JPH0312047A - 情報記録用鋼板およびそれを用いる記録方法 - 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） この発明は、機械的強度、耐食性、耐熱性等に優れた金
属材料を母層とする情報記録媒体、特にステンレス鋼を
母層とする情報記録用鋼板とこれを用いた情報記録方法
、に関するものである。

（従来の技術） 近年、キャッシュカード、磁気乗車券などの磁気記録製
品が多く使われるようになってきた。これらの磁気記録
製品は紙やプラスチック基体の表面に、ストライプ状、
または皮膜状に磁性体を形成したものであり、磁性体と
して用いられている材料はＴ　　Ｆｅａｒｓ　、（Ｃｏ
）　７　　Ｐｅｔ’ｓ、Ｒａ０　・６　Ｆｅａｒ３など
であり、基体の上にこれらの材料を貼り合わせ、多くの
場合、さらにその上に保護コートを施す、そして、これ
らの磁気製品では、磁気ヘッドを用いて２値化されたビ
ット情報の記録・読み取りが行われる。

一方、各種の産業分野、例えばメカトロニクスの分野で
位置決めに使用される磁気目盛りも一種の磁性を利用し
た情報媒体である。かかる用途分野では、使用環境を考
慮して耐久性に冨む金属材料を基材とする磁気記録媒体
も提案されている。

例えば、特公昭６２−３２４０７号公報にはレーザーを
使用して成る種の合金（具体的にはＦｅ２５χ−Ｎ＋７
５χ合金）を局部的に熱処理することにより磁区を書き
込む方法が提案されている。

前記のキャッシュカードのような磁気カード製品では、
偽造、改ざんなどの犯罪の防止、および破損や情報消失
によるトラブルの防止が課題とされており、耐久性、耐
湿性、外部磁場に対する安定性等の技術的問題が顕在化
しつつある。

一方、産業分野で使われる磁気目盛りは、機械的強度、
耐摩耗性、耐腐食性に優れる信顛性の高いものでなけれ
ばならない０本発明者らの一人は、特に産業用に好適な
磁気目盛りとして、加工誘起マルテンサイト組織の基材
を用い、その一部を溶融させることによって金属組織を
変えて非磁性化した磁気目盛りを提案した（特開昭６２
−８３６２０号）。

その発明の磁気目盛りは、製造が容易で安価であり、し
かも高いＳ／Ｎが得られる。しかし、板材では十分な加
工誘起マルテンサイトを得にくいこと、レーザービーム
による溶融部の幅がミリメートルオーダーであり、情報
密度が低過ぎること、板材の場合、熱変形が顕著となる
ことなどから、キャッシュカードのような情報カードと
しての機能を持たせることは困難である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、日常一般用あるいは産業用としての従
来の磁気記録媒体の欠点を克服し、耐熱性、耐久性に優
れ、外部磁場による情報消失が起こり難い新たな情報記
録媒体と、それを用いた情報記録方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 先に述べた特開昭６２−８３６２０号公報記載の磁気目
盛りは、加工誘起マルテンサイトを析出させたオーステ
ナイト系ステンレス鋼を基材に用いるものである。とこ
ろが、板材の場合には棒材を製造する場合に比べ、加工
誘起によるマルテンサイト化率のコントロールが困難で
あり、安定した磁気特性を得ることが難しい、これは一
般に、通常の鋼板製造プロセスが熱間圧延、冷間圧延、
コイル巻き取り等の複雑な工程からなること、及びオー
ステナイト系ステンレス鋼自体、後述の第３図に示す５
ｃｈａｅｆｆｌｅｒの図からも明らかなように、組織が
不安定な領域にあることから加工誘起マルテンサイトを
再現性良く得ることが難しいためである。

そこで、本発明者らは情報パターンを記録する強磁性部
と非磁性部の形成において、強磁性部に適した金属組織
として、加工誘起マルテンサイトが一部析出したオース
テナイト系ステンレス鋼よりも安定に強磁性が得られる
フェライト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼を用
いることに着想した。ところが、これらの強磁性ステン
レス鋼は、そのまま局部的に溶融させても非磁性にはな
らない、非磁性化するためには、その部分がオーステナ
イト組織になるような化学組成をもっていることが必要
である。かかる観点からなされた本発明は、まず、下記
の情報記録用複層鋼板をその要旨とする。

ｒＣｒを９〜２０重量％含有する強磁性のフェライト系
ステンレス鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼の母
層と、その少なくとも片面を覆うニッケルの表層とから
成る情報記録用複層鋼板」そしてまた、本発明は上記の
鋼板を用いて、「その表面に高密度エネルギービームを
情報パターンに従って照射し、表層および母層の一部を
溶融させて合金化した後凝固させて非磁性のオーステナ
イト組織とし、表面に強磁性部と非磁性部からなる情報
パターンを記録することを特徴とする情報記録方法」を
要旨とする。

第１図は、本発明の複層鋼板とそれを用いた情報記録方
法の原理を説明する図である。

第１図（ａ）は、複層鋼板の断面拡大図で、１がフェラ
イト系またはマルテンサイト系のステンレス鋼からなる
強磁性の母層である。２はその上に形成されてニッケル
層（以下、Ｎｉ層と記す）である、このＮｉ層は、めっ
き、蒸着、圧延クラッド法など任意の方法で形成させる
ことができる。

第１図（ｂ）は、複層鋼板表面の一部を溶解させて、母
層１とＮｉ層２とが溶は合った合金（オーステナイト系
ステンレス鋼の組成となる）を形成させた図である。溶
融部３と記しているのがその部分で、この部分だけが非
磁性になる。つまり、溶融部３を定められた大きさおよ
び分布で形成させることによって、必要な情報が仮の表
面に記録されることになる。

第１図（ｃ）は、記録された情報を磁気へラド４を走査
して読み取る状態を示している。

なお、板の両面に記録する必要がある場合には、Ｎｉ層
２を母層ｌの両面に形成しておき、上記のとおりに処理
すればよい。

記録処理の終わった後のＮｉ層はもはや不必要である。

この層は敢えて除去しなくてもよいが、特にこの鋼板を
苛酷な環境に用いる場合、Ｎｉ層がはがれて外観を損な
ったり、表面の粗度が大きくなって読み取りの精度が低
下することがあるから、情報記録後、Ｎｉ層を除去する
のが望ましい。

第１図に示したように、強磁性のフェライト系またはマ
ルテンサイト系ステンレス鋼の母層の表面に予めＮｉ層
を形成しておき、必要な部分だけを局部的に溶融するの
が本発明方法の特徴である。

従って、その溶融操作には、微小部分を精度よく溶かす
ことのできる方法を選ばなければならない。

この目的には、レーザービーム、電子ビームなどの高エ
ネルギー密度ビームが適する。特に、真空装置を必要と
しないレーザービームの利用が実際的である。

高エネルギー密度ビームを照射し、母層とＮｉ層を溶融
し合金化させたとき、その溶融部がオーステナイト系ス
テンレスの組成になるようにしなければならない、そう
するためには、母層の成分、Ｎｉ層の厚さとともに、溶
は込み形状、溶は込み深さ、即ち、ビームの照射条件を
適正に選ぶ必要がある。また、磁気ヘッド等による読み
取りが容品に行えるように表面の平坦度を確保すること
も重要である。以下、これらの点について、詳しく述べ
る。

（作用） まず、母層のクロム（Ｃ「）の含有量を９〜２０％（本
明細書において％は全で重量％を意味する）とした理由
について述べる。高エネルギー密度ビーム照射によるＮ
ｉ層との合金化において、最も少ない重量でオーステナ
イトｍｓａとなり、非磁性を示す鋼のＣｒ量は１４〜１
８％であるが、Ｎｉ層をある程度厚くすればＣｒの含有
量が６〜１４％程度の安価なマルテンサイト系ステンレ
ス鋼との合金化によっても非磁性の溶融部が得られる。

一方、Ｎｉ量としては最終的に溶融部に８〜１０数％含
まれればオーステナイト組織となる。従って、もともと
の母層のＣｒ１ｌは合金化により希釈されるため、母層
のＣｒ量は９〜２０％が適正範囲となる。

母層の組織は強磁性であることが必要なため、母層はＣ
ｒ量が９〜２０％のフェライト系ステンレス鋼または、
マルテンサイト系ステンレス鋼とするのである。

次に、高エネルギー密度ビームを照射して局部的に溶融
−合金化を行わせる望ましい条件は下記のとおりである
。

高エネルギー密度ビームのパワー密度は、ｌ×１０Ｓ〜
ｔｘｔｏ−へＩＩ茎とするのが望ましい、パワー密度が
ｌ×１０５〜１．０’ｗ八■１より小さいと、１層の溶
融が安定して得られない、一方、Ｉ　×１０５〜１．０
’ｗ／ｃ■２より大きいと、Ｎｉ層が飛散、あるいは蒸
発しがちで、合金化が難しく、また、凝固後の表面粗さ
がＲ■ａｘで５μｍ〜１０μｍに達してしまい、＆ｉ気
ヘッドによる正常な読み取りが困難になる。ビーム径は
３００μ閤以下が望ましい、それは、情報カードとして
記録密度を高めるため、および上記のパワー密度を容品
に得るために、ビーム径をできるだけ絞る必要があるか
らである。

第２図は、第１図（ｂ）の溶融部近傍を拡大して示した
ものである。同図において、Ｎｉ層の厚みをｔ（μｍ）
とすれば、ｔのばらつきは２μｍ以下とするのが望まし
い、即ち、平均厚みをｔとすれば、１−１±６となるが
、このδが１μｍ以下であることが望ましい。

また、Ｎｉ層表面のＲｗｘａｘ　　（μ麟）で表わされ
る粗さは２μ嘗以下に抑えるのが望ましい、Ｎ１層の厚
みｔ（μ膳）のばらつき及び表面粗さＲｅ１ａｘを２μ
ｍを超える場合は、高密度エネルギービームによる溶融
の際、ビームの出力安定性が良好であっても、厚みのば
らつきや粗さが大きい場所で溶融部のＮｉ量が変動し、
磁気特性が変化するからである。

同じく第２図の溶融部３の平均溶は込み深さＤは、上記
のＮｉ層厚みｔと母層のＮｉ当量（Ｎｉｅｑｔ　下記０
式）およびＣｒ当量（Ｃｒｅｑ＋下記■式）との関係で
、下記の（３）式および（４）式を満足させるのが好ま
しい。

Ｎ１ｅｑ　（χ）＝χ旧＋３０×χｃ＋ｏ、ｓｘχＭｎ
−■Ｃｒｅｑ　（χ）＝χＣｒ＋χＭｏ＋１．５Ｘχｓ
ｉ＋ｏ、ｓｘχＮｂ　−・・■（χは重量％を示す、） なお、平均）容は込み深さは、次のようにして！佳定で
きる。即ち、第２図で、 ＤＨ：最大溶は込み深さ（μ＋ｓ） とすれば、平均溶は込み深さＤ（μｍ）は、Ｄ＝ＡＸＤ
、　　となる。

ここで、Ａは溶融部断面形状による係数で、溶融部断面
が完全に矩形断面ならＡ＝１．０　　三角形断面ならＡ
＝０．５である。実際の断面形状はこの中間であるから
、Ａは通常０．６〜０．９の範囲になる。

上記のような平均溶は込み深さと、ＬおよびＣｒ当量、
Ｎｉ当量との関係式は、溶融部のオーステナイト化率を
コントロールし、Ｓ／Ｎ比が良好な記録部が得られるよ
うな条件を究明して求められたものである。この範囲を
５ｃｈａｆｆｌｅｒ線図（日刊工業新聞社「ステンレス
鋼便覧」より）の上に図示したのが第３図である。第３
図の斜線の領域が安定したオーステナイト組織かえられ
る領域で、そのＣｒ当量と旧当量が得られるように、前
記（３）式および（４）式を満足させるのが望ましいの
である。

（実施例） フェライト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼の組
成を持つ各種の母層（板厚：　１．０　＋ｎ＋）の片側
表面に種々の方法でＮｉ層を形成した。その表面に高エ
ネルギー密度ビームを照射して、局部的に溶融合金化さ
せた。

第１表に母層の組成、Ｘ４層の形成手段とその厚み、お
よびビーム照射条件を示す。

第２表に、第１表の条件で形成された溶融部の形状、そ
の組成、およびインダクテイブセンサー方式で９００ｋ
ｌｌｚの高周波を印加し、ｉｕｉ誘導による磁束を検出
したときのＳ／Ｎ比を示した。

第２表のＮ（Ｌ　ｌ〜３は、フェライト系ステンレスの
母層にメツキ、クラッド、接着により１層を形成させた
もので、いずれも適切な加工条件により、高いＳ／Ｎ比
で読み取りができた。同じく石４．５は、マルテンサイ
ト系ステンレスを母層とするもので、同様にＳ／Ｎ比の
良好な書き込み、読み取りができている。

阻６は、Ｎｉ層の表面にシッットブラスト加工を行って
Ｒｍａｘ　３μｍの表面粗さを付与したものである。こ
の例ではＮｉ層と母層との希釈率がばらつくとともに、
磁気ヘッドと表面の間隙の変動が大き過ぎ、計測が困難
となる。

阻７は、Ｎｉめっき前の母層表面をシｑットブラスト加
工して、Ｒ＋ｍａｙ　４μ園の粗さを与えてからＮｉを
めっきし、その後めっき面をパフ研磨してＲ１ｅａχ１
μｍに仕上げたものである。この例は、Ｎ１層の厚みに
過大なばらつきがあるため、Ｎ［Ｌ６と同様に希釈率が
ばらつくことから、溶融部の非磁性化が十分に起こらず
、Ｓ／Ｎ比が悪化した。

Ｎａ８は、メッキ厚に対し溶は込みが太きくＳｔ当量が
適正範囲に達せず、Ｓ／Ｎ比が悪化している。

これら阻６〜８のようなものでもデータの検出とその処
理を適切に行えば十分に使用可能であるが、実用的には
、Ｎ１１ｌ〜５のように、先に望ましい条件として記載
した条件で作製したもののほうがよい。

（発明の効果） 本発明の情報記録鋼板は、フェライト系またはマルテン
サイト系ステンレス鋼という、比較的安価な材料を母層
とし、その表面にＮｉ層を形成させるという簡易な方法
で製造できる。しかも、これに情報を記録するのは、レ
ーザービーム等を用いて容易に、かつ精度よく行うこと
ができる。材料の性質上、および情報記録の原理上、本
発明によって得られる記録媒体は耐食性および耐熱性に
優れ、外部からの影響で記録が失われる可能性が小さい
０例えば、従来のプラスチックスを基板とする磁気カー
ドは１００℃程度の温度に１０分も曝されると記録が破
壊されてしまうが、本発明のものは５００°Ｃ程度の温
度まで十分に耐えることができる。

本発明の情報記録鋼板および記録方法は、キャッシュカ
ードのような日常使用する磁気記録体および各種産業分
野で用いる磁気目盛り等に広く活用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気記録鋼材の基本概念を説明する図
で、（ａ）が母層にＮｉ層を形成させた状態の断面図、
（ｂ）がこれに局部的に溶融部（非磁性部）を形成させ
た断面図、（ｃ）が記録検出方法を示す図である。 第２図は、溶融部の拡大断面図である。 第３図は、Ｎｉ当量およびクロム当量と金属学的＆ｌ１
ｗ１との関係を示す図である。 甫　１　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒを９〜２０重量％含有する強磁性のフェライ
   ト系ステンレス鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼
   の母層と、その少なくとも片面を覆うニッケルの表層と
   から成る情報記録用複層鋼板。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の鋼板に高密度エネル
   ギービームを情報パターンに従って照射し、表層および
   母層の一部を溶融させて合金化した後凝固させて非磁性
   のオーステナイト組織とし、表面に強磁性部と非磁性部
   からなる情報パターンを記録することを特徴とする情報
   記録方法。
3. （３）高エネルギー密度ビームの照射を、集光ビーム径
   ３００μｍ以下、パワー密度１．０×１０＾５〜１．０
   ×１０＾７ｗ／ｃｍ＾２のビームを用いて行う特許請求
   の範囲第２項記載の情報記録方法。
4. （４）ニッケル層厚みを（μｍ）のばらつき及び表面粗
   さＲｍａｘを２μｍ以下とし、かつ下記（１）式および
   （２）式で定義される母層のＮｉ当量およびＣｒ当量に
   対し、平均溶け込み深さ＠Ｄ＠（μｍ）を下記（３）式
   および（４）式を満たすように高エネルギー密度ビーム
   を照射する特許請求の範囲第２項または第３項記載の情
   報記録方法。 Ｎｉ当量（Ｎｉｅｑ、％）＝％Ｎｉ＋３０×％Ｃ＋０．
   ５×％Ｍｎ…（１）Ｃｒ当量（Ｃｒｅｑ、％）＝％Ｃｒ
   ＋％Ｍｏ＋１．５×％Ｓｉ＋０．５×％Ｎｂ…（２）（
   ％は重量％を示す。） ｛（＠Ｄ＠−ι）・Ｍｉｅｑ＋１００×ι｝／＠Ｄ＠≧
   ０．６１×｛（＠Ｄ＠−ι）・Ｃｒｅｑ）／＠Ｄ＠｝−
   ６．１…（３）