JPH0777018B2

JPH0777018B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0777018B2
Application number: JP61114384A
Authority: JP
Inventors: 準也多田; 友久渡辺; 誠秋廣; 公一岡; 威彦佐藤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: EP0262224A1; DE3689420D1; EP0262224A4; US4968564A; JPS62229522A; DE3689420T2; WO1986007180A1; EP0262224B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は磁気記録媒体、特にCo系の金属膜に特定の希
土類元素を含有させて磁気特性および耐食性を向上させ
た磁気記録媒体に関するものである。

〔従来の技術〕

γ−Fe₂O₃やFeなどの磁性粉末と合成樹脂バインダーと
を混練して得られる混練物を、非磁性基板上に塗布して
なる磁気記録媒体が従来から使用されている。

この種の塗布型の磁気記録媒体に対して基板上に金属磁
性薄膜を形成した高密度記録の可能な磁気記録媒体が開
発されている。

この金属薄膜タイプの磁気記録媒体を形成する方法とし
ては、（ａ）湿式法としての化学メッキ法、（ｂ）乾式
法としてのスパッタリング法、イオンプレーティング
法、真空蒸着法などが採用されている。

一般には（ａ）の湿式法に比較して、基板に施す下地処
理や磁性層の長手方向や幅方向に対する均質性などの点
から、（ｂ）の乾式法による方が良好な磁気記録媒体が
得られると考えられている。

しかし、この乾式法によって形成された金属薄膜型磁気
記録媒体は酸化物磁性粉末に比べ熱力学的安定性は極め
て低く、且つ、空孔が多い構成であり、空気中において
腐食し性能の低下を招きやすい。

従来から、磁気記録媒体に対して磁気特性を低下させる
ことなく、耐食性を向上させることを目的とする試みが
なされている。例えば、特開昭56−15014号、同57−196
507号、同58−134414号に添加金属を添加したり、オゾ
ンと酸素との混合ガスを磁性層形成部分に差し向けた
り、あるいは酸素原子数を定量的に設定したりして磁気
記録媒体の耐食性を向上させることが開示されている。

しかし、これらにおいてはいずれも耐食性の向上は僅か
には認められるが充分でなく、場合によっては飽和磁化
や残留磁化が減少し磁気記録媒体の再生出力の低下が生
じてしまうこともある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前述の従来の磁気記録媒体の現状に鑑みて
なされたものであり、その目的はCo系の金属薄膜タイプ
の磁気記録媒体に特定の希土類元素を添加させることに
より、磁気特性および耐食性のいずれをも向上させた磁
気記録媒体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、非磁性基板上に希土類元素R,O及びCoよ
りなる磁性層が形成され、希土類元素ＲはLa,Ce,Pr,Nd,
Sm,Gd,Tb,Dyから選択された少なくとも一種の元素より
なり、磁性層の組成比は重量％でＲが13％以下、Ｏが３
〜13％、残部がCo及び不可避不純物とされる。

また、非磁性基板上にNi,希土類元素R,O及びCoよりなる
磁性層が形成され、希土類元素ＲはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,
Tb,Dyから選択された少なくとも一種の元素よりなり、
磁性層の組成比は重量％でNiが22％以下、Ｒが13％以
下、Ｏが３〜13％、残部がCo及び不可避不純物とされ
る。

〔作用〕

この発明では、非磁性基板上に形成される磁性層の構成
元素の組成比が所定範囲に限定されている。構成元素の
組成比の限定理由について説明する。Niを含有させるこ
とは基本的には磁気記録媒体の残留磁化を減少させる傾
向を示すが、一方でNiを含有させるとCoを主体とする金
属磁性層の耐食性を向上させる効果を有する。

しかし、発明者等の実測の結果、Niを22重量％を超えて
含有させると、磁性層の残留磁化が大幅に低下し、再生
出力が低下してしまうことが明らかにされた。

La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy中から１種以上の元素が選択
される希土類元素Ｒを添加させることは、Co系金属磁性
層の磁気特性及び耐食性を向上させる効果がある。この
場合も発明者等の実測の結果、この希土類元素Ｒを13重
量％を超えて添加すると、磁性層の保磁力、飽和磁化が
減少してしまいその耐食性も低下してしまうことが確認
された。

Ｏは磁気記録媒体の保磁力の向上を目的として添加含有
され、含有されたＯの一部は金属と化合して酸化物金属
膜を形成し、他は磁気記録媒体の磁性層中に吸着されて
磁気記録媒体内に含有される。

発明者等の実測によると、Ｏの含有量が３重量％未満で
は、Ｏの添加含有の効果はなく、磁気記録媒体の保磁力
の向上は認められずまた耐食性も低下することが明かに
された。一方でＯを13重量％を超えて含有させると、酸
化の影響が大きく現れ、金属酸化物の比率が増加して充
分な耐食性が得られなくなり、また飽和磁化Msも低下し
てしまうことが確認された。

この発明では磁性層の組成比として、Niを22重量％（０
％を含む）、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dyから選択された
少なくとも一種の元素よりなる希土類元素Ｒを13重量％
以下、Ｏを３〜13重量％、残部をCo及び不可避不純物に
設定することにより、充分な再生出力が得られ、つまり
磁気特性に優れ、かつ高い耐食性を有する磁気記録媒体
を得ることができる。

この場合磁性層の厚みを0.1μｍ未満にすると、充分な
再生出力が得られず、一方、磁性層の厚みが1.0μｍを
越えると、基板の可撓性が低下し、記録密度を上げるこ
とが困難になる。従って厚みは0.1μｍ〜1.0μｍ程度に
選択することが望ましい。

また、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真
空蒸着法などの乾式法を採用すると、基板に対して斜め
に組成原子を入射させた金属薄膜を形成させることが可
能で、その保磁力を向上させることが出来る。さらに、
乾式法を採用することにより、磁性層の磁気特性の再現
性に優れ、且つ長手方向及び幅方向に対して均一のもの
が製作し易くなる。

〔実施例〕

以下、この発明の磁気記録媒体を、その実施例に基づき
製造法に従って詳細に説明する。

第１図は、この発明の磁気記録媒体の実施例の製造装置
の断面構成を示すもので、ほぼベル状の真空蒸着槽11が
形成される。この真空蒸着槽11には、真空ポンプ12が接
続され、真空ポンプ12を駆動させることにより、真空蒸
着槽11内を所定の真空度に設定可能な構成となってい
る。

真空蒸着槽11の底板13上に電子ビーム蒸発源14が設けら
れ、この電子ビーム蒸発源14内に強磁性金属15が配置さ
れる。強磁性金属15は例えばCo,NiさらにLa,Ce,Pr,Nd,S
m,Gd,Tb,Dyから選択される１種以上の元素からなる希土
類元素Ｒを主成分とし、これらの組成比が所定の膜組成
となるように設定されている。一方、酸素ボンベ16から
バリアブルリークバルブ17を介して導入管18が導出さ
れ、導入管18の端部が底部13を貫通して真空蒸着槽11内
に挿入されている。真空蒸着槽11内に回動自在に送り出
しロール21及び巻取りロール22が設けられ、これら送り
出しロール21及び巻取りロール22間にはキャン23が回動
自在に設けられる。

電子ビーム蒸発源14とキャン23間にシャッタ25が設けら
れる。このシャッタ25は、回転可能であり、成膜時のみ
開かれる。遮断片26により、蒸発物の基板に対する最大
入射角θ_２、最小入射角θ_１が調整できるようになって
いる。

送り出しロール21に対して非磁性基板30が巻装され、こ
の非磁性基板30の端部が引き出され、キャン23を介して
巻取りロール22に巻き付けられる。非磁性基板30として
は、厚みが12μｍのポリエステルフィルムが使用され
た。ポリエステルフィルムは、適度の可撓性と抗張性を
有し、蒸着時の耐熱性においても優れている。ポリエス
テルの他に、５〜25μｍ厚のアセテート，ポリカーボネ
ート，ポリイミドなどのプラスチックフィルムやディス
ク状基板としてガラス基板,Alなどの金属基板を使用す
ることが可能である。

非磁性基板30には、磁性槽との密着性を向上させるため
に、コロナ放電処理やプライマー処理などの下地処理を
行なうことが望ましい。

送り出しロール21及び巻取りロール22が駆動され、非磁
性基板30がキャン23の周面と対接して例えば、15m/min
の速度で移送される。真空ポンプ12が駆動され、真空蒸
着槽11内を５×10^-6torr以下になるように排気して、電
子ビーム蒸発源14内の強磁性金属15を一定速度で蒸発さ
れる。同時にバリアブルリークバルブ17を開いて導入管
18から酸素ガスを真空蒸着槽11内に放出させる。酸素ガ
スの真空蒸着槽11内への供給も、膜の酸素組成が所定の
ものとなるように設定される。

シャッタ25の開放によって電子ビーム蒸発源14から放出
される強磁性金属15は、非磁性基板30に対して所定の角
度範囲で斜めに入射するもののみが遮断片26を通過して
非磁性基板30に達する。

即ち、電子ビーム蒸発源14から放出される強磁性金属15
のうち、非磁性基板30の板面の法線に対して第１図に示
すように最小角度θ_１から最大角度θ_２までの角度範囲
のものだけが、遮断片26を通過して非磁性基板30に対し
て斜めに入射される。このようにして、0.2μｍの厚さ
の磁性槽を形成した。

非磁性基板30に対して斜めに組成原子を入射させると、
針状の金属薄膜組織が結晶の配向方向を基板に対して斜
めにして成長する。このような状態では、結晶の配向及
び形状異方性が磁気異方性の原因となり、このように磁
気異方性が増加することにより、磁気記録媒体の保磁力
が向上する。

また得られる磁性層の厚みは、0.1μｍ〜1.0μｍ程度が
望ましく、厚みが0.1μｍ以下では充分な再生出力が得
られず、厚みが1.0μｍ以上になると非磁性基板30の可
撓性が低下し、記録密度を上げることが困難になる。

得られた磁気記録媒体は切断し、各々組成分析と磁気特
性および耐食性の評価試験に供された。

組成分析はEPMA分析と化学分析とを併用し、また磁気特
性は、試料振動型磁力計により測定した。そして、耐食
性の評価は被測定磁気記録媒体を恒温恒湿槽により作成
される耐食雰囲気（温度50℃、湿度90％）内に所定の腐
食時間Ｔの間保持させた後に、被測定磁気記録媒体を恒
温恒湿槽から取り出し、この磁気記録媒体に対してレー
ザ光を照射させ磁気記録媒体を透過する光量を測定して
その透過率を求めることにより行なった。

なお、磁気記録媒体の磁性層中で、Ni,R,O以外の不純物
元素として、B,C,Al,Si,Sn,S,Cu,Zn,Fe,Ti,Cr,Zrが検出
されたが、それらの合計含有率は１重量％未満であっ
た。

また、第１乃至第７表中の耐食性の評価データとして
は、腐食時間Ｔが100時間のものが記載されている。

発明者等により得られた、組成分析と磁気特性及び腐食
性の評価測定結果を第１乃至第７表と第２図乃至第20図
に示す。

第１表乃至第７表には、この発明の組成条件を満足する
磁気記録媒体の各実施例の磁気特性及び耐食特性を、こ
の発明の組成条件を満足しない比較例と比較した結果が
示されている。

第２図乃至第10図には、温度50℃湿度90％の耐食雰囲気
内に保持される被測定磁気記録媒体の腐食時間Ｔ（時
間）と、被測定磁気記録媒体に対して、レーザ光を照射
させて得られる被測定磁気記録媒体の透過率Ｄ（％）と
の実測値が示されている。

第２図で曲線Ａは、組成比が重量％で表示してCo:79、N
i:16、O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲
線、曲線B,Cは、Prの含有量ｘ（重量％）をパラメータ
とし組成比が、重量％で表示して、Pr:x,Co:79−x,Ni:1
6,O:5で示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特
性曲線である。

また、曲線D₀は組成比が重量％で表示して、Pr:1.5、N
i:14.5、O:9.0、残部がCoで示されるこの発明の磁気記
録媒体に対応する特性曲線である。

第３図で曲線Ａは、組成比が重量％で表示してCo:79、N
i:16、O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲
線、曲線B,CはTbの含有量ｘ（重量％）をパラメータと
し組成比が重量％で表示して、Tb:x,Co:79−x,Ni:16、
O:5で示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特性
曲線である。

また曲線D₀は組成比が重量％で表示して、Tb:1.2、Ni:1
4.7、O:8.0、残部がCoで示されるこの発明の磁気記録媒
体に対応する特性曲線である。

第４図で、曲線Ａは、組成比が重量％で表示してCo:79,
Ni:16,O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲
線、曲線B,Cは、Dyの含有量ｘ（重量％）をパラメータ
として組成比が重量％で表示して、Dy:x,Co:79−x,Ni:1
6,O:5で示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特
性曲線である。

また曲線D₀は組成比が重量％で表示して、Dy:0.6,Ni:1
4.7,O:8.3、残部がCoで示されるこの発明の磁気記録媒
体に対応する特性曲線である。

第５図で、曲線Ａは、組成比が重量％で表示してCo:79,
Ni:16,O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲
線、曲線B,Cは、Gdの含有量ｘ（重量％）をパラメータ
として組成比が重量％で表示して、Gd:x,Co:79−x,Ni:1
6,O:5で示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特
性曲線である。

また曲線D₀は組成比が重量％で表示して、Gd:0.3,Ni:1
9.3,O:8.5、残部がCoで示されるこの発明の磁気記録媒
体に対応する特性曲線である。

第６図で曲線Ａは、組成比が重量％で表示してCo:79,N
i:16,O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲線、
曲線B,CはSmの含有量ｘ（重量％）をパラメータとして
組成比が重量％で表示して、Sm:x,Co:79−x,Ni:16,O:5
で示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特性曲線
である。

また曲線D₀は組成比が重量％で表示して、Sm:0.7,Ni:1
4.4,O:8.2、残部がCoで示されるこの発明の磁気記録媒
体に対応する特性曲線である。

第７図で曲線Ａは組成比が重量％で表示して、Co:79,N
i:16,O:5で示される磁気記録媒体に対応する特性曲線、
曲線B,CはNdの含有量ｘ（重量％）をパラメータとし組
成比が重量％で表示して、Nd:x,Co:79−x,Ni:16,O:5で
示されるこの発明の磁気記録媒体に対応する特性曲線で
ある。

また曲線D₀は組成比か重量％で表示して、Nd:1.4,Ni:1
4.5,O:9.2、残部がCoで示されるこの発明の磁気記録媒
体に対応する特性曲線である。

第２図乃至第７図において、希土類元素Ｒの含有量ｘが
零の場合には、曲線Ａより明らかなように、腐食時間Ｔ
の経過と共に、透過率Ｄは増大して、腐食は次第に進行
していく。

この状態に対して、希土類元素Ｒを２％,5％と添加する
と、各図の曲線B,Cに示すように、透過率Ｄは低下し、
また腐食時間Ｔが増加しても、透過率Ｄはほぼ飽和状態
となり、即ち腐食の進行が抑制される。

また第２図乃至第７図から、Niの含有量を14.4乃至19.3
（重量％）、Ｏの含有量を8.0乃至9.2（重量％）とし、
希土類元素Ｒの含有量をほぼ1.5（重量％）以下に選定
すると、透過率Ｄを２％以下におさえることが出来て、
さらに優れた耐食性を有する磁気記録媒体が得られるこ
とが示される。

第８図及び第９図は組成をパラメータとして各種の被測
定磁気記録媒体に対して得られる、腐食時間Ｔと透過率
Ｄとの関係曲線であり、図中、曲線ＡはNiが16（重量
％）、Ｏが５（重量％）、残部がCoである磁気記録媒体
に対する特性曲線である。

第８図で、曲線Ｂは重量％で、Ni:18.1,La:2.5、O:4.
4、残部がCoなる組成の磁気記録媒体に対する特性曲線
である。

第９図で曲線Ｂは重量％で、Ni:2.8,Gd:1.3,Pr:10.5,O:
6.4、残部がCoなる組成の磁気記録媒体、曲線Ｃは重量
％でNi:18.1,Sm:1.4,Dy:1.0,O:4.5、残部がCoなる組成
の磁気記録媒体にそれぞれ対応する特性曲線である。

第10図で曲線ＡはNiが21.3（重量％）、Ｏが9.5（重量
％）、残部がCoである磁気記録媒体に対する特性曲線、
曲線ＢはNi10.5（重量％）、Pr:1.7（重量％）、Sm:1.2
（重量％）、O:10.4（重量％）、残部Coである磁気記録
媒体に対する特性曲線である。

第８図乃至第10図からも、希土類元素Ｒを含有させるこ
とにより、透過率Ｄが低下し、優れた耐食性を有する磁
気記録媒体が得られることが明らかである。

第11図乃至第18図は、被測定磁気記録媒体の希土類元素
の含有量ｘ（重量％）と保磁力Hc（Oe）との関係を示す
特性曲線である。

第11図で、測定点を●で示すものは、重量％でNi:15,O:
5,La及びCe（含有比3:7）:x、残部をCoとする磁気記録
媒体に対する特性曲線である。

第12図で測定点を○で示すものは、重量％でNi:16,O:5,
Pr及びGd（含有比10:1）:x、残部をCoとする磁気記録媒
体に対する特性曲線、測定点を●で示すものは、重量％
でNi:15,O:5,Gd及びDy（含有比2:1）:x、残部をCoとす
る磁気記録媒体に対する特性曲線である。

第13図乃至第18図は、それぞれ、重量％で（Ni:16、O:
5、Gd:x、残部Co）、（Ni:16、O:5、Sm:x、残部Co）、
（Ni:16、O:5、Nd:x、残部Co）、（Ni:16、O:5、Pr:x、
残部Co）、（Ni:16、O:5、Tb:x、残部Co）、（Ni:16、
O:5、Dy:x、残部Co）なる組成の磁気記録媒体に対する
特性曲線である。

これらの特性曲線から明らかなように、希土類元素の含
有量が13重量％以下では優れた磁気特性を有している
が、希土類元素の含有量が13重量％を超えていると保磁
力Hcが低下することが明らかである。

第19図は希土類元素の含有量ｘ（重量％）と飽和磁化Ms
及び保磁力Hcとの関係を示す曲線である。

図中測定点を○及び△で示す曲線は、重量％でNi:12、
O:10.6、残部Co＋Nd＋Dy（NdとDyの含有比5:2）なる組
成の磁気記録媒体に対するものであり、○で示す曲線
は、飽和磁化Msの測定結果を示し、△で示す曲線は保磁
力Hcの測定結果を示す。

第20図も希土類元素の含有量ｘ（重量％）と飽和磁化Ms
及び保磁力Hcとの関係を示す曲線である。

図中測定点を○で示す曲線は、重量％でNi:16、O:5、残
部Co＋Tbなる組成の磁気記録媒体に対する飽和磁化Msの
測定曲線である。また図中測定点を●で示す曲線は、重
量％でNi:5,O:5、残部Co＋Sm＋Tb（SmとTbの含有比3:
2）なる組成の磁気記録媒体に対する飽和磁化Msの測定
曲線である。

また図中測定点を△で示す曲線は、重量％で、Ni:16,O:
5、残部Co＋Prなる組成の磁気記録媒体に対する保磁力H
cの測定曲線である。

第19図及び第20図からも希土類元素の含有量が重量％で
13％以下では優れた磁気特性を示すが、希土類元素の含
有量が重量％で13％を越えると保磁力Hcも飽和磁化Msも
低下して、磁気特性が劣化することが明らかにされる。

第１表乃至第７表から、Niの組成比が重量％で22％を超
え、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dyから選択された少なくと
も一種の元素よりなる希土類元素Ｒの組成比が重量％で
13％を超え、或はＯが重量％で３〜13％の範囲外にある
比較例では、磁気特性と耐食性との少なくとも一方で特
性が劣化している。

これに対して、Ni、希土類元素Ｒ、Ｏの組成比が、この
発明の組成比条件内にあれば、磁気特性及び耐食性の面
で優れた特性を有する磁気記録媒体が得られることが示
される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明では、非磁性基板上に、
Niが22重量％以下（０％を含む）、La,Ce, Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dyから選択された少なくとも一種の元
素よりなる希土類元素Ｒが13重量％以下、Ｏが３〜13重
量％、残部がCo及び不可避不純物よりなる磁性層を形成
することにより、磁気特性及び耐食性の両面で優れた特
性を有する磁気記録媒体を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の磁気記録媒体の実施例の製造装置の
構成を示す断面図、第２図乃至第10図は組成をパラメー
タとした磁気記録媒体に対する腐食時間Ｔと透過率Ｄと
の関係を示す特性曲線、第11図乃至第18図は、磁気記録
媒体に対する希土類元素の含有量ｘと保磁力Hcとの関係
を示す特性曲線、第19図及び第20図は、磁気記録媒体に
対する希土類元素の含有量ｘと飽和磁化Ms及び保磁力Hc
との関係を示す特性曲線である。 11:真空蒸着槽、12:真空ポンプ、14:電子ビーム蒸発
源、15:強磁性金属、16:酸素ボンベ、23:キャン、25:シ
ャッタ、26:遮断片、30:非磁性基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願昭60−140004 (32)優先日昭60(1985)６月26日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願昭60−280490 (32)優先日昭60(1985)12月13日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者岡公一千葉県市川市中国分３−18−５住友金属鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者佐藤威彦千葉県市川市中国分３−18−５住友金属鉱山株式会社中央研究所内 (56)参考文献特開昭57−198615（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−165306（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基板上に希土類元素R,O及びCoより
なる磁性層が形成され、前記希土類元素ＲはLa,Ce,Pr,N
d,Sm,Gd,Tb,Dyから選択された少なくとも一種の元素よ
りなり、前記磁性層の組成比は重量％でＲが13％以下、
Ｏが３〜13％、残部がCo及び不可避不純物であることを
特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】非磁性基板上にNi,希土類元素R,O及びCoよ
りなる磁性層が形成され、前記希土類元素ＲはLa,Ce,P
r,Nd,Sm,Gd,Tb,Dyから選択された少なくとも一種の元素
よりなり、前記磁性層の組成比は重量％でNiが22％以
下、Ｒが13％以下、Ｏが３〜13％、残部がCo及び不可避
不純物であることを特徴とする磁気記録媒体。