JPH0699769B2 - 熱安定性高磁束密度非晶質合金 - Google Patents

熱安定性高磁束密度非晶質合金

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JPH0699769B2
JPH0699769B2 JP61117876A JP11787686A JPH0699769B2 JP H0699769 B2 JPH0699769 B2 JP H0699769B2 JP 61117876 A JP61117876 A JP 61117876A JP 11787686 A JP11787686 A JP 11787686A JP H0699769 B2 JPH0699769 B2 JP H0699769B2
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    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種磁気ヘッド等に用いられる金属−金属系
非晶質軟磁性合金にかかり、非晶質の熱的安定性に優
れ、飽和磁束密度が高く軟磁性特性に優れた非晶質合金
を提供するものである。
従来の技術 金属−金属系非晶質合金は従来の非金属を有する金属−
非金属系非晶質合金と比べ結晶化温度が高く、また耐食
性にも優れている。さらに非晶質という構造上の特徴か
ら、軟磁気特性に大きな影響を及ぼす結晶磁気異方性を
持たないだけでなくCoを主成分とするものは磁速も小さ
い点など、良好な軟磁性特性を兼ねそなえている。その
ためガラスボンディング等の高い加工温度を覆歴する磁
気ヘッドに用いる磁性材料として注目されている。
発明が解決しようとする問題点 一方従来の金属−金属系非晶質合金は高磁束密度化を重
視した組成においては、結晶化温度TXが低下し、磁性材
料のキュリー温度TCを下まわることになり(TX<TC)、
磁気異方性を解消するためのTC以上の熱処理が可能な条
件のTC<TXの関係を保つことができなくなる。この場合
は回転磁界を用いた熱処理が必要である。
他方、結晶化温度TXの高低の尺度とは別に結晶化温度TX
以下であっても、一定温度に長時間保持すると非晶質合
金の場合特に初透磁率μi等の構造敏感な要因をもつ特
性への影響が大きい。すなわち熱処理加工の不可欠な磁
気ヘッド等の実用素子に組み込む場合、非晶質合金では
その磁気特性に関して材料全体の結晶化以前にこのよう
な軟磁気特性についてのTX以下の温度での保持安定性が
大きな問題点であった(耐時効性)。
しかも、低融点ガラスによる磁気ヘッドのボンディング
加工を考慮した場合、450℃以上数時間の耐久性が要求
されてきた。
このような軟磁気特性の耐久性を以下『熱安定性』と称
する。
従来用いられてきた金属−金属系非晶質合金(Coを主成
分とする)においては、上に記したように高い飽和磁束
密度をもった軟磁気特性と熱安定性を併わせ持つ磁気ヘ
ッド材料として評価するならば、両特性に優れたものは
なく不十分であり、非磁力の高いメタルテープに適した
Bs8000〜8500Gの高い磁束密度をもち、且つヘッド加
工工程としての低融点ガラスの使用に耐え得る450℃以
上、数時間の熱安定性を持つ材料が要求されてきた。
本発明は450〜500℃でも熱安定性にも優れ、メタルテー
プ等の高抗磁力媒体に適する高飽和磁束密度(Bs8000
G)をもった磁気ヘッド用の良好な軟磁気特性をもつ非
晶質合金を提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明による非晶質合金は、Co,Nb,Ta,Zrからなる4元
合金で、CoXNbYTaZZrWを原子組成で表わした時、 X82%,0.5%Y12%,1.5%Z8.5%,W<5%
でかつ8.0%(Y+Z)13.5%,X+Y+Z+W=100
%の範囲である。
作用 上記組成の合金は450℃付近の熱処理工程に耐えBsが800
0〜11000Gaussである。
Bs8000Gaussとなる為には次の条件が必要である。
X82% ……(1) 又非晶質化する為には (Y+Z)8% ……(2) である事が必要条件である。この内、Nb及びTaは主たる
非晶質化元素であり、本発明における高熱安定性に寄与
するものであり、Zrは同じく非晶質化元素で、Co−(N
b,Ta)系の負の磁透λS<Oを解消することを目的とし
て添加される。ところで、Nb,Taは合金磁歪λを微かに
負にする効果があり、一方Zrはλを正にする効果がある
ので、(Y+Z)とWの比を約2〜3:1にすると合金の
λが零に近いものが得られる。又Bs8000Gaussの為に
はX82%でX+Y+Z+W=100%であるので、 Y+Z+W<18%であり、上述のλ0とする(Y+
Z)とWの比を考慮すると (Y+Z)13.5%,W<5% ……(3) である事が、X82でかつλ<10-5となる為に必要であ
る。又NbとTaの働きは似ているが、厳密にはTaはNbと比
較して結晶化温度TXを上昇させ非晶質合金の熱的安定性
を増加させる効果は大なるものの、Bsを減少させる効果
がNbより大きく、両者を適当にバランスさせる事がBs
8000Gaussで熱的に安定な合金を得るのに必要である。
この点と(Y+Z)<13.5%を考慮すると 0.5%Y12%,1.5%Z8.5% ……(4) である事が必要である。上述の(1)〜(4)式で満足
する合金系はBsが8000〜11000Gaussを有し、450℃での
ガラス接着工程が可能である。
より信頼性の高いガラス接着を行なおうとするとガラス
の融点が高くなり一般には500℃でも安定な非晶質合金
が要求される。この時はBsを多少犠牲にして熱的安定性
を重視して、(Y+Z)を増加させて 9.5%(Y+Z) ……(5) とする事が必要となる。前述の(2)式を(6)式で置
きかえた(1),(3),(5)式を満足する合金系
は、Bsが8000〜9500Gaussで500℃のガラス接着工程に耐
え得る事がわかった。なおこれらの非晶質合金系は、液
体超急冷法では作製しにくく、スパッター法を用いると
容易に得られる事がわかった。
実施例 第1図は、本発明の飽和磁束密度Bs8000GのCoXNbYTaZ
ZrW系の熱安定性を示すための一例として、Co82.9Nb
10.9Ta2.2Zr4.0非晶質材料、及びCo84.9Nb5.6Ta5.8Zr
3.7非晶質材料について、およそ450℃〜600℃までの各
温度範囲において1〜103分間一定温度に保持したとき
の初透磁率μiの劣下を見るために、軟磁性相消失の変
態の基準としたTTT状態図(時間−温度−変態図)を示
したものである。図中μiは1m0eの交流磁界下において
測定し、1MHz値でμi〜500を軟磁性劣下点(▲印)とし
たものである。即ち各温度の▲印点を結んだ線の左側が
μi500の良好(安定)軟磁性相を、右側がμi<500の
劣下軟磁性相を示している。上記実施例においては、1.
5×10-2Torr Arガス圧下で2極性高周波スパッタ装置
(入力電圧450W)を作成法として用いた(膜厚約5μ
m)。
上記の450〜600℃の温度範囲とはおよそ上記CoXNbYTaZZ
rW系の結晶化温度の約100℃下(すなわち結晶化温度と
しては550度C以上)に当たり、磁気ヘッド等の低融点
ガラスによる加工熱処理作業温度に相当するものであ
る。上記Co82.9Nb10.9Ta2.2Zr4.0及びCo84.9Nb5.6Ta5.8
Zr3.7材料の飽和磁束密度Bsは各々Bs〜8500G及びBs〜90
0Gであり、いずれもBs8000Gの特性をもちながら、500
℃での熱処理において、μi500を基準とした耐久時間
も、それぞれ第3図に示したように100分及び150分とい
うように低融点ガラスを用いた加工熱処理に対しても十
分に耐え得る熱安定性を有している。ただし第3図にお
いて、前者はTC500℃<TXであるため無磁界の熱処理
で異方性の解消ができることに対し、後者については50
0℃<TXTCであるため、全て回転磁界中の熱処理であ
ることが必要とされる。
同様にCo−Nb−Ta−Zr4元系について上記の2例を含め
てNb=0.5at%〜12at%,Ta=1.5at%〜8.5at%,Co82
%の範囲で、Nb,Ta,Zrの組成比率を変化させた実施組成
の例を表1にまとめ、同表中に併せてBs値、450℃,及
び500℃における熱処理でのμi500を基準とした耐久
時間について示した。
なお熱処理における磁界条件についても付記した。
表1で示した実施例のうち、A〜Gの例についてはBs
8000の高飽和磁束密度を有しているが、A及びBについ
ては、μi500という軟磁気特性の基準に対して500℃
熱処理において、30分に満たない耐久性しか示さないた
め、磁気ヘッド加工上において500℃熱処理用の非晶質
材料としては不十分である。
またFの例については、Bs<8000Gでやや低い(7500
G)。
しかし、B〜GについてはBs8000Gだけでなく、上記
の基準による熱安定性についても併わせもつことがわか
る。これはこの4元系合金の元素比率をCoXNbYTaZZrW
表わしたとき、 Nbについては0.5Y12at% Taについては1.5at%Z8.5at% であり、両者の上記条件が同時に満たされて且つ、Yと
Zの和が 9.5Y+Z13.5 の範囲にある場合に相当する。また、同時に高Bs値につ
ながっているCoについては X82at% に相当する。
この場合Zrの組成値Wについては上記の3元系の条件が
同時に満足されている場合であって、前述の理由により
W<5であり X+Y+Z+W=100at% を満足している。
これ等の実施例が従来から知られていた金属−非金属系
非晶質合金のBs8000GをもつFeCoSiB系非晶質の熱安定
性に対して優れていることを示すため、同FeCoSiB系材
料の同様に450℃〜600℃におけるμiの劣下を軟磁性損
失の変態基準としたTTT状態図を第2図に示す。第1図
の本発明の合金系と比べ、軟磁性相(μi500)の熱安
定領域が小さいことがわかる。
一方、表1の実施例を450℃熱処理に対して、μi500
という軟磁気特性の基準に対する耐久時間について評価
するならば、A〜Gの実施例のいずれもこの温度での熱
処理に耐えられ、しかもBs=8000〜11000Gauss、さらに
高い飽和磁束密度をもつ組成範囲においても使用可能な
非晶質膜として用いることができる。従って450℃付近
での低融点に及ぶガラス等の使用の場合に磁気ヘッド加
工への応用効果が大きい。
この場合の組成範囲は、同様に4元系合金の元素比率を
CoXNbYTaZZrWとして表わしたとき Nbについて0.5at%Y12at% Taについて1.5at%Z8.5at% であり両者の上記条件が、同時に満たされて且つYとZ
の和が 8.0at%Y+Z13.5at% の範囲にある場合に相当する。
また同様に、CoについてはZrについては各々 X82at% W<5at% であり、X,Y,Z,Wの間には X+Y+Z+W=100at%を満たしている。
表2には本発明との比較例として、CoNbZrの3元合金系
の各合金組成のスパッタ膜の飽和磁束密度値と450度C
熱処理後の初透磁率特性値をまとめた。TaのぬけたCoNb
Zrの3元合金膜における表2の例の様に、例えば本発明
のCoNbTaZr系からTaの一元素のみが抜けただけでも、熱
処理後も安定な初透磁率を有する高飽和磁束密度合金が
得にくくなることがわかる。このことは表1のCoNbTaZr
合金膜の450度C熱処理後の特性値との比較から明らか
である。つまり本発明の構成する4元素の組合せが8000
Gauss以上の高飽和磁束密度と450度C熱処理後の500以
上の初透磁率の両方を有するという実用的な要求を満た
す特異な合金系であることがわかる。
発明の効果 本発明のCoXNbYTaZZrW合金によれば、従来高磁束密度材
料を用いた各種磁気ヘッドにおいて低融点ガラス加工等
の高温度による熱処理に伴う軟磁気特性の劣下という制
約が大きかったことに対し、450℃,さらにまた500℃を
上まわる高い熱処理温度において長時間(数時間以上)
による熱処理を受けても、良好な軟磁気特性を保つこと
のできる熱安定性に優れた高磁束密度軟磁性合金が実現
できる。
従ってこの材料を用い、ガラス接着工程を行って磁気ヘ
ッドを製造しても接着工程での高温においても良好な軟
磁気特性を保持すことができ、磁気ヘッドの製造におい
て、ヘッド加工歩留りが向上し、また高抗磁力磁気記録
媒体に適した磁気ヘッドとして十分なヘッド特性が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例におけるCo−Nb−Ta−Zr系合金
を各温度で保持したときの、初透磁率の温度変化より得
た時間−温度−変態状態図(TTT状態図)、第2図は従
来より知られていたCo−Fe−Si−B系合金のTTT状態図
(Bs8000Gのもの)、第3図は本発明の実施例におけ
るCo84.9Nb5.6Zr3.7Ta5.8及びCo82.9Nb10.9Zr4.0Ta2.2
について500℃における等温熱処理によるμiの劣下を示
したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行徳 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−185742(JP,A) 特開 昭58−84957(JP,A) 特開 昭60−89539(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CoXNbYTaZZrWで示される組成よりなり、原
    子組成パーセントで、X+Y+Z+W=100,X82,0.5
    Y12,1.5Z8.5,W<5でかつ8.0Y+Z13.5
    の範囲にあり、ガラス接着工程において450度Cの熱処
    理を経た後も、500以上の初透磁率を有し、かつ8000Gau
    ss以上の飽和磁束密度を有する熱安定性高磁束密度非晶
    質合金。
  2. 【請求項2】9.5Y+Z13.5であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の熱安定性高磁束密度非晶
    質合金。
  3. 【請求項3】合金作成の手段として、スパッタ蒸着法を
    用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の熱
    安定性高磁束密度非晶質合金。
JP61117876A 1986-05-22 1986-05-22 熱安定性高磁束密度非晶質合金 Expired - Lifetime JPH0699769B2 (ja)

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JPS6089539A (ja) * 1983-10-19 1985-05-20 Hitachi Ltd 低磁歪非晶質磁性合金
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