JPS6112856A - 高透磁率非晶質合金の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高透磁率非晶質合金の製造方法の改良に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来から非晶質磁性合金の磁気的特性を改善する手法と
しては、結晶化温度（Ｔｘ）未満でキ、　　ＩＪ一温度
（Ｔ　　）以上の温度で熱処理することがよく知られて
いる。例えば特開昭５１−７３９２３号には、熱処理、
磁場中熱処理、応力下熱処理により磁気特性が改善され
る旨記載されている。特に最大透磁率に関しては磁場中
もしくけ応力下での熱処理が良好な結果をもたらす旨記
載されている。また、特開昭５２−１３８４３０号には
Ｃｏ系非晶質磁性合金を熱処理後水中急冷することによ
シ初透磁率を改善できることが記載されている。

一方近年、高透磁率磁性材料の使用周波数帯域は高域化
し、ＶＴＲ用磁気ヘッド等ではＭＨｚ帯域が中心となっ
ている。こうした高透磁率非晶質合金としては、従来例
えばＣｏ　−Ｆｅ　−８ｉ−Ｂ系のものが知られている
。この組成系では高い実効透磁率Ｃｄ）を得るためには
、キューリ一温度以上での歪取り熱処理とその後の水中
急冷が不可欠とされている。

しかし、上述した方法ではキロヘルツ（ｋＨｚ）帯域で
のμ′は改善できても、メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域での
μ′を改善する効果は微かであった。また、この組成系
では急冷速度が少しでも遅くなると、誘導磁気異方性が
発生し、μ′が低下するという問題があった。

なお、前記特開昭５１−７３９２３号及び特開昭５２−
１３８４３０号ではこのようなＭＨｚ帯域での実効透磁
率を向上する方法については（ｔ”１等考慮されていな
い。

更に、実効透磁率を向上する手段として、磁場中熱処理
が有効とされているが、磁場を用いることによシ工程が
複雑になる欠点がある。また、磁場の最適付与条件等の
設定もあシ、できるだけ簡単な方法でμ′を高める方法
が望まれているＱ 組成的にも、高透磁率非晶質合金が研究されておシ、例
えば特開昭５６−１３０４４９号、特開昭５８−１２３
８５０号、特開昭５８〜１５７９４０号等にＣｏ系非晶
質磁性合金が開示されている。しかしながら、いずれも
μ′（１ｋＨｚ　）の記載しかなく、ＭＥ（ｚ帯域での
μ′全改善する方法は開示されていない。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＭＨｚ
帯域での実効透磁率が改善された高透磁率非晶質合金を
製造し得る方法を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明の高透磁率非晶質合金製造方法は、Ｆｅ又はＣｏ
のうちいずれか１釉類のみを含有し、かつ飽和磁化が８
．５　ｋＧ以下である非晶質磁性合金に対し、キーーリ
一温度（’ｒｅ）以上かつ結晶化温度（Ｔｘ　）未満の
温度に保持した後、３０℃／分以下の冷却速度（Ｖ）で
徐冷を施すことを特徴とするものである。

本発明者等は、　ＭＨｚ帯域での実効透磁率を改善する
ことについて鋭意検討を進めた結果、飽　−卸値化が一
定値以下、すなわち８．５　ｋＧ以下の場合に、磁場を
用いることなく熱処理後の徐冷だけで優れた効果が得ら
れることを見出した。飽和磁化が８．５　ｋＧ以下の場
合、徐冷時の誘導磁気異方性の発生が抑制され、実効透
磁率（μ′）の低下を防止することができる。飽和磁化
が８．５ｋＧを超えてしまうと、熱処理徐冷の工程をも
ってしてもＭＱｚ帯域でのμ′を改善する効果はほとん
どない。

また、　Ｆｅ又はＣｏのうちいずれか一種のみを含有す
るものとしたのは、　Ｆｅ　、　Ｃｏが共存すると、磁
気異方性が生じ易く、μ’　（ＭＨｚ帯）の改善の効果
が発現されないためである。

熱処理温度をキー　＋７一温度以上かつ結晶化温度未満
としたのは、キューリ一温度以上で熱処理を施すと、残
留応力が磁歪全通して磁気特性に悪影響を及ばずためで
あり、また結晶化温度以上で熱処理を施すと、結晶化が
起シ磁気特性が劣化するためである。なお、熱処理時間
は１〜９０分の範囲であることが望ましい。これは１分
未満では残留応力の除去等の熱処理効果が光分ではなく
、また９０分を超えると結晶化を起し易いためである。

徐冷時の冷却速度を毎分３０℃以下としたのけ、毎分３
０℃を超える速度で冷却すると、メガヘルツ（ＭＨｚ　
）帯域でのμ′を改善する効果が顕著でないためである
。特に、冷却速度を毎分３℃以上から１０℃以下の範囲
にすると、５ＭＨｚ以上でのμ′を改善する効果が大き
いので望ましい。また、１℃／分未満となると熱処理温
度に長時間維持されることになるため、結晶化が起こり
易くμ′が劣化してしまう恐れがある。

従って実用上は１℃／分〜３０℃／分、さらには３℃／
分〜１０℃／分の範囲が好ましい。

非晶質磁性合金としては、上述したようにＦｅ　、　Ｃ
ｏのうち一種を含むものであれば本発明の効果を得るこ
とができる。例えばＣｒ　、　Ｗ　。

Ｎｂ　、　Ｈｆ　、　Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｖ　、　Ｔ
ａ　、　Ｃｕ　、　Ｇｏ等の遷移金属、希土類元素等を
含むものが用いられる。

また、メタロイドとしてＳｔ、Ｂ、Ｐ、Ｃ等の非金属元
素を含むものでも良い。

更に、磁気ヘッドへの応用を考えた場合高透磁率の他、
高い飽和磁化、等の特性も畳求されるが、磁気的特性、
電気的特性、機械的特性等を考慮してＣｏ基非晶質合金
が好ましい。

特にＣｏ　−Ｈｆ　−Ｂ系、Ｃｏ　−Ｈｆ　−Ｒｅ　−
Ｂ系等は非晶質合金自体の特性が優れ、結晶化温度も６
００℃以上にすることができるため本発明による効果が
大きい。

Ｃｏ−Ｈｆ−Ｂ系では、 ｃｏ、。ｏ−ＸＨｆＸＢｙ （ただし、ｘ、ｙけ原子濃度 １０．５≦Ｘ≦１１．８ １１．０≦ｙ≦１１．５） で示される組成を有するものが合金の特性が優れておル
、本発明による効果も大である。Ｃ。

を主体とした前記Ｃｏ　−Ｈｆ−Ｂ系は、磁気ヘッド用
材料として８　ｋＧ以上の高飽和磁化を示し、かつ低磁
歪を示す最適組成が得易い。

ハフニウム（Ｈｆ）は上記非晶質合金の結晶化温度の上
昇に大きく寄与するものである。ここでＨｆの合金中で
の原子濃度Ｘについては、Ｘが１０．５未満であると結
晶化温度が急激に低下し、５００℃〜５３０℃で行なう
ガラス接着の熱処理によって結晶化を起さないために必
要な５５０℃以上の結晶化温度が得られず、一方Ｘが１
１．８を超えると第３番目の元素量をどのように選定し
てもメタルテープ（塗布型）のような高保磁力（１３５
００ｅ　）媒体に記録をするのに必要な８　ｋＧ以上の
高飽和磁化と、特性の加工劣化を防ぐための０．５　Ｘ
　１０　　以下の低磁歪が同時に得られない。また、溶
融状態での粘性が急激に増し、ＩＪ　、ｙン状の非晶質
合金を液体急冷法にて作製することが著しく困難になる
。

第３の元素ボロン（Ｂ）は合金の非晶質化を助長すると
ともに合金の緒特性全調整する作用を有するものである
。ここで、Ｂの合金中での原子濃度ｙについては１１．
０≦ｙ≦１１．５の範囲から逸脱すると磁歪が急激に大
きな値を示すようになる。すなわち、ｙが１１．０未満
であると磁歪が負となり、絶対値の大きさが０．５Ｘ１
０　　を超え、一方１１．５ｆｆｉ超えると磁歪が正と
なり、絶対値の大きさが０．５Ｘ１０　　を超えてしま
う。

更に、Ｃｏ　、　Ｈｆ及びＢの各成分の割合を上記範囲
に規定すると、得られる非晶質合金の熱膨張率とガラス
の熱膨張率とはは＃菖同等の値（１００〜１　（１０（
Ｘ　１０１０−７ｄｏ’　））となる。

なお、上記非晶質合金は、上述したＣｏ、Ｈｆ及びＢの
各成分を所定の割合で調合した後、溶融して合金化し、
液体急冷法によるか、あるいけ母合金を用いてスパッタ
法等によって非晶質化し、必要に応じて熱処理を施すこ
とにより容易に製造することができる。

更に、Ｒｅを添加して、磁歪の低減等の磁気特性改善を
図ることもできる。このＣｏ　−Ｒｅ　−Ｈｆ　−Ｂ系
では次式 ％式％ （但し、ｘ、ｙ及び２け各元素の合金中での原子濃度、 ０．５≦Ｘ≦６　、６≦ｙ≦１５　、３≦２≦１２　）
で示される組成を有するものが物性的に優れている。こ
こで、Ｈｆの合金中での原子濃度ｙについては、ｙが６
未満であると５５０℃以上の高い結晶化温度が得られず
、一方、ｙが１５を超えると８　ｋＧ以上の高飽和磁化
が得られない。

ボロン（Ｂ）は合金の非晶質化を助長するとともに、合
金の物理的特性を改善する作用を有するものである。こ
こで、Ｂの合金中での原子濃度２については、２が３未
満であると非晶質化が困難となし、一方、１２を超える
と脆化が著しくなシ笑用に適さない。

ｖ＝　ｆａｔ　ム（Ｒｅ　）は少量の添加でこの飽和磁
歪定数の値を低減させ、著しｂ場合には負の値を示すに
至らしめる効果を有するものである。ここで、Ｒｅの合
金中での原子濃度Ｘについては、Ｘが０．５未満である
と飽和磁歪定数の値を低減式せる効果が顕著でなく、一
方、６を超えると飽和磁化が低下する。

以上の各元素を所定の組成比で調合し、得られる非晶質
合金は、高い結晶化温度、高い飽和磁化を示し、しかも
ガラス接着後の実効透磁率等の電磁変換特性が劣化しな
い等の特長を有してしる。

又、特に上記Ｈｆ及びＢの原子濃度ｙ及び２は、その比
率ｙ／（ｙ＋ｚ）が０．５≦ｙ／（ｙ＋ｚ）≦５／６の
関係を満足することが好ましい。これはこの比率が０．
５未満であると添加元素（レニウム）による飽和磁歪定
数の制御が困難となるためであり、一方、５Ａを超える
と（例えば、ｙが上限値１５で２が下限値３未満の場合
、あるいは２が下限値３でｙが上限値１５を超える場合
）非晶質化が困難となったフ、高飽和磁化が得られない
ためである。

本発明に用いられる非晶質磁性合金は、Ｆ＃１又けＣｏ
のうち一覆のみを含むものであるが、その他の磁性元素
、例えばＮｉ等は徐冷による効果が減少するため含まな
い方が好ましい。また翫メタロイド元素のうちＳｔは徐
冷による効果を減少させるため含まない方が好ましく、
Ｂ単独の場合が最も効果的である。

なお、本発明における熱処理は磁気ヘッドを形成する際
のガラス接着時に同時に行なえば、工程の簡略化にとっ
て好ましい。すなわち、磁気ヘッドは、例えばガラスブ
ロック等の支持体間に非晶質磁性合金を介在させてガラ
ス接着により積層体を形成した後、ギャップ対向面等の
切削研摩加工を行ない、更にギャップ全ガラス接着する
ことによ多形成される。

したがって、ガラスを溶融させて行なうガラス接着時に
本発明方法における熱処理を同時に行なえば工程の簡略
化全図ることができる。

〔発明の実施例〕

共ｌ下、本発明の詳細な説明する。

実施例１〜４及び比較例１〜３ まず、下記表に・示される組成の非晶質合金をそれぞれ
液体急冷法により作製した。すなわち・各組成の溶融合
金をアルゴンがス雰囲気中で高速回転する単ロール表面
上に石英管ノズルから７　ＪＬ／　コア　カス（圧力０
．１〜１．０　ｋＰ／ｃｒｒ？）によシ噴出させた後、
急冷してそれぞれ厚さ２０μｍ、幅１２調の非晶質合金
薄帯試料を得た。

得られた各試料の飽和磁化、キューリ一温度及び結晶化
温度を下記表に示す。

次に、各薄帯試料を外径１０１Ｒφ、内径８叫φのリン
グ状に打ち抜き、軟化点が３８０℃であるソーダガラス
のス／４ツタ膜を介在させて１０枚積層した。つづいて
、各積層体を下記表に示す温度で３０分間等温熱処理し
た後、下記表に示す冷却速度で徐冷を施して積層コアを
得た。次イで、各積層コアについてコイル２３０回巻き
つけ、インピーダンス計を用いてインダクタンス全測定
し、計算によＶ）　５　ＭＨｚにおける実効透磁率μ′
を求めた。

また、比較のために各試料について等温熱処理した後、
水中急冷（冷却速度中５００℃／ｍ１ｎ）を施した場合
のμ′を下記表に併記する。

また、”　７７，２Ｈｆ１１，５Ｂ１１．３　なる組成
の非晶質合金薄帯試料（実施例３）については、上述し
たと同様に積層体を作製し、等温熱処理した後、冷却速
度を変化させて徐冷を施した。この場合の冷却速度と５
　ＭＨｚにおける実効透磁率μＩとの関係を図に示す。

上記表から明らかなように比較何重はＣｏとＦｅの両者
を含むので、徐冷を施すと５　ＭＨｚにおけるμ′が劣
化してしまう。比較例２は飽和磁化が８．５　］（Ｇを
超えるので・やけり徐冷後にμ′が劣化する。また、磁
気ヘッドの再生効率及び実用性の観点からは、μ’５Ｍ
Ｈｚ≧４５０　であることが好ましいが、図、比較例３
及び水中急冷した場合のμ′の値から明らかなように冷
却速度が３０’Ｃ／　ｍｉｎ　”：ｇ）超えると、μ′
が劣化することがわかる。

これに対して実施例１〜４はいずれも単に徐冷を施した
だけで５　ＭＨｚにおけるμ′が顕著に改善されること
がわかる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、　ＭＨｚ帯域での実
効や透磁率が改善された高透磁率非晶質合金を容易に製
造し得る方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図は冷却速度と５　ＭＨｌにおける実効透磁率との関係
を示す特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｆｅ又はＣｏのいずれか一種のみを含有し、かつ
   飽和磁化が８．５ｋＧ以下である非晶質磁性合金に対し
   、キューリー温度（Ｔ＿ｃ）以上かつ結晶化温度（Ｔ＿
   ｘ）未満の温度に保持した後、３０℃／分以下の冷却速
   度（Ｖ）で徐冷することを特徴とする高透磁率非晶質合
   金の製造方法。 （２）冷却速度（Ｖ）が３℃／分≦Ｖ≦１０℃／分であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高透磁
   率非晶質合金の製造方法。 （３）非晶質磁性合金が Ｃｏ＿１＿０＿０＿−＿ｘＨｆ＿ｘＢ＿ｙ （ただし、ｘ、ｙは原子濃度、 １０．５≦ｘ≦１１．８ １１．０≦ｙ≦１１．５） で示される組成を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高透磁率非晶質合金の製造方法。 （４）非晶質磁性合金が Ｃｏ＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−ｚＲｅ＿ｘＨｆ
   ＿ｙＢ＿ｚ（ただし、ｘ、ｙ、ｚは原子濃度、 ０．５≦ｘ≦６、 ６≦ｙ≦１５、 ３≦ｚ≦１２） で示される組成を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高透磁率非晶質合金の製造方法。 （５）高透磁率非晶質合金を磁気ヘッド用磁性合金とし
   て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高透磁率非晶質合金の製造方法。 （６）熱処理を磁気ヘッドを形成する際のガラス接着時
   に同時に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の高透磁率非晶質合金の製造方法。