磁記錄用軟磁性合金、濺射靶材及磁記錄介質的製作方法與工藝

2023-05-24 12:02:26

磁記錄用軟磁性合金、濺射靶材及磁記錄介質相關申請本申請主張基於2011年2月16日申請的日本專利申請2011-30562號的優先權，將其全部的公開內容通過參照納入本說明書中。技術領域本發明涉及作為垂直磁記錄介質中的軟磁性層使用的Co系磁記錄用軟磁性合金及濺射靶材、以及具備此種軟磁性層的磁記錄介質。

背景技術：
近年來，垂直磁記錄的進步顯著，為了實現驅動器的大容量化，磁記錄密度化正在推進當中，正在將可以實現比以往普及的面內磁記錄方式更高密度的垂直磁記錄方式實用化。這裡，所謂垂直磁記錄方式，是將易磁化軸相對於垂直磁記錄介質的磁性膜中的介質面垂直方向取向地形成的方式，是適於高密度化的方法。該磁記錄方式中，作為具有提高了記錄密度的磁記錄層和軟磁性層及中間層的多層記錄介質得到開發。而且，在該磁記錄層中一般使用CoCrPt-SiO2系合金。另一方面，對於軟磁性膜層，在日本特開2008-299905號公報(專利文獻1)、日本特開2008-189996號公報(專利文獻2)中，提出過以Co或Fe的軟磁性元素作為基質並添加了改善非晶性的Zr、Hf，Ta、Nb及B的合金。在該垂直磁記錄介質的軟磁性膜層中要求高飽和磁通密度、高非晶性及高耐腐蝕性。另外，作為2層記錄介質的軟磁性層，提出過Fe-Co-B系化合物的軟磁性膜，例如，像日本特開2004-346423號公報(專利文獻3)中公開的那樣，提出過在剖面微觀組織中在不存在硼化物層的區域中可以描繪的最大內切圓的直徑為30μm以下的Fe-Co-B靶。在上述的軟磁性膜的成膜中，通常使用磁控濺射法。該磁控濺射法是指，在靶材的背後配置磁鐵，在靶材的表面使磁通洩漏，通過將等離子體約束在該洩漏磁通區域而可以實現約束成膜的濺射法。該磁控濺射法的特徵在於，在靶材的濺射表面使磁通洩漏，因此在靶材自身的導磁率高的情況下，難以在靶材的濺射表面形成對於磁控濺射法來說必需的足夠的洩漏磁通。所以，出於必須儘可能降低靶材自身的導磁率的要求而提出了專利文獻3。但是，上述的靶製品的厚度的極限為5mm左右，如果使其比此厚度更厚，就不會產生足夠的洩漏磁通，因此具有無法進行正常的磁控濺射的問題。另外，由於要求在該靶材在成膜時為高磁通密度，因此最好是採用了Fe基質的材料，然而該情況下，在耐腐蝕性方面存在問題，另外，因靶材的氧化而有膜的品質劣化、濺射時在氧化部引起異常放電而造成濺射不良的情況。為了解決該問題，在日本特開2007-284741號公報(專利文獻4)中，報告過不使磁特性劣化地提高了耐腐蝕性的軟磁性靶的製作，然而對於優異的非晶性沒有記載。

技術實現要素：
本發明人等此次發現，利用選自Ta、Nb及V中的(A)組元素的添加可以提高非晶性，另外，利用選自Cr、Mo及W中的(B)組元素的添加可以提高硬度，利用選自Ti、Zr及Hf中的(C)組元素的添加可以確保非晶性，並且這些(A)組、(B)組及(C)組的元素在耐腐蝕性改善方面也有效果。由此，就可以提供非晶性、耐腐蝕性、硬度優異的磁記錄用軟磁性合金。而且，非晶性在降低噪音方面有效，硬度在抗衝擊性方面有效，耐腐蝕性在碳膜的薄膜化方面有效。所以，本發明的目的在於，提供非晶性、硬度、及耐腐蝕性優異的垂直磁記錄介質用軟磁性合金、以及用於製作該合金的薄膜的濺射靶材。根據本發明的一個方式，提供一種磁記錄用軟磁性合金，是以at.％計包含：0.5％以上的(A)選自Ta、Nb及V中的元素的1種或2種以上；0.5％以上的(B)選自Cr、Mo及W中的元素的1種或2種以上；0～5％的(C)選自Ti、Zr及Hf中的元素的1種或2種以上；0～30％的(D)選自Ni及Mn中的元素的1種或2種；0～5％的(E)選自Al及Cu中的元素的1種或2種；0～10％的(F)選自Si、Ge、P、B及C中的元素的1種或2種以上；剩餘部分由Co及Fe以及不可避免的雜質構成的磁記錄用軟磁性合金，Fe∶Co的比為10∶90～70∶30，並且(A)組元素、(B)組元素及(C)組元素的總量為所述合金的10～30％。根據本發明的另一個方式，提供由本發明的磁記錄用軟磁性合金構成的濺射靶材。根據本發明的另一個方式，提供具備由本發明的磁記錄用軟磁性合金構成的軟磁性層的磁記錄介質。具體實施方式以下對本發明進行具體說明。只要沒有特別的明示，本說明書中「％」就是指at％。本發明的磁記錄用軟磁性合金以at.％計，包含(comprising)0.5％以上的(A)選自Ta、Nb及V中的元素的1種或2種以上；0.5％以上的(B)選自Cr、Mo及W中的元素的1種或2種以上；0～5％的(C)選自Ti、Zr及Hf中的元素的1種或2種以上；0～30％的(D)選自Ni及Mn中的元素的1種或2種；0～5％的(E)選自Al及Cu中的元素的1種或2種；0～10％的(F)選自Si、Ge、P、B及C中的元素的1種或2種以上，剩餘部分由Co及Fe以及不可避免的雜質構成，優選由這些元素及不可避免的雜質實質性地構成(consistingessentiallyof)，更優選僅由這些元素及不可避免的雜質構成(consistingof)。本發明的合金的Fe∶Co的比為10∶90～70∶30，並且(A)組元素、(B)組元素及(C)組元素的總量為合金的10～30％。Fe及Co是軟磁性構成元素，以10∶90～70∶30的Fe∶Co的比包含於合金中。Fe與Co的比是確保軟磁性、並且對飽和磁通密度、非晶性、硬度、及耐腐蝕性產生很大影響的參數，特別是如果使Fe∶Co的比不足10，則飽和磁通密度不夠充分，另外如果超過70，則耐腐蝕性劣化。(A)組元素是選自Ta、Nb及V中的1種或2種以上的、改善非晶性和硬度的元素，在合金中包含0.5at.％以上，優選包含2～20at.％，更優選包含4～15at.％。如果不足0.5at.％，則上述改善效果不夠充分。(B)組元素是選自Cr、Mo及W中的1種或2種以上的、改善非晶性和耐腐蝕性的元素，在合金中包含0.5at.％以上，優選包含1～20at.％，更優選包含2～10at.％。如果不足0.5at.％，則上述改善效果不夠充分。(C)組元素是選自Ti、Zr及Hf中的1種或2種以上的、改善非晶性的元素，在合金中包含0～5at.％，優選包含2～4at.％。如果超過5at.％，則無法充分地獲得飽和磁通密度。(A)組元素、(B)組元素及(C)組元素的總量設為合金的10～30at.％。(A)組元素、(B)組元素及(C)組元素都是改善非晶性和耐腐蝕性的元素，然而如果這些元素的總量小於10at.％，則其效果不夠充分，另一方面，如果超過30％，則無法充分地獲得飽和磁通密度。(D)組元素是選自Ni及Mn中的1種或2種的、調整飽和磁通密度的任意元素，在合金中包含0～30at.％，優選包含大於0％且為30at.％以下，更優選包含10at.％以下，進一步優選包含1～5at.％。如果在這些範圍內，則易於充分地獲得飽和磁通密度。(E)組元素是選自Al及Cu中的1種或2種的、提高耐腐蝕性的任意元素，在合金中包含0～5at.％，優選包含大於0％且為5at.％以下，更優選包含1～4at.％。如果在這些範圍內，則非晶性難以降低。(F)組元素是選自Si、Ge、P、B及C中的1種或2種以上的、改善非晶性的任意元素，包含0～10at.％，優選包含超過0％且為10at.％以下，更優選包含1～8at.％。如果在這些範圍內，則可以不使上述改善效果飽和地防止飽和磁通密度的降低。本發明的濺射靶材由上述磁記錄用軟磁性合金構成。濺射靶材的厚度沒有特別限定，即使是超過5mm的厚度，也可以進行正常的濺射，優選為7mm以上。通過使用此種本發明的濺射靶材進行濺射，就可以製造具備由上述磁記錄用軟磁性合金構成的軟磁性層的磁記錄介質。實施例以下，利用實施例對本發明的合金進行具體的說明。通常來說，垂直磁記錄介質中的種子層可以通過濺射與其成分相同成分的濺射靶材，在玻璃基板等上成膜來製得。這裡，通過濺射而成膜的薄膜被急冷。作為本發明中的供試驗材料，使用利用單輥式的急冷裝置製作的急冷薄帶。這是為了簡便地利用液體急冷薄帶來評價實際中通過濺射而成膜的薄帶的由不同成分造成的對各種特性的影響。急冷薄帶的製作條件作為急冷薄帶的製作條件，將以表1及表2所示的各成分稱量的原料20g在直徑40mm左右的水冷銅鑄模中減壓，在Ar中進行電弧熔化，製成急冷薄帶的熔化母材。急冷薄帶的製成條件為，以單輥法，將該熔化母材安放在直徑15mm的石英管中，將出鋼噴嘴直徑設為1mm，以氣氛氣壓61kPa、噴霧壓差69kPa、銅輥(直徑300mm)的轉速3000rpm、銅輥與出鋼噴嘴的間隙0.3mm出鋼。出鋼溫度設為各熔化母材的剛剛燒穿之後的溫度。將如此製作的急冷薄帶作為供試驗材料，評價了以下的項目。急冷薄帶的結構通常來說，當測定非晶材料的X射線衍射圖時，看不到衍射峰，是非晶特有的暈圖。另外，在不是完全的非晶的情況下，雖然可以看到衍射峰，然而與晶體材料相比峰高度變低，並且也可以看到暈圖。所以利用下述的方法進行非晶性的評價。作為非晶性的評價，在玻璃板上利用雙面膠帶貼附試驗材料，利用X射線衍射裝置得到衍射圖。此時，以使測定面為急冷薄帶的銅輥接觸面的方式將供試驗材料貼附在玻璃板上。X射線源為Cu-Kα射線，以4°/min的掃描速度進行了測定。將在該衍射圖中可以確認到暈圖的設為○，將完全看不到暈圖的設為×，評價了非晶性。急冷薄帶的耐腐蝕性(NaCl)在玻璃板上利用雙面膠帶貼附供試驗材料，進行5％NaCl-35℃-16h的鹽水噴霧試驗，將整個面生鏽設為×，將局部生鏽設為○，進行了評價。急冷薄帶的耐腐蝕性(HNO3)稱量50mg的供試驗材料，滴加10ml的3at.％HNO3水溶液後，在室溫下放置1hr後，分析向3％HNO3水溶液中的Co溶出量。將Co溶出量不足500ppm的設為○，將500以上且不足1000ppm的設為△，將1000ppm以上的設為×。急冷薄帶的硬度對急冷薄帶縱向地進行樹脂包埋研磨，利用維氏硬度計測定。測定荷載為50g，以n＝10按平均值進行了評價。將1000HV以上設為◎，將760～不足1000HV設為○，將不足760HV設為△。急冷薄帶的飽和磁通密度利用VSM裝置(振動試樣型磁力計)，以1200kA/m的外加磁場進行了測定。供試驗材料的重量為15mg左右，將0.3T以上且不足1.0T的飽和磁通密度的供試驗材料設為○，將1.0T以上的設為◎。將不足0.3％的設為×。以下，在表1及表2中表示出本發明的成分組成，另外，在表3、4中表示出作為其效果的飽和磁通密度、非晶性、耐腐蝕性、硬度。[表1]表1[表2]表2注)下劃線表示在本發明條件外[表3]表3[表4]表4首先，對表1及表2所示的成分組成進行說明。表1所示的No.1～32是本發明例，表2所示的No.33～41是比較例。而且，對於成分組成的記載，如果以表1各列中記載的No.3為例，則作為(A)～(F)組元素的(A)組的Ta為8at.％，(B)組的Cr為2at.％，(C)組的Zr為4at.％，(E)組的Al為1at.％，(F)組的B為6at.％的含量。它們的總量為21at.％。(A)組～(F)組的剩餘部分為Co和Fe，其量為從100中減去21at.％的79at.％。此外，Co與Fe的比為Co∶Fe＝90∶10，因此如果以at.％來說，則意味著Co的含量為0.79×90＝71.1at.％，Fe的含量為0.79×10＝7.9at.％。比較例No.33、No.34由於(A)組元素與(B)組元素的含量的和高，因此飽和磁通密度低。No.35由於(A)組元素的含量低，因此非晶性不足，另外硬度也低。No.36由於(B)組元素的含量低，因此非晶性不足，另外耐腐蝕性也不足。No.37的(C)組元素的含量高、飽和磁通密度低。No.38的(E)組元素的含量高而飽和磁通密度低。No.39的(F)組元素的含量高而飽和磁通密度低，另外，耐腐蝕性也不夠充分。No.40由於Fe比低，因此飽和磁通密度不夠充分。No.41由於Fe比高，因此耐腐蝕性、特別是對NaCl的耐腐蝕性不足。No.42的(D)組元素的含量高、飽和磁通密度低。與此相對，可知本發明例No.1～No.32由於都滿足本發明的條件，因此非晶性、硬度、耐腐蝕性及飽和磁通密度優異。如上所述，根據本發明，可以提供非晶性、硬度、耐腐蝕性及飽和磁通密度優異的垂直磁記錄用軟磁性合金及濺射靶材、以及使用了該合金的磁記錄介質。濺射靶材的製造下面，給出濺射靶材的製造方法。對於表1的No.3、No.11、No.12、No.13、No.24及表2的No.35、No.38中所示的7種成分組成，稱量熔化原料，在減壓Ar氣氣氛的耐火材料坩鍋內進行感應加熱熔化後，從坩鍋下部的直徑8mm的噴嘴中出鋼，利用Ar氣進行了霧化。以該氣體霧化粉末作為原料，脫氣裝入外徑220mm、內徑210mm、長200mm的SC制的罐中。將脫氣時的極限真空度設為大約1.3×10-2Pa。將上述的粉末填充坯加熱到1150℃後，裝入直徑230mm的約束型容器內，利用500MPa的加壓進行成形。將利用上述的方法製作的固化成形體利用線切割、車床加工、平面研磨加工為直徑180mm、厚7mm的圓盤狀，製成濺射靶材。濺射膜的製造對這7種的成分組成使用濺射靶材在玻璃基板上形成濺射膜。X射線衍射圖的No.3、No.11、No.12、No.13、No.24都可以看到暈圖，No.35、No.38看到了晶體峰。另外，與急冷薄帶相同地進行了耐腐蝕性試驗(鹽水噴霧試驗)，其結果是，No.3、No.11、No.12、No.13、No.24都沒有生鏽，No.35、No.38中可以看到局部生鏽。如果對以上進行總結，則確認了利用急冷薄帶評價的結果與使用濺射靶材成膜的濺射膜的評價是同等的趨勢。