JPH025207A - 磁気ヘッドコア材料並びにその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと称する
）等、耐食性および耐摩耗性を要する磁気ヘッドに供さ
れる磁気ヘッドコア材料並びにその製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録分野での情報量の多様化に伴い、記録密
度の増大化の要求が高まっている。このため、高ｉ３磁
率、高飽和磁束密度を有し、耐食性および耐摩耗性に優
れた磁気ヘッドコア材料が要求されている。このような
要求に対し、フェライトでは飽和磁束密度に限界がある
ため、磁気ヘッドコア材料としてはＦｅ系結晶質材料あ
るいはＣｏ系非晶質材料が適している。

また、上記のＦｅ系結晶質材料とＣｏ系非晶質材料とで
は、Ｆｅ系結晶質材料はＣｏ系非晶質材料に比べて飽和
磁束密度が高く、熱的に安定である。特に、Ｆｓ−Ａｌ
−Ｓｉ系合金は、Ｓｉ９．５重量％（以下ｗｔ％とする
）　、Ａｔ！５．５ｗｔ％および残部Ｆｅを中心とした
センダスト組成において、高透磁率、高飽和磁束密度、
高硬度を有する材料であることが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のように高硬度を有するＦｅ−Ａｌ−３
ｔ系合金の薄膜を磁気ヘッドコア材料として磁気ヘッド
を作製した場合であっても、この磁気ヘッドが磁気テー
プとの相対速度の速い高品位ＶＴＲの磁気ヘッドとして
供され、かつこのＶＴＲに摩耗性の高い磁気テープが使
用される場合の耐摩耗性、および例えば湿度の高い夏期
での使用における耐食性に問題を生じる虞れがある。こ
のような点から、−層、耐摩耗性および耐食性に優れた
磁気ヘッドコア材料と、このような磁気ヘッドコア材料
を製造するための適切な製造方法が求められている。

〔課題を解決するための手段〕 請求項第１項の発明に係る磁気ヘッドコア材料は、上記
の課題を解決するために、膜状に形成され、Ｆｅを主体
としてＡｌを２〜６重量％およびＳｉを７〜１３重量％
含むと共に、Ｎａ族元素のＴｉｓ　Ｚｒｓ　Ｈｆ、Ｖａ
族元素のＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖｉａ族元素のＭｏ、Ｗ、Ｖ
ＩＩａ族元素のＭｎ、Ｔｃ５Ｒｅ、白金族元素のＲｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔの群における少なく
とも１種類の元素からなる添加物を含む組成を有してい
る構成である。

請求項第２項の発明に係る磁気ヘッドコア材料の製造方
法は、上記の課題を解決するために、真空容器内にて、
Ｆ　ｅ　ＳＡ　１およびＳｉからなる蒸発源材料と添加
物とに電子銃の発する電子ビームを照射して各材料を基
板の表面に蒸着させ、Ｆｅ−Ａｌ−３ｔ−添加物系合金
膜を基板上に形成する磁気ヘッドコア材料の製造方法に
おいて、上記の蒸発源材料と添加物とには別個の電子銃
にて電子ビームを照射する構成である。

〔作　用〕

請求項第１項の発明の構成によれば、本磁気ヘッドコア
材料は、高透磁率および高飽和磁束密度を有すると共に
、耐食性および耐摩耗性の比較的良好なＦｅ−Ａｌ−３
ｔ系合金に、ＩＶａ族元素のＴｉ、Ｚｒ、ＨＥ、Ｖａ族
元素のＶ　ｓ　Ｎ　ｂ　％　Ｔ　ａ、■ａ族元素のＭｏ
、Ｗ、ＶＩＩａ族元素のＭ　ｎ　ｓ　Ｔｃ５Ｒｅｓ白金
族元素のＲｕ、　Ｒｈ、Ｐｄ、０ｓＩｒおよびＰｔの群
における少なくとも１種類の元素からなる添加物が含ま
れているものであるから、耐食性および耐摩耗性がさら
に向上される。従って、本磁気ヘッドコア材料を使用す
る磁気ヘッドは、高透磁率および高飽和磁束密度と共に
高い耐食性および耐摩耗性を併せ持つことができる。

請求項第２項の発明の構成によれば、例えば２個の電子
銃を使用し、一方の電子銃にてＦｅ、ＡｌおよびＳｉか
らなる蒸発源材料を基板上に蒸着させ、これと同時に他
方の電子銃にて添加物を基板上に蒸着させる。このよう
に、蒸発源材料と添加物とを別個の電子銃にて基板上に
蒸着させることにより、製造コストの低減を図り得ると
共に、添加物を生成合金膜中に均一に分布させることが
できる。

即ち、蒸発源材料と添加物との蒸着には少なくとも２個
の電子銃があればよく、これによって製造装置は安価な
ものとなり、製造コストが低減される。また、添加物を
独立した電子銃によって蒸着するものであるから、添加
物の融点、蒸気圧および成膜速度等、添加物固有の蒸着
条件に応じて電子銃の出力を設定し、蒸着状態を制？１
１することが可能となり、生成合金膜中において、添加
物を均一に分布させることができる。さらに、本製造方
法のような電子ビーム蒸着法によれば、成膜速度が速く
、かつバンチ処理量を多くとることができるので、生産
性を高めることができる。

これに対し、磁気ヘッドを製造するのに、例えば、超急
冷法等により作製されたＦｅ系結晶賞薄帯あるいはＣｏ
系非晶質薄帯を磁気ヘッドコア材料として使用する方法
がある。この方法では、磁気ヘッドコア材料を非磁性基
板間に挟み込んだ状態で樹脂接着しているが、この樹脂
接着による方法は接着層の制御が困難である。また、バ
ルク薄帯から切削加工によってトラック幅を形成する場
合、トラック幅の制御等は狭トラツクになる程困難とな
る。

また、合金系材料の透磁率の周波数依存性を考えると、
高周波帯域で高透磁率を得るためには、過電流損失を考
慮し、数千オングストロームから数ミクロン厚の軟磁性
材料と、数千オングストローム厚の非磁性材料を交互に
積層した磁気ヘッドコア材料が要求される。しかし、こ
の積層コア材料をバルク材料から作製することは、軟磁
性材料の厚みの制御、および磁性層と非磁性層との接合
法等の点から困難である。

そこで、従来、真空蒸着法、スパッタ法等の薄膜作製技
術を駆使することより、合金系軟磁性薄膜を非磁性基板
の表面に形成する磁気ヘッドの製造方法が採用されてい
る。スパッタ法と真空蒸着法とにおいて、真空蒸着法は
スパッタ法に比べてバッチ処理量が大きく取れ、量産性
に優れている。しかしながら、Ｆｅ、ＡＩ！、Ｓｉおよ
び添加物を高周波溶解炉等にて溶融することにより作製
した合金インゴットを蒸発源とする場合、上記の添加物
は高融点のものが多く、Ｆｅ　−、Ａ　Ｉ２　、Ｓ　ｔ
と比べて融点、および蒸気圧が大きく異なるので、合金
膜の組成を良好な磁気特性が得られる最適な状態に制御
するのが困難となる。また、各材料をそれぞれ独立の蒸
発源とし、これらを個別に蒸発させて同時に蒸着させる
方法も考えられるが、これを電子ビーム萎着法、または
イオンブレーティング法にて行えば、電子銃が少なくと
も４台必要となると共に、各電子銃毎に制御装置が必要
となる。また、抵抗加熱法によれば、るつぼ材の混入に
より、膜の純度が低下して膜の磁気特性を悪化させると
共に、厚膜の作製が困難になる等の問題が生じる。

以上のような点から見て、本製造方法は磁気ヘッドコア
材料の製造に適している。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて以下
に説明する。

本発明に係る磁気ヘッドコア材料は、膜状に形成され、
Ｆｅを主体として／ｌを２〜６重量％およびＳｉを７〜
１３重量％含むと共に、ＩＶａ族元素のＴ　ｉｓ　Ｚ　
ｒ　％　Ｈｆ　１Ｖ　ａ族元素のＶ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｖｉａ族元素のＭｏ、Ｗ、ＶＩＩａ族元素のＭｎ
、Ｔｃ、Ｒｅ、白金族元素のＲｕｓ　Ｒｈ５Ｐｄ。

Ｏ３、ＩｒおよびＰｔの群における少なくとも１種類の
元素からなる添加物を含む組成を有している。

上記の磁気ヘッドコア材料を製造するための電子ビーム
蒸着装置は、第１図に示すように、真空容器としての真
空ベルジャ１内の上部に、結晶化ガラスあるいはセラミ
ックス等から成り、蒸着膜の形成される複数の基板２・
・・が、蒸着面を下方に向けて円弧状に並設されている
。これら基板２・・・の上方には、基板２・・・を蒸着
温度に加熱するヒータ３が基板２・・・に沿って配設さ
れている。

真空ベルジャ１内の下部には、電子銃としての電子ビー
ム発生用フィラメント４・５が左右の対称位置に配され
ており、各電子ビーム発生用フィラメント４・５から発
生される電子ビーム４ａ・５ａの照射位置、即ち両電子
ビーム発生用フィラメント４・５間に、各フィラメント
４・５と対応するるつぼ６・７が左右対称位置に配され
ている一方のるつぼ６内には、所定量ずつ秤量されたＦ
　１３　％　Ａ　ｌおよびＳｉからなる蒸発源材料８が
配され、他方のるつぼ７には、蒸発源材料としての添加
物９が配されている。蒸発源材料８は例えばＦ　ｅ　ｓ
　Ａ　１およびＳｉを高周波溶解炉等にて溶融すること
により作製した合金インゴットからなる、上記の添加物
９は、ＩＶａ族元素のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族元素の
Ｖ　％　Ｎ　ｂ　−Ｔ　ａ　１ＶＩ　ａ族元素のＭｏ、
Ｗ、ＶＩＩａ族元素のＭｎｓ　Ｔｃ、Ｒｅ、白金族元素
のＲｕｓ　Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、　ＩｒおよびＰｔの群に
おける少なくとも１種類の元素からなる。

また、真空ベルジャ１内におけるヒータ３とるつぼ６・
７との間には、開閉可能であり、閉成動作時に、上記の
蒸発源材料８および添加物９の蒸気が基板２・・・へ達
するのを規制するシャッタ１０が設けられている。

上記の構成において、電子ビーム蒸着装置が作動すると
、電子ビーム発生用フィラメント４・５から電子ビーム
４ａ・５ａが発生し、これら電子ビーム４ａ・５ａはる
つぼ６・７に配された蒸発源材料８および添加物９に照
射される。このとき、シャッタ１０は開放されている。

尚、電子ビーム発生用フィラメント４における電子ビー
ム電力、即ち、Ｆｅ、ＡｌおよびＳｉの蒸着電力は１０
ＫＷで行い、添加物９の蒸着電力は、使用される添加物
９の融点、蒸気圧および成膜速度を考慮して適当な値に
設定する。

電子ビーム４ａ・５ａが照射されると、蒸発源材料８と
添加物９とは蒸気となる。この蒸気は蒸気流となりシャ
ッタ１０を通過して基板２・・・に達し、基板２・・・
の表面に付着する。これにより、基板２・・・の表面に
Ｆｅ−ＡＮ−３ｔ−Ｘ系合金膜（Ｘは添加物９）が形成
される。

尚、本実施例においては、Ｆｅ−ＡＪ−Ｓｉ−Ｘ系合金
膜の膜厚は５μｍとし、合金膜における添加物９の含有
量は１ｗｔ％とした。

上記のようにして形成されたＦｅ−ＡＪ−Ｓｉ−Ｘ系合
金膜の膜厚方向の組成分布を調べたところ、第２図に示
す結果が得られた。上記の合金膜の組成分析は、膜断面
における基板２＠から膜表面方向への走査型電子顕微鏡
によるエネルギー分散型分析にて行った。このときのＦ
ｅ−Ａｌ−３ｔ−Ｘ系合金膜の全体組成は、Ｓｉ８．３
ｗｔ％、Ａｌ４ｗｔ％、Ｘ１ｗｔ％および残部Ｆｅであ
った。

同図の結果から、各材料の膜厚方向の組成分布は、Ａｌ
１〜９ｗｔ％、Ｓｉ６〜ｌ　９ｗｔ％となり、添加物９
は均一に分散している。この値から判断して、各材料の
膜厚方向の組成分布は、ＡＪ１〜ｌ　９ｗｔ％、Ｓｉ６
〜１２ｗｔ％程度とし、添加物９は均一分散とするのが
よい。

また、上記のように、添加物９の組成分布が均一となっ
ているのは、添加物９が独立した電子銃即ち電子ビーム
発生用フィラメント５によって蒸着されていることによ
る。そして、均一に分布する添加物９の機能により、後
述のように、耐食性および耐摩耗性は膜厚方向と膜表面
との任意の部位において同程度改善され、膜内における
腐食および摩耗の偏りは生じないようになっている。

次に、上記のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜について
、耐摩耗性試験を行つた。その結果を第１表に示す、こ
の試験では、Ｆｅ−ＡＪ−３ｔ　−Ｘ系合金膜と添加物
９を含有しないＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜との摩耗量を
相対比較した。試験に際しては、第３図に示すように、
基板１１の曲面１１ａに電子ビーム蒸着装置により、前
述したＳｉ８、３　Ｗ　ｔ　９／６、Ａｌｉ！４ｗｔ％
、Ｘ１ｗｔ％および残部Ｆｅの全体組成を有するＦｅ−
Ａｎｔ−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜１２を形成し、ダミーヘッ
ド１３を作製した。添加物９としては白金族元素のＲｕ
、Ｒｈ、ＰｄおよびＰｔを個々に使用した。そして、Ｆ
ｅ−Ａｌ−３ｔ−Ｘ系合金膜１２の表面にメタルテープ
を摺接させ、Ｆｅ−ＩＶＩ−３ｔ　−Ｘ系合金膜１２の
摩耗量を測定した。また、同様にして、）（１ｗｔ％を
含有しない組成のＦｅ−Ａｌ−５ｉ系合金膜を有するダ
ミーヘッドを作製し、摩耗量を測定した。

第１表の結果より、添加物９を含有しないＦｅ−Ａｌ−
５ｉ系合金膜の相対摩耗量が１であるのに対し、添加物
９を含有しているＦｅ−ＡＡ−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜の相
対摩耗量は０．８あるいは０．７となっている。従って
、添加物９を含有しているＦａ−Ａｌ−Ｓｉ　−Ｘ系合
金膜の耐摩耗性は向上している。

上記の例では、添加物９として、白金族元素のＲｕｓ　
Ｒｈｓ　Ｐｄ％Ｐｔを単独に使用した場合を示している
が、上記の元素を複数種類同時に使用した場合、あるい
はＩＶａ族元素のＴｉ、Ｚｒｓ　Ｈｆ、Ｖａ族元素のＶ
、Ｎｂｓ　Ｔａ、Ｖｌａ族元素のＭＯ１Ｗ１ＶＩＩａ族
元素のＭｎｘ　Ｔｃ、Ｒｅを単独もしくは複数種類同時
に使用した場合であっても同様に耐摩耗性を向上するこ
とができる。

次に、Ｆｅ−Ａ（１−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜について、耐
食性試験を行った結果を以下に示す。この試験では、Ｆ
ｅ−Ａｌ−５ｔ−Ｘ系合金膜と添加物９を含有しないＦ
ｅ−Ａｊ！−Ｓｉ系合金膜とを室温にて、５％のＮａＣ
ｊ！水溶液に２４時間浸漬し、腐食状態を調べた。

その結果、添加物９を含有しないＦｅ−Ａｌ−５ｉ系合
金膜は、断面の一部にて点状に腐食が生じた。これに対
し、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜は、腐食を生じな
かった。また、表面部の腐食は何れの合金膜においても
生じなかった。この結果より、添加物９を含有するＦｅ
−Ａｌ−Ｓｉ−Ｘ系合金は耐食性が向上しているのが分
かった。

次に、Ｆｅ−Ａｌ１−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜の保磁力につ
いて調べた。この試験ではＦｅ−Ａｆｆｉ−３ｔ−Ｘ系
合金として、添加物９である白金族元素のＲｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｐｔを個々に１ｗｔ％含有するもの、および２ｗ
ｔ％含有するものを作製し、それぞれの保磁力を測定し
た。その結果を第２表に示す。尚、添加物９を含有して
いないＦｅ−Ａｌ−５ｉ系合金膜の保磁力は０．７０　
ｅであった。

第２表の結果から明らかなように、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ−
Ｘ系合金膜が添加物９を１ｗｔ％含有する場合には、そ
の保磁力は、添加物９を含有しないＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系
合金膜の保磁力０．７０　ｅと比較してほとんど増加し
ていない、これに対し、添加’ｍ９を２ｗｔ％含有する
場合には、保磁力が大幅に増加してしまっている。これ
については、添加物９として、ｒｌ／ａ族元素のＴｉｓ
　Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族元素のＶ、Ｎｂ５Ｔａ、Ｖｉａ族
元素のＭｏ、Ｗ、ＶＩＩａ族元素のＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅを
使用した場合にも同様の結果が得られている。従って、
磁気特性を考慮すると、添加物９の含有量は１ｗＬ％と
するのが好ましい、しかしながら、添加物９の含有量を
１ｗｔ％以上としても、磁気ヘッドコア材料としての磁
気特性は十分に備えている。

尚、本実施例においては、添加物９を電子ビーム薄着装
置による電子ビーム蒸着法にて蒸発させているが、これ
に限定されることなく、抵抗加熱方式、あるいは高周波
加熱方式により行ってもよい。また、蒸発源材料８と添
加物９とに個々に対応する電子ビーム発生用フィラメン
ト４・５の設けられた構成となっているが、この電子ビ
ーム発生用フィラメント４・５を１個とし、この１個の
フィラメントから発生される電子ビームを蒸発源材料８
と添加物９とに対して微小時間間隔にて交互に照射させ
る方式とすることも可能である。

一方、磁気ヘッドコア材料の製造には、前述のように、
電子銃としての２個の電子ビーム発生用フィラメント４
・５を使用し、一方の電子ビーム発生用フィラメント４
によりＦｅ、ＡｌおよびＳｌからなる蒸発源材料８を照
射し、他方の電子ビーム発生用フィラメント５により添
加物９を照射して、基板２・・・上にＦｅ、ＡＩ、Ｓｉ
および添加物９を蒸着させ、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ−Ｘ系合
金膜を形成する電子ビーム蒸着法が適している。この蒸
着法によれば、２個の電子ビーム発生用フィラメント４
・５によって蒸着を行うことができるので、製造コスト
の低減を図ることが可能であると共に、添加物９の蒸着
状態を別個に制御し、添加物９を生成合金膜中に均一に
分布させることができる。また、成膜速度が速く、かつ
バッチ処理量を多くとるとこができるので、生産性を高
めることができる。

〔発明の効果〕

請求項第１項の発明に係る磁気へフドコア材料は、以上
のように、膜状に形成され、Ｆｅを主体としてＡｌを２
〜６重量％およびＳｉを７〜１３重量％含むと共に、Ｉ
ＶａＶａ族元素ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族元素のＶ、Ｎｂ
５Ｔａ、Ｖｉａ族元素のＭＯ，Ｗ％ＶＩＩａ族元素のＭ
ｎ、、Ｔｃ、Ｒｅ、白金族元素のＲｕｓ　Ｒｈ５Ｐｄｓ
　Ｏｓｓ　Ｉ　ｒおよびＰｔの群における少なくとも１
種類の元素からなる添加物を含む組成を有している構成
である。

それゆえ、耐摩耗性および耐食性が向上されると共に、
良好な軟磁気特性を備えることができる。

従って、本磁気ヘッドコア材料は、ディジタルオーディ
オ用および高品位ＶＴＲ用等の磁気ヘッド、即ち摩耗性
の高い磁気テープに対して使用され、かつ磁気テープと
磁気ヘッドとの相対速度が速い装置における磁気ヘッド
の材料として好適である。また、高湿度下の使用におい
ても、良好な耐食性を有しているので高い信鯨性を備え
ることができるという効果を奏する。

請求項第２項の発明に係る磁気ヘッドコア材料の製造方
法は、以上のように、真空容器内にて、Ｆｅ、Ａｊ！お
よびＳｉからなる蒸発源材料と添加物とに電子銃の発す
る電子ビームを照射して各材料を基板の表面に蒸着させ
、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ　−添加物系合金膜を基板上に形成
する磁気ヘッドコア材料の製造方法において、上記の蒸
発源材料と添加物とには別個の電子銃にて電子ビームを
照射する構成である。

それゆえ、蒸発源材料と添加物との蒸着には少な（とも
２個の電子銃があればよく、これによって製造装置は安
価なものとなり、製造コストを低減することができる。

また、添加物を独立した電子銃によって蒸着するもので
あるから、添加物固有の蒸着条件に応じて電子銃の出力
を設定し、蒸着状態を制御することが可能となり、生成
合金膜中において、添加物を均一に分布させることがで
きる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図は電子ビーム蒸着装置の構成を示す概略の
説明図、第２図はＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ　−Ｘ系合金膜の膜
厚方向の組成分布を示すグラフ。第３図は耐摩耗性測定
用のダミーヘッドを示す斜視図である。 １は真空ベルジャ（真空容器）、２は基板、３はヒータ
、４・５は電子ビーム発生用フィラメント（電子銃）、
６・７はるつぼ、８は蒸発源材料、９は添加物、１０は
シャッタ、１１は基板、１２はＦｅ−Ａｌ−３ｔ−Ｘ系
合金膜、１３はダミーヘッドである。 第　１　図 特許出願人　　　　　シャープ　株式会社昭妥壬；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、膜状に形成され、Ｆｅを主体としてＡｌを２〜６重
   量％およびＳｉを７〜１３重量％含むと共に、IVａ族元
   素のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族元素のＶ、Ｎｂ、Ｔａ、
   VIａ族元素のＭｏ、Ｗ、VIIａ族元素のＭｎ、Ｔｃ、Ｒ
   ｅ、白金族元素のＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒおよび
   Ｐｔの群における少なくとも１種類の元素からなる添加
   物を含む組成を有していることを特徴とする磁気ヘッド
   コア材料。 ２、真空容器内にて、Ｆｅ、ＡｌおよびＳｉからなる蒸
   発源材料と添加物とに電子銃の発する電子ビームを照射
   して各材料を基板の表面に蒸着させ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
   −添加物系合金膜を基板上に形成する磁気ヘッドコア材
   料の製造方法において、 上記の蒸発源材料と添加物とには別個の電子銃にて電子
   ビームを照射することを特徴とする磁気ヘッドコア材料
   の製造方法。