TWI641705B - Soft magnetic alloy for magnetic recording and sputtering target, and magnetic recording medium - Google Patents

Abstract

本發明提供作為垂直磁性記錄媒體中的軟磁性層使用之Co系磁性記錄用軟磁性合金及濺鍍靶材以及磁性記錄媒體。該磁性記錄用軟磁性合金係以at.%(原子百分數)計，Fe：Co之比為10：90~70：30，含有0.5~29.5%的由Ta、Nb及V選出之A群元素的1種或2種以上，含有0.0~29.5%的由Cr、Mo及W選出之B群元素的1種或2種以上，A群元素與B群元素之合計含量為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分為Co、Fe及無可避免的雜質。

Description

磁性記錄用軟磁性合金及濺鍍靶材以及磁性記錄媒體 [關聯申請的相互參照]

此申請案主張以2014年5月1日申請的日本發明專利申請案2014-94550號及2015年2月16日申請的日本發明專利申請案2015-27251號為基礎的優先權，此等之全體的揭示內容係藉由參照而併入本說明書中。

本發明關於作為垂直磁性記錄媒體中的軟磁性層使用之Co系磁性記錄用軟磁性合金及濺鍍靶材以及磁性記錄媒體。

近年來，垂直磁性記錄之進步顯著，為了磁碟機的大容量化，往磁性記錄媒體的高記錄密度化進展，可實現比以往普及之面內磁性記錄媒體更高的記錄密度之垂直磁性記錄方式係實用化。此處，所謂的垂直磁性記錄方式，就是相對於垂直磁性記錄媒體的磁性膜中之媒體面，磁化容易軸在垂直方向中配向而形成者，為適合高記錄密度之方法。

因此，最近正在使用10kG左右之比較小的飽和磁通密度(Bs)之具有合金組成的軟磁性薄膜。例如，如特開2011-181140號公報(專利文獻1)中揭示作為軟磁性膜，提案一種用於磁性記錄媒體的Fe-Co系合金軟磁性膜，於Fe-Co系合金中作為用於提高非晶性與結晶化溫度的最合適元素，選擇Nb及/或Ta與B，非晶性高，且具有高的結晶化溫度。

再者，如特開2008-299905號公報(專利文獻2)中揭示，提案飽和磁通密度、非晶質性、耐候性優異之垂直磁性記錄媒體中的軟磁性膜層用合金。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2011-181140號公報

[專利文獻2]特開2008-29905號公報

另一方面，於如此地為了成為10kG左右的飽和磁通密度(Bs)而超過10%大量地添加有Ta或Nb之濺鍍靶中，有濺鍍靶的機械強度降低之問題。

為了消除上述問題而進行專心致力的開發，結果發現藉由減低磁性記錄用軟磁性濺鍍靶中的氫含量，而改善磁性記錄用軟磁性濺鍍靶的機械強度降低。又，發現氫含量低的軟磁性合金係改善耐蝕性，而達成本發明。

依照本發明之一態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合 金，其係以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，含有0.5~29.5%的由Ta、Nb及V選出之A群元素的1種或2種以上，含有0.0~29.5%的由Cr、Mo及W選出之B群元素的1種或2種以上，前述A群元素與前述B群元素之合計含量為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分為Co、Fe及無可避免的雜質。

依照本發明之其他態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合金，其特徵為以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，且含有0.5~29.5%的下述A群元素的1種或2種以上、0.0~29.5%的B群元素的1種或2種以上，且A群元素與B群元素之和為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分由Co、Fe及無可避免的雜質所構成。

A群元素：Ta、Nb、V

B群元素：Cr、Mo、W

依照本發明之其他態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合金，其係以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，含有0.5~29.5%的由Ta、Nb及V選出之A群元素的1種或2種以上，含有0.5~29.5%的由Cr、Mo及W選出之B群元素 的1種或2種以上，前述A群元素與前述B群元素之合計含量為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分為Co、Fe及無可避免的雜質。

依照本發明之其他態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合金，其特徵為以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，且含有0.5~29.5%的下述A群元素的1種或2種以上、0.5~29.5%的B群元素的1種或2種以上，且A群元素與B群元素之和為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分由Co、Fe及無可避免的雜質所構成。

A群元素：Ta、Nb、V

B群元素：Cr、Mo、W

依照本發明之較佳態樣，一種磁性記錄用軟磁性合金，其係於如上述任一項之磁性記錄用軟磁性合金中，以各群中記載的at.%之範圍內進一步含有下述C群元素、D群元素、E群元素及F群元素中記載之元素中的1種或2種以上之元素；C群元素：由Ti、Zr及Hf選出的1種或2種以上之元素，其合計含量未達5%，且A群元素與B群元素和C群元素之合計含量為10~30%，D群元素：由Ni及Mn選出的1種或2種之元素，其合計含量為30%以下

E群元素：由Al及Cu選出的1種或2種之元素，其 合計含量為5%以下，F群元素：由Si、Ge、P、B及C選出的1種或2種以上之元素，其合計含量為10%以下。

依照本發明之其他態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合金，其特徵為於如上述任一項之磁性記錄用軟磁性合金中，以各群中記載的at.%之範圍內進一步含有下述C群元素至F群元素中記載之元素中的1種或2種以上之元素；C群元素：未達5%的Ti、Zr、Hf的1種或2種以上，惟A群元素與B群元素及C群元素之和為10~30%

D群元素：30%以下的Ni、Mn的1種或2種

E群元素：5%以下的Al、Cu的1種或2種

F群元素：10%以下的Si、Ge、P、B、C的1種或2種以上。

依照本發明之其他態樣，提供一種磁性記錄用軟磁性合金形成用濺鍍靶材，其係由上述任一項之磁性記錄用軟磁性合金所構成。

依照本發明之更其他態樣，提供一種磁性記錄媒體，其使用如上述任一項之磁性記錄用軟磁性合金。

如上述，依照本發明，可提供機械強度優異的磁性記錄用軟磁性濺鍍靶，與耐蝕性優異的軟磁性合金。

[實施發明的形態]

以下，說明本發明的成分組成之限定理由

本發明由於係關於磁性記錄用軟磁性合金者，故必須充分的飽和磁通密度，較佳為10kG以下的Bs，更佳為9kG以下的Bs、非晶性、硬度及耐蝕性。

Fe：Co之比：10：90~70：30

Fe或Co係構成軟磁性合金之元素。Fe與Co之比係確保軟磁性，且大幅影響飽和磁通密度、非晶性、硬度及耐蝕性之參數。特別地，由於將Fe：Co之比設為10以上，飽和磁通密度變充分，而且由於抑制在70以下，而抑制耐蝕性之劣化。因此，將其比設為10：90~70：30。

由A群元素選出之1種或2種以上的元素：0.5~29.5%

Ta、Nb及V皆為改善非晶性與硬度之元素。而且，由於為0.5%以上，而充分發揮其改善效果。因此，將其下限設為0.5%。A群元素之合計含量較佳為2~20%，更佳為4~15%。然而，若超過29.5%，則其效果飽和，故將其上限設為29.5%。

由B群元素選出之1種或2種以上的元素：0.0~29.5%

Cr、Mo及W皆為改善非晶性與耐蝕性之元素。由於與A群元素同時地包含此等之元素，其改善效果係增加。B群元素之合計含量較佳為0.5~20%，更佳為1~10%。然而，若超過29.5%，則其效果飽和，故將其上限設為 29.5%。

A群元素與B群元素之合計含量：10~30%

將A群元素與B群元素之合計含量設為10~30%之理由，係因為皆是改善非晶性與硬度之元素，但若同時包含A群元素與B群元素，則其改善效果係進一步增加。由於將A群元素與B群元素之合計含量設為10%以上，而充分發揮其改善效果。因此，將其下限設為10%。A群元素與B群元素之合計含量較佳為14~22%，更佳為16~20%。然而，若超過30%，則其效果飽和，故將其上限設為30%。

由C群元素選出之1種或2種以上的元素：5%以下

Ti、Zr及Hf皆為改善非晶性之元素。而且，若為5%以下，則充分得到飽和磁通密度。因此，將其範圍設為5%以下。C群元素之合計含量較佳為2~4%。

A群元素與B群元素和C群元素之合計含量：10~30%

將A群元素與B群元素和C群元素之合計含量設為10~30%之理由，係因為皆是改善非晶性與耐蝕性之元素。由於A群元素與B群元素和C群元素之合計含量為10%以上，而充分發揮其效果，而且若為30%以下，則充分得到飽和磁通密度。因此，將其範圍設為10~30%。

由D群元素選出之1種或2種的元素：30%以下

Ni及Mn皆為調整飽和磁通密度之元素。而且，若為30%以下，則充分得到飽和磁通密度。因此，將其範圍設為30%以下。D群元素之合計含量較佳為10%以下，更佳為5%以下。

由E群元素選出之1種或2種以上的元素：5%以下

Al及Cu皆為提高耐蝕性之元素。而且，若為5%以下，則抑制非晶性的降低。因此，將其上限設為5%。E群元素之合計含量較佳為1~4%。

由F群元素選出之1種或2種以上的元素：10%以下

Si、Ge、P、B及C皆為改善非晶性之元素。而且，若為10%以下，則其改善效果不飽和，抑制飽和磁通密度之降低。因此，將其範圍設為10%以下。F群元素之合計含量較佳為1~8%。

氫含量：20ppm以下

氫係降低濺鍍靶材的機械強度，且使軟磁性合金的耐蝕性降低之元素。因此，將氫含量設為20ppm以下。氫含量較佳為10ppm以下，更佳為5ppm以下。

[實施例]

以下，藉由實施例具體地說明本發明之靶材。

就表1及表2中所示的本發明例No.1~No.34之成分組成，秤量熔解原料，在減壓Ar氣體環境或真空環境的耐火物坩堝內感應加熱熔化後，自坩堝下部之直徑8mm的噴嘴出液，藉由Ar氣體進行霧化(atomize)。於此氣體霧化粉末之中，去除粒徑沒有朝500μm以上的成形之粗粉，而且為了減低氫含量，以用於成形的粉末中所佔有粒徑為5μm以下的粉末之量成為10%以下之方式，去除微粉。其次，將此氣體霧化粉末置入110℃的爐內，將經實施水分乾燥的粉末當作原料，脫氣裝入外徑220mm、內徑210mm、長度200mm的SC製之罐內。經減低氫含量的粉末之氫含量為未達20ppm。於溫度1100℃、壓力120MPa、保持時間4小時之條件下，藉由熱靜水壓加壓，燒結上述的粉末填充坯料，製作燒結體。藉由線切割、車床加工、平面研磨，將經上述方法所製作的固化成形體加工成直徑180mm、厚度7mm的圓盤狀，成為濺鍍靶材。

就表2中所示的本發明例No.35之成分，準備已除掉Cr分之組成的氣體霧化粉末，混合氫含量比20ppm低的Cr粉末，與上述同樣地成形。表2中所示的本發明例No.36係準備Co-10Ta-3Cr-2Hf-1Al-4C(at%)與Fe-10Ta-3Cr-2Hf-1Al-4C(at%)之氣體霧化粉末，將以30：70之比例混合者以與上述同樣地成形。

就表2、表3中所示的本發明例No.37~55之成分，秤量熔解原料，在減壓Ar氣體環境或真空環境的耐火物 坩堝內感應加熱熔化後，流入鑄模內，於冷卻後，在真空中以1000度熱處理5小時以上，徐冷後，藉由車床加工、平面研磨，加工成直徑180mm、厚度7mm的圓盤狀，成為濺鍍靶材。

表4~表6所示的No.56~94係比較例。

就表4及表5之比較例No.56~83的成分組成，秤量熔解原料，在大氣環境的耐火物坩堝內感應加熱熔化後，自坩堝下部之直徑8mm的噴嘴出液，藉由Ar氣體進行霧化。於此氣體霧化粉末之中，將已去除粒徑沒有朝500μm以上的成形之粗粉後的粉末當作原料，脫氣裝入外徑220mm、內徑210mm、長度200mm的SC製之罐內。於溫度1100℃、壓力120MPa、保持時間4小時之條件下，藉由熱靜水壓加壓，燒結上述的粉末填充坯料，製作燒結體。藉由線切割、車床加工、平面研磨，將經上述方法所製作的固化成形體加工成直徑180mm、厚度7mm的圓盤狀，成為濺鍍靶材。

就表5及6之比較例No.84~94之成分，秤量熔解原料，在大氣環境的耐火物坩堝內感應加熱熔化後，流入鑄模內，於冷卻後，藉由車床加工、平面研磨，加工成直徑180mm、厚度7mm的圓盤狀，成為濺鍍靶材。

於評價方法中，氫含量係藉由惰性氣體融解-非分散型紅外線吸收法測定。機械強度係用線割出橫4mm、縱3mm、長度25mm的TP，藉由三點彎曲試驗評價。三點彎曲試驗之條件係以支點間距離20mm實施，在縱向壓下，測定當時的應力(N)，根據下式，作為三點彎曲強度。三點彎曲強度(MPa)=[3×應力(N)×支點間距離(mm)]/[2×試驗片的寬度(mm)×(試驗片厚度(mm)²]，於飽和磁通密度(Bs)之評價中用VSM裝置(振動試料型 磁力計)，以外加磁場1200kA進行測定。

作為評價結果，本發明例之表1~表3，係氫比20ppm少的濺鍍靶以3點彎曲強度顯示730MPa以上。相對於其，比較例之表4~表6皆氫比20ppm多，3點彎曲強度低到300MPa以下。又，如表2之No.35，即使原料不全部為氣體霧化粉末，只要濺鍍靶之氫含量為20ppm以下，則亦得到本發明之效果。如表2之No.36，即使原料粉末之氣體霧化粉末為2種類以上，只要氫含量為20ppm以下，則亦得到本發明之效果。

其次，藉由實施例具體地說明本發明之合金。

通常，垂直磁性記錄媒體中的薄膜，係藉由濺鍍與其成分相同的成分之濺鍍靶材，在玻璃基板等之上成膜而得。此處，經由濺鍍所成膜的薄膜係被驟冷。相對於其，於本發明中作為實施例及比較例之供試材，使用以單輥式液體驟冷裝置所製作的驟冷薄帶。此係實際地藉由液體驟冷薄帶，簡易地評價經由濺鍍且驟冷而成膜的薄膜之因成分的對諸特性之影響。

以表7~9中所示之本發明例No.101~147所示的成分組成，秤量原料30g，插入內徑為10mm且深度為40mm左右的水冷銅模內，於經減壓的Ar環境中電弧熔化，使凝固而形成驟冷薄帶的熔解母材。驟冷薄帶之製作條件係以單輥方式，在內徑15mm的石英管中固定該熔解母材，出液噴嘴的內徑為1mm，以61kPa的環境氣壓、69kPa的噴霧差壓、3000rpm的銅輥(直徑300mm)之旋 轉數，使銅輥與出液噴嘴的間隙成為0.3mm，將熔解母材熔化後出液。出液溫度係各熔解母材的熔化後立即之溫度。將如此製作之驟冷薄帶當作供試材，評價氫含量與耐蝕性。

以表10~表12中所示之比較例No.154~192所示的成分組成，秤量原料30g，插入內徑為10mm且深度為40mm左右的水冷銅模內，於大氣環境中電弧熔化，使凝固而形成驟冷薄帶的熔解母材。驟冷薄帶之製作條件係以單輥方式，在內徑15mm的石英管中固定該熔解母材，出液噴嘴的內徑為1mm，以61kPa的環境氣壓、69kPa的噴霧差壓、3000rpm的銅輥(直徑300mm)之旋轉數，使銅輥與出液噴嘴的間隙成為0.3mm，將熔解母材熔化後出液。出液溫度係各熔解母材的熔化後立即之溫度。將如此製作之驟冷薄帶當作供試材，評價氫含量與耐蝕性。於評價方法中，氫含量係藉由惰性氣體融解-非分散型紅外線吸收法測定。

[驟冷薄帶之耐蝕性(HNO₃)]

秤量50mg的供試材，滴下10ml的3%HNO₃水溶液後，在室溫下放置1hr後，分析在3%HNO₃水溶液中的Co溶出量。將Co溶出量未達500ppm者評價為A，將500以上且未達1000ppm者評價為B，將1000ppm以上者評價為C。

表7~表9係本發明例，表10~表12係比較例。

如以上述，依照本發明，可提供軟磁性合金以及磁性記錄媒體，其藉由減低磁性記錄用軟磁性濺鍍靶中的氫含量而改善磁性記錄用軟磁性濺鍍靶之機械強度，且耐蝕性優異。

Claims (7)

1. 一種磁性記錄用軟磁性合金，其係以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，含有0.5~29.5%的由Ta、Nb及V選出之A群元素的1種或2種以上，含有0.0~29.5%的由Cr、Mo及W選出之B群元素的1種或2種以上，前述A群元素與前述B群元素之合計含量為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分為Co、Fe及無可避免的雜質。
2. 一種磁性記錄用軟磁性合金，其係以at.%計，Fe：Co之比為10：90~70：30，含有0.5~29.5%的由Ta、Nb及V選出之A群元素的1種或2種以上，含有0.5~29.5%的由Cr、Mo及W選出之B群元素的1種或2種以上，前述A群元素與前述B群元素之合計含量為10~30%，氫含量未達20ppm，剩餘部分為Co、Fe及無可避免的雜質。
3. 一種磁性記錄用軟磁性合金，其係於如請求項1或2之磁性記錄用軟磁性合金中，以各群中記載的at.%之範圍內進一步含有下述C群元素、D群元素、E群元素及F 群元素中記載之元素中的1種或2種以上之元素；C群元素：由Ti、Zr及Hf選出的1種或2種以上之元素，其合計含量未達5%，且A群元素與B群元素和C群元素之合計含量為10~30%，D群元素：由Ni及Mn選出的1種或2種之元素，其合計含量為30%以下，E群元素：由Al及Cu選出的1種或2種之元素，其合計含量為5%以下，F群元素：由Si、Ge、P、B及C選出的1種或2種以上之元素，其合計含量為10%以下。
4. 一種磁性記錄用軟磁性合金形成用濺鍍靶材，其係由如請求項1或2之磁性記錄用軟磁性合金所構成。
5. 一種磁性記錄用軟磁性合金形成用濺鍍靶材，其係由如請求項3之磁性記錄用軟磁性合金所構成。
6. 一種磁性記錄媒體，其使用如請求項1或2之磁性記錄用軟磁性合金。
7. 一種磁性記錄媒體，其使用如請求項3之磁性記錄用軟磁性合金。