以上記為◎，760~未達1000HV記為○，未達760HV記為△。

〔急冷薄帶之飽和磁通密度〕

以VSM裝置(振動試料型磁力計)，於施加磁場1200kA/m測定。供試材重量為15mg左右，0.3T以上且未達1.0T之飽和磁通密度者記為○，1.0T以上者記為◎。未達0.3T者記為×。

以下，於表1及表2顯示本發明之成分組成，且於表3、4顯示其效果的飽和磁通密度、非晶性、耐蝕性、硬度。

首先，針對表1及表2所示之成分組成加以說明。表1中所示之No.1~32為本發明例，表2中所示之No.33~41為比較例。

又，成分組成之記載中，表1各列所記載之以No.3為例，(A)~(F)群元素之(A)群的Ta為8原子%，(B)群之Cr為2原子%，(C)群之Zr為4原子%，(E)群之Al為1原子%，(F)群之B為6原子%之含量。該等之合計量為21原子%。(A)~(F)群之其餘部分為Co與Fe，其量為自100減去21原子%而為79原子%。接著，由於Co與Fe之比為Co：Fe=90：10，若以原子%稱之，則意指Co含量為0.79×90=71.1原子%，Fe之含量為 0.79×10=7.9原子%。

比較例No.33、No.34由於(A)群元素與(B)群元素之含量之和較高，故飽和磁通密度低。No.35之(A)群元素之含量低，故非晶性不足且硬度亦低。No.36之(B)群含量低，故非晶性不足且耐蝕性亦不充分。No.37之(C)群元素之含量高而飽和磁通密度低。No.38之(E)群元素含量高而飽和磁通密度低。No.39之(F)群元素之含量低而飽和磁通密度低且耐蝕性亦不足。No.40由於Fe比係較低，故飽和磁通密度不充分。

No.41由於Fe之比係較高，故耐蝕性、尤其是對NaCl之耐蝕性不足。No.42之(D)群元素含量高，飽和磁通密度低。相對於此，本發明例No.1~No.32均滿足本發明之條件，故可知非晶性、硬度、耐蝕性及飽和磁通密度均優異。

如以上所述，依據本發明，可提供非晶性、硬度、耐蝕性及飽和磁通密度均優異之垂直磁性記錄用軟性合金以及濺鍍鈀材，以及使用該合金之磁性記錄媒體。

〔濺鍍靶材之製造〕

其次，顯示濺鍍靶材之製造方法。針對表1之No.3、No.11、No.12、No.13、No.24及表2之No.35、No.38所示之7種成分組成，秤量熔解原料，以減壓Ar氣體環境之耐火物坩堝內進行感應加熱熔解，且自坩堝下部之直徑8mm之噴嘴流出熱液，以Ar氣體霧化。以該氣體霧化 粉末作為原料，脫氣裝入外徑220mm、內徑210mm、長度200mm之SC製之罐中。脫氣時之真空到達度設為1.3×10^-2 Pa。上述之粉末填充鋼胚加熱至1150℃，裝入直徑230mm之拘束型容器內，以500MPa加壓成形。以上述方法製作之固化成形體利用金屬線切割、旋轉盤加工、平面研磨，加工成直徑180mm、厚度7mm之圓盤狀，作為濺鍍鈀材。

〔濺鍍膜之製造〕

使用關於該7種類之成分組成之濺鍍靶材，於玻璃基板上成膜濺鍍膜。X射線繞射圖型，於No.3、No.11、No.12、No.13、No.24均見到光暈圖型，No.35、No.38見到結晶峰。且，與急冷薄帶同樣地進行耐蝕性試驗(鹽水噴霧試驗)，結果No.3、No.11、No.12、No.13、No.24均未生銹，而No.35、No.38見到一部分生銹。以上總括，確認急冷薄帶之評價結果與使用濺鍍靶材而成膜之濺鍍膜之評價為相等之傾向。

Claims (11)

1. 一種磁性記錄用軟磁性合金，其係以原子%計含有0.5%以上之(A)由Ta、Nb及V所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0.5%以上之(B)由Cr、Mo及W所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~4%之(C)由Ti、Zr及Hf所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~30%之(D)由Ni及Mn所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~5%之(E)由Al及Cu所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~10%之(F)由Si、Ge、P、B及C所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，且其餘部份為Co及Fe以及無法避免之雜質所構成之磁性記錄用軟磁性合金，其中Fe：Co比為10：90~70：30，且(A)群元素、(B)群元素及(C)群元素之合計量為前述合金之10~30%。
2. 如申請專利範圍第1項之合金，其中前述合金僅由下列成分所組成：0.5%以上之(A)由Ta、Nb及V所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0.5%以上之(B)由Cr、Mo及W所組成群組選出 之元素之一種或兩種以上，0~4%之(C)由Ti、Zr及Hf所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，0~30%之(D)由Ni及Mn所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~5%之(E)由Al及Cu所組成群組選出之元素之一種或兩種，0~10%之(F)由Si、Ge、P、B及C所組成群組選出之元素之一種或兩種以上，其餘部份為Co及Fe以及無法避免之雜質。
3. 如申請專利範圍第1項之合金，其包含：多於0%且30%以下之(D)群元素之一種或兩種，多於0%且5%以下之(E)群元素之一種或兩種，多於0%且10%以下之(F)群元素之一種或兩種以上。
4. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有2~20%之(A)群元素之一種或兩種以上。
5. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有1~20%之(B)群元素之一種或兩種以上。
6. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有2~4%之(C)群元素之一種或兩種以上。
7. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有多於0%至10%之(D)群元素之一種或兩種。
8. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有1~4%之 (E)群元素之一種或兩種。
9. 如申請專利範圍第1項之合金，其含有1~8%之(F)群元素之一種或兩種以上。
10. 一種濺鍍靶材，其係以如申請專利範圍第1~9項中任一項之合金構成。
11. 一種磁性記錄媒體，其具備以如申請專利範圍第1~9項中任一項之合金構成之軟磁性層。