KR920004682B1

KR920004682B1 - 내열성 비정질합금

Info

Publication number: KR920004682B1
Application number: KR1019890001238A
Authority: KR
Inventors: 미키오 나카시마; 아키노부 코지마; 아카히로 마키노
Original assignee: 알프스뎅키 가부시키가이샤; 카다오카 마사다카
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1992-06-13
Also published as: GB2216544A; GB8906211D0; JP2548769B2; KR890014768A; JPH01242748A; GB2216544B; US4936929A

Abstract

내용 없음.

Description

내열성 비정질합금

제 1 도는 Co와 Ta와 Hf의 조성비와 양호한 자기특성의 관계를 총합적으로 나타내는 약 3각 조성도.

제 2 도는 내지 제 6 도는 본 발명의 비정질합금의 시험결과를 나타낸 것으로서, 제 2 도는 포화자속밀도, 결정화온도 및 큐리온도에 대한 Co 농도의 관계를 나타내는 선도.

제 3 도는 포화자속밀도와 온도의 관계를 나타내는 선도.

제 4 도는 투자율과 보자력에 대한 소둔온도의 관계를 나타내는 선도.

제 5 도는 투자율에 대한 소둔 온도의 관계를 나타내는 선도.

제 6 도는 보자력에 대한 소둔 온도의 관계를 나타내는 선도이다.

본 발명은 각종의 자기헤드등에 사용되고 있는 금속-금속계 비정질합금에 관한 것으로, 특히, 열적안정성에 뛰어나고, 연자기특성에 뛰어난 것에 관한 것이다.

금속-금속계의 비정질합금은, 비금속을 가지고 있는 종래의 금속-반금속계의 비정질합금에 비교하여, 결정화 온도가 높고 또한 내식성에도 뛰어나며, 역시 특정의 성분의 것은, 자왜(磁歪)도 작으며, 연자기특성(軟磁氣特性)에도 뛰어난 것이기 때문에 그라스본딩등의 열이력을 거치는 자기 헤드용의 재료로 사용되고 있다.

여기서 일반으로, 자기헤드용의 비정질합금에 요구되는 조건은 이하에 기재하는 조건이다.

① 자왜(λs)가 0일것, 또는 λs

0일 것.

② 포화자속밀도(Bs)가 클 것.

③ 결정화온도(Tx)가 높을 것.

④ 내열성이 높을 것.

⑤ 큐리온도(Tc)＜결정화온도(Tx)의 관계를 만족할 것.

이들의 각 조건에 있어서, 먼저 ①의 조건에 대하여 검토하면, 자왜의 크기는 극히 중요한 조건이며, 예를들면, 박막자기 헤드를 제조하기 위하여 페라이트기판등에 비정질합금박막을 형성한 경우 자왜의 크기에 의해 생기는 응력으로 인하여 비정질합금박막에 자기 이방성이 유기된다. 또한 그라스본딩등의 열응력에 의하여서도 자기이방성이 유기되어 내열성의 원인으로 되기 때문에, λs=0 또는 λs

0의 조성을 얻는 것이 중요하다. 그리고, 고성증의 자기헤드를 얻기 위하여서는, 자왜의 절대치를 5×10^-7정도 이하까지의 저자왜로 억제시킬 필요가 있다.

또한 상기의 각 조건에 있어서, ②의 조건과 ③-⑤의 조건은 전혀 상반되는 조건이다. 즉, 포화자속밀도는 큰 것이 요망되지만, 포화자속밀도를 증대하면 결정화온도가 저하하고, 내열성이 저하한다. 그리고, 포화자속밀도가 증대하면, 결정화온도(Tx)와 큐리온도(Tc)가 역전하여 Tc＜Tx의 관계가 유지되지 않기 때문에, 자기이방성을 해소하는 목적으로 행하는 큐리온도이상의 열처리가 실시곤란하게 되는 문제가 있다. 또한, 자기헤드의 양산성이라고하는 면에서 검토하면 보면, Tc＜Tx 의 관계가 성립되지 않은 경우에 열처리를 행하려고하면, 자계중에서 소둔을 행하는 것이 필요하기 때문에 자장발생장치등의 대규모설비가 필요함과 동시에 처리량이 한정되어 생산성이 저하하여 버리는 문제가 있다.

따라서 비정질합금에 있어서 상기와 같은 Tc＜Tx 의 관계가 성립하게 되면, 무자장소둔이 실현되고, 그라스본딩과 동시에 소둔도 행할 수 있다.

여기서, 종래, 이들의 조건을 만족시키는 합금으로서, Co-Nb-Zr계의 비정질합금이 알려져 있고, 이계의 합금에 있어서 안정하게 열처리를 행하게 되는 온도는 480-500℃정도인 것이 알려져 있다.

그런데, 그라스본딩을 행하여 자기헤드를 제조하는 경우, 처리온도를 높게 설정하는 편이 자기헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 것이 알려져 있지만, 전술의 Co-Nb-Zr계의 비정질 합금의 경우와 같은 480-500℃정도의 처리온도로 행하는 그라스본딩은, 현재로서는, 매우 신뢰성이 떨어지고, 부식등의 문제를 쉽게 발생시키는 것이며, 이와 같은 그라스본딩으로 얻어진 자기헤드의 신뢰성도 또한 불충분한 것이었다. 또한, 최근에 이르러, 비정질합금 사용하는 자기헤드용등의 그라스본딩재로서, 저융점 그라스가 개발되어, 비교적 저온도로서의 접착이 가능하게 되어 있지만, 이 저융점 그라스를 사용한 그라스본딩은 아직 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위하여서 된 것으로서, 열적 안정성이 뛰어나고, 양호한 연자기특성을 가지며, 양산성에도 흡족하고, 500℃를 넘는 열처리가 가능한 내열성 비정질합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 비정질합금은, Co와 Ta와 Hf로 되는 연자성비절질 3원 합금에 있어서, Co_x, Ta_y, Hf_z로 표시되는 조성을 가지고, 조성비 X, Y, Z를 원자 %로

81%＜X＜85%

8%＜Y＜13%

5%＜Z＜10%

1＜Y/Z＜2.5

(단 X+Y+Z=100%)

로 하는 것을 과제해결의 수단으로 한 것이다. 이들의 원소중, Ta는 비정질화원소이고, Co-Ta계 합금의 부자왜(負磁歪)를 Hf로 해소하여, 자왜영(磁歪零)을 실현할 수 있다.

이하에 본 발명을 상세히 설명한다.

입력전력 200W의 고주파 스파터링 장치에, 4인치 직경의 Co-Ta-Hf계 합금 타키트를 세트시킴과 동시에, 5×10^-3Torr의 Ar 가스 압력하에서 스파터링을 행함으로서, 기판상에 두께 5m정도의 Co-Ta-Hf계 비정질합금박막을 형성한다. 이와 같은 공정에 의해 형성되는 박막의 조성을 여러 가지로 변경한 것을 시료로 준비하고, 이들의 재료를 사용하여 후술하는 여러 종류의 시험을 행하였다.

제 1 도는, Co-Ta-Hf계의 비정질합금에 있어서의 영자왜, 저자왜 영역을 나타냈으며, 사선으로 나타낸 영역은 양호한 자기특성을 나타내는 범위이다. 이 영역은, Co 함유량 81-85%, Ta 함유량 8-13%, Hf 함유량 5~10%의 영역이다.

Co 함유량은 포화자속밀도로 한정되고, 포화자속밀도로 6000G 이상을 얻기 위해서는 Co 함유량을 81%이상으로 할 필요가 있으며, 또한 큐리온도(Tc)＜결정화온도(Tx)의 관계를 만족시키려면, Co 함유량을 85%이하로 할 필요가 있다. 또한, 자왜영은 Ta/Hf로 표시되는 비율에 의존성이 있음과 동시에, 지왜영은 Co의 함유량의 의존성도 있으며, 저 Co 함유량으로 되면 Ta/Hf의 값이 2에서 1로 변화하는 경향이 있다. 또한, 제 1 도에 1점쇄선으로 표시한 것이 λs=0의 조성이고, 사선으로 표시한 영역이 자왜(λs)의 절대치로 5×10^-7이하의 영역이다.

제 2 도는, Co-Ta-Hf계의 합금에 있어서의 포화자속밀도(Bs)와 큐리온도(Tc)와 결정화온도(Tx)의 조성 의존성을 표시한 것이다.

제 2 도에서 명백한 바와 같이, Co 농도가 81%이상에서 Bs가 6000G이상으로 됨과 동시에, Co 함유량이 85%에서 9000G로 되며, 게다가 이농도에서 Tc

Tx로 된다.

따라서 Tc＜Tx의 관계는, Co의 농도 85%이하(Bs

9000G이하)로 실현하는 것이 가능하고 그 경우 무자장소둔이 가능하게 되는 것이 명백하다. 즉 Co 농도에 대하여서는 81-85%의 범위가 바람직한 것이 판명되었다.

제 3 도는, Co-Ta-Hf계 합금의 B-T커브의 조성의존성을 나타낸다. 제 3 도에 있어서, ①로 표시하는 곡선은, Co₈₄Ta1_0.3hf_5.7로 표시되는 본 발명의 조성을 가지는 비정질합금박막(BS

8000G)의 자화의 온도변화를 나타냄과 동시에, ②로 표시하는 곡선은, Co₈₇Ta₉Hf₄로 표시되는 본 발명 이외의 조성을 가진 비정질합금박막(Bs

11000G)의 자화의 온도변화를 표시한다.

①의 곡선으로 표시되는 비정질합금갑막의 경우 T_c1＜T＜T_x1의 온도로 소둔을 행하면, 자기 이방성의 유기를 방지함과 동시에 높은 투자율을 얻을 수 있다. 또한, ②의 곡선으로 표시되는 비정질합금박막의 경우, T_x2＜T_c2로 되고, T_x2이하의 어떤 온도에서 소둔을 행하여도, T_c2이상이기 때문에, 자기이방성이 남겨지게 되고, 투자율은 낮은 상태대로이다. 그리고, 일반적으로, Tx＜Tc의 경우는, 자계중에서 소둔을 행함으로서 높은 투자율을 얻는 것이 가능한 것으로 알려져 있고, 예를들면, 회전자계중에서의 소둔에 의해 자기 이방성을 방지할 수가 있지만, 고가이고 대규모적인 자장발생장치가 필요하고 처리수량도 한정되어 있기 때문에 생상성이 저하된다.

제 4 도는, 본 발명 조성(Co₈₄Ta_10.3Hf_5.7)의 Co-Ta-Hf계의 비정질합금과 종래의 Co-Nb-Zr계의 비정질합금(Co_87.5Nb₁₃Zr_4.5)의 동일포화 자속밀도(8000G)에 있어서의 내열성의 비교결과를 나타낸다.

종래예의 Co-Nb-Zr계의 비정질합금은, 투자율(μ)과 보자력(Hc)의 열화의 양태로부터, 내열온도가 500℃ 부근인 것에 대하여, 본 발명 조성의 Co-Ta-Hf계의 비정질합금에서는 540℃정도의 높은 내열성을 나타내는 것이 판명되었다.

제 5 도는, Co-Ta-Hf계의 비정질합금의 투자율과 내열성의 비교결과를 나타낸다. 제 5 도에 있어서 ①로 표시하는 곡선은 Co₈₁Ta₁₁Hf₈로 표시하는 조성의 비정질합금(Bs

6000G)의 특성이고, ②로서 표시하는 곡선은 Co₈₄Ta_10.3Hf_5.7로 표시하는 조성의 비정질합금(Bs

8000G)의 특성이며, ③으로서 표시하는 곡선은 Co₈₅Ta₁₀Hf₅로 표시하는 조성의 비정질합금(Bs

9000G)의 특성이며, ④로서 표시하는 곡선은 Co₈₇TaHf₄로서 표시하는 비정질합금(Bs

11000G)의 특성을 표시한다.

제 5 도에 나타나는 .①, ②, ③의 곡선은 모두 본 발명의 조성을 가지는 비정질합금의 특성을 나타내는 것이며, 소둔에 의하여 투자율이 향상될 수 있는 명백하다. 이것에 대하여, ④의 곡선으로 나타나는 본 발명외의 조성의 비정질 합금은 투자율의 향상효과가 바라다보이지 않는다.

제 6 도는 Co-Ta-Hf계의 비정질합금의 보자력과 내열성의 비교결과를 나타낸 것이다. 제 6 도에 표시하는 ①-④의 각 시료는 제 5 도에 표시하는 시료와 동등의 조성을 가지는 비정질합금이다.

제 6 도에 표시하는 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명 조성의 비정질합금 ①, ②, ③은 어느 것도 520℃정도까지의 내열성을 나타내며, 종래의 비정질합금에 비교하여 내열성이 뛰어나다는 것이 명백하다.

이 때문에, 본 발명조성의 비정질합금으로 자기헤드를 제조하는 경우, 500℃를 넘는 온도에서 그라스본딩을 행할 수 있고, 그라스본딩의 신뢰성이 향상됨과 동시에, 내식성이 향상된다는 것이 명백하다. 그리고, 그라스본딩의 온도를 향상시킬 수 있기 때문에 그라스본딩에 사용하는 그라스의 선택폭이 넓다고 하는 효과가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 비정질합금은, 종래의 이전 종류의 합금에 비교하여 내열성이 향상된것이어서, 고내열성의 자기헤드용의 비정질합금박막을 얻는 것이 가능하게 되고, 종래보다 높은 온도로 그라스본딩이 가능하게 된다는 효과가 있다. 따라서 본 발명의 비정질합금을 사용하여 자기헤드를 형성하면 그라스본딩이 종래보다 높은 온도에서 가능하게 되어, 자기 헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 무자장중에서의 소둔으로 자기특성을 향상시킬 수 있기 때문에 그라스본딩의 공정과 열처리 공정을 겸할 수가 있어, 자기헤드의 제조공정을 간략화할 수 있고, 양산성을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims

Co_xTa_yHfz 로 표시되는 조성을 가지고, 조성비 X, Y, Z가 원자%로서, 81%＜X＜85%, 8%＜Y＜13%, 5%＜Z＜10%, 1＜Y/Z＜2.5, (단 X+Y+Z=100%)의 범위로서 되는 것을 특징으로 하는 내열성 비정질합합금.