JPS6320429A - 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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JPS6320429A
JPS6320429A JP61165847A JP16584786A JPS6320429A JP S6320429 A JPS6320429 A JP S6320429A JP 61165847 A JP61165847 A JP 61165847A JP 16584786 A JP16584786 A JP 16584786A JP S6320429 A JPS6320429 A JP S6320429A
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JP
Japan
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alloy
flux density
magnetic flux
amorphous alloy
thermally stable
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Pending
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JP61165847A
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English (en)
Inventor
Yuji Komata
雄二 小俣
Hiroshi Sakakima
博 榊間
Koichi Osano
浩一 小佐野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15316Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Co

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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】 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気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
性にも浸れている。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歪も小
さい点など、良好な軟磁気特性を兼なそなえている。そ
のためガラスボンディング等の高い加工温度を覆 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p (Tx
<Tc)、磁気異方性を解消するためのT。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μ1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
ドのポンディング加工を考慮した場合、450’C以上
数時間の耐久性が要求されてきた。
このようを軟磁気特性の耐久性を以下「熱安定性」と称
する。
属 従来用いられてきた金ゝ−金属系非晶質合金(C。
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%性に優れた
ものはなく不十分であシ、抗磁力の高いメタルテープに
適したB8≧80oo〜85oOG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460℃以上、数時間の熱安定性を持つ材料が
要求されてきた。
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及びTaの1種
または両方と、HfもしくはHfとZrよりなシ、Co
x(Nb、Ta)y(Hf、Zr)zを原子組成で表わ
したとき、 X≧64a*%           ・旧・11)8
≦Y+Zり16 at%      ・旧・−(2)3
 <、 Z <、 7 at%       ・・・・
・・(3)X + Y + Z = 100 a t%
      ・・・・・・(4)であり、かつ上式にお
いてHfを少くとも2at4以上含むものである。
作  用 上記組成の合金は450〜600℃付近の熱処理工程に
十分に耐えBSが8000〜12000Gaus+sを
もつ。
Bs≧8000 Gaussとなる為には、次の条件が
必要である。
X≧84a會 チ         ・・・・・・(1
)又、非晶質化しかつ熱的に安定な為にはY+Z≧8a
t%    ・・・・・・@)であることが必要条件で
ある。また0)より当然、Y+Zく16である。この内
、Nb及びTaは、主たる非晶質化元素であり、Hf、
Zrは同じく非晶質化元素で、この非晶質合金全体の熱
安定性を保つため、及びCo−(Nb 、Ta )系の
負の磁歪λ8<0を解消させることを目標として添加さ
れる。
とりわけ熱安定性の向上のためのHfの効果は顕著であ
シ、X≧84at%の条件で、450〜600℃で磁気
特性を含めて熱的に安定な非晶質合金として、特性を保
つためには少なくとも2原子パーセントは必要であり、
さらに!たBs≧8000を保つためKは、原子径の大
きなHfやZrの過剰は不適なため多くともZく7at
%であることが必要である。即ち 3くZ≦7atチ     ・・・・・・(3)さらに
また、上記に示したように非晶質の磁歪、λ8について
Nb、Taはλ8を負にする効果をもちHf、Zrはλ
8を正にする効果をもつため、Yと2との比を適当に保
たれることが必要で片方のみの過剰は不適である。
また、x、y、zの間には当然 X+Y+2=100%   ・−・・−(4)が成り立
つ。
上記の(1)〜(4)の条件を満足する合金系はBSが
8000 Gaus+s 〜12000 Gauss 
T、46o〜SOO℃のガラス接着工程に耐え得ること
がわかった。なお、これ等の非晶質合金系は液体超、急
冷法では作成しにりく、スパッタ蒸着法を用いると容易
に得られることがわかった。
実施例 第1図は、本発明の飽和磁束密度Bs≧8000Gau
ss  の非晶質合金系の熱的安定性を示すための一例
として、co8.Nb8.、Hf、。、 非晶質tlT
Kついて、およそ450℃〜600’C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、軟磁性劣下点の変態
を基準としたTTT状態図(時間−温度−変態図)を示
したものである。460℃〜600℃の温度範囲での一
定温度保持した際のμmの劣下の例としてsoo℃にお
けるものを第3図に示す。(同、図中には保磁力Haの
変化も併わせて示した。) 第1図においてμmは1m0eの交流磁界下において測
定し、IMHz値でμi〜500を軟磁性劣下点(ム印
)としたものである。即ち各温度のム印点を結んだ線の
左側がμl≧SOOの安定軟磁性相。
右側が、μm<sooの劣下軟磁性相を示している。
上記、実施例においては15X10  Torr 。
Arガス圧下で2極性高周波スパッタ装置(入力電力4
50W)を作成法として用いた。
上記の450−600℃の温度範囲とは、実験に用いた
非晶質合金の結晶化温度の約50〜150℃下に当たシ
、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。
第1図に示した例のCo86..1Nb8.、Hf s
、o非晶質材料の飽和磁束密度B3は各h B s 〜
9000 Gaus sであシ、Bs≧8000Gau
ssの特性をもちながらsoo℃での熱処理において、
μi≧500を基準とした耐久時間も、第1図に示した
ように約3時間〜3.5時間というように、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、結晶化温度TX及びキュリー
温度TOとの関係が500℃〈TX<Tcであるために
、加工熱処理は全て、回転磁界中熱処理によって行うこ
とが必要である。
同様KCO−(Nb、Ta) −(Hf、Zr)系にツ
イテ、各組成を変化させた実施組成例と、本発明組成範
囲外及び他の合金系との比較を表1にまとめ、同表中に
併わせてB8値、500℃における熱処理でのμi≧S
OO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。
()・を下 1に 6) (表−1) 表1で示した実施例QA−Iの例については、B8≧8
000 Gaus s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。
この場合、この系の合金の原子比率を CoX(Nb、Ta)y(Hf、Zr )z  表わし
たとき、B8≧8000の高Bs値につながっているC
oについてはX284%である事がH及びPの例よりわ
かり、高安定化につながるHfについては、3≦Zでか
つ少くともHfを2原子チ必要な事がA、B、J、Lの
例よりわかる。又X〉92即ちY+Z<sでは非晶質化
が困難であったり、熱的安定性が不十分である事がM、
Oの例よりわかる。
以上より、 X>C4(Y+Z≦1e )、Y+Z>a(X<C2)
Z≧3(Hfは2原子チ以上)     ・・・・・・
(5)である事が必要である事がわかった。
これ等の実施例が従来から知られていた金属−非金属非
晶質合金のB8≧aoooGaussをもつF e −
Co −3i−B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Fe−Co−3t−B系材料の4
50℃〜600℃におけるμiの劣下を軟磁性劣下(μ
i <500 )を変態の基準としたTTT状態図を第
1図と同様にして、第2図に示す。第1図の本発明の合
金系と比べ、軟磁性相(μl≧500)の熱安定領域が
小さいことや表−1のNの例からも、メタル−メタロイ
ド系は熱的安定性が悪い事がわかる。又メタル−メタル
系においてもHfを含まない系では、やはり安定性が不
十分である事が表−1のJ、にの例よりわかる。なお前
述したようにλ=0近傍の合金を得るには組成式のYと
2をY>2で適当にバランスする必要があり、かつBs
≧5oooaaussとするにはY+Zく16であるの
で少くとも Zり7        ・・・・・・(6)である事が
望ましい。以上(5) 、 (6)式を満足するものが
所望の合金系C0XTYT’Z (T = Nb 、 
T a 。
T’= Hf 、Zr )である。
なおNbとTaの効果はほぼ同様であるがNbの方がよ
り高いBsを得るのに有効である事が(表−1)よりわ
かる。従ってTは本質的にNbであってよい。又T′ 
として必ずHfは少くとも2原子チ以上含む必要があり
、熱的安定性の為にはT′は本質的にばHfであるべき
であるが、Hf中にはよ(Zrが不純物として含まれて
おり分離が比較的困難な事と高純度のHfは高価である
ので、適当に安価なZrを含んでも(5) 、 (6)
式の範囲内であれば特性上も許容されるし、コスト上有
利である。
発明の効果 本発明のCo−(NbTa )−(Hf 、Zr )系
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
を対し、4501:〜6oo℃の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た磁気ヘッドによればヘッド加工
歩留シが向上し、また高保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 、 T
a )−Hf  系合金を各温度で保持させたときの初
透磁率の温度変化より得た時間−温度−変態状態図(T
TT状態図)、第2図は本発明の実施例におけるC08
6.lNb3.9Hf5.0にツイテ、5oo℃におけ
る等温熱処理によるμiの劣下を示したグラフ、第3図
は従来より知られていたC o−F e −3i −B
系合金のTTT状態図(Bs≧8000Gのもの)であ
る。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名→i
度(リ          − 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原子組成パーセント表示で次式で表わされる熱安
    定性高磁束密度非晶質合金。 Co_XT_YT′_Z ただし上式において、 TはNb、Taのうち1種または2種、 T′はHfのみもしくはHfとZr であり 84≦X≦92 ただしX+Y+Z=100 8≦Y+Z≦16 3≦Z≦7 を満足し、かつT′としてHfを少くとも2原子パーセ
    ント以上含むものである。
  2. (2)本質的にTがNbより成る事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. (3)本質的にT′がHfより成る事を特徴とする特許
    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
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