JPH04120233A - ニッケル鉄系材料 - 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、とくに高周波特性に優れた軟磁性を有するニ
ッケル鉄系材料に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、オーディオあるいはＶＴＲ（ビデオテープレコ
ーダ）の磁気ヘッドには、その感度を高めるために、イ
ンダクタンス透磁率の高い軟磁性材料（好ましくは２０
００以上）が必要とされるが、このような軟質磁性材料
としては、従来よりニッケル鉄合金が多用されてきた。

しかしながら、インダクタンス透磁率の高いニッケル鉄
合金を得るためには、ニッケルと鉄とを溶製した後、こ
れを急冷する必要があった。けだし、ニッケル鉄合金を
溶製後に徐冷すると、Ｎｉ５Ｐｅからなる規則相が生成
され、この規則相によって結晶磁気異方性あるいは磁歪
が大きくなり、インダクタンス透磁率が低下するからで
ある。このたぬ、上記ニッケル鉄合金の製造装置に冷却
装置を設ける必要があリ、かつ作業工数が増え、製造コ
ストが高くなるといった問題があった。

そこで、近年、モリブデンが規則相の生成ないし成長を
抑制する効果をもつことに着目して、ニブケル鉄合金に
モリブデンを５ｗｔ％程度添加したニッケル鉄モリブデ
ン合金が、軟磁性材料として用いられている。このよう
なニッケル鉄モリブデン合金においては、溶製後にこれ
を徐冷した場合でも、規則相の生成が抑制され、このた
め結晶磁気異方性及び磁歪が小さくなり、高いインダク
タンス透磁率が得られるといった利点がある。例えば、
薄膜形状のニッケル鉄モリブデン合金では、周波数ＩＭ
Ｈ２％励磁磁場１０ｍ０ｅの環境下で、２０００以上の
高いインダクタンス透磁率が得られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記ニッケル鉄モリブデン合金において
は、飽和磁化（最大磁束密度）が小さくなるといった問
題がある。これは、第１には非磁性体であるモリブデン
を添加するからであり、第２にはニッケル・鉄・モリブ
デンの３成分系においては、インダクタンス透磁率が高
くなる領域が、飽和磁化の小さいニッケルの含有率が高
い側にずれるからである。

そして、このように飽和磁化が小さいニッケル鉄モリブ
デン合金（軟磁性材料）がオーディオ用あるいはＶＴＲ
用の磁気ヘッドに用いられた場合、磁気ヘッドの最大出
力が小さくなり、例えば磁気記録媒体の消磁を十分に行
なうことができない場合が生じるなどといった不具合が
生じる。また、近年、高密度記録化の要求から用いられ
るようになったメタルテープでは、その保磁力が非常に
高いので（例えば１０００エルステッド以上）、メタル
テープ用の磁気ヘッドに用いられる軟磁性材料にはとく
に大きな飽和磁化（好ましくは８０ｅｍｕ／９以上）が
要求される。

そこで、本願発明者らは、上記不具合を解消し、高いイ
ンダクタンス透磁率（好ましくは２０００以上）と大き
な飽和磁化（好ましくは８０ｅｓｕ／９以上）とを兼ね
倫えた軟磁性材料を提供することを目的として、ニッケ
ル鉄系合金をベースとする軟磁性材料の開発研究を行な
った。その結果、本願発明者らは、ニッケル鉄系合金に
適量のハフニウムを添加すれば、合金の結晶粒が微細化
され、結晶磁気異方性と磁歪とがともに小さくなり、高
いインダクタンス透磁率が得られ、さらにインダクタン
ス透磁率が高くなる領域が、鉄含有率が高い側に移行す
るといった事実を発見した。

［課題を解決するための手段］ このような事実に着目して、本願発明者らは、種々の組
成のニッケル鉄ハフニウム合金について磁気特性の測定
実験を行ない、この測定実験結果に基づいて、基本的に
は次の条件を満たすような発明を構成した。

■高いインダクタンス透磁率、好ましくは２０００以上
のインダクタンス透磁率が得られること。

■大きな飽和磁化、好ましくは８０ｅｓｕ／９以上の飽
和磁化が得られること。

すなわち、第１の発明は、本願発明者らが発見したハフ
ニウムの基本的な添加効果に基づき、ニッケル鉄系合金
に所定量のハフニウムを添加してなるニッケル鉄系材料
を提供する。

第２の発明は、ハフニウム含有率が１０重量パーセント
未満の領域ではインダクタンス透磁率が低（なるといっ
た実験結果に基づき、第１の発明のニッケル鉄系材料に
おいて、ニッケル含有率と鉄含有率の合計が８８重量パ
ーセントから９０重量パーセントまでの範囲内であり、
ハフニウム含有率が１０重量パーセントから１２重量パ
ーセントまでの範囲内であることを特徴とするニッケル
鉄系材料を提供する。

第３の発明は、インダクタンス透磁率が２０００以上と
なる領域がハフニウム含有率ｌＯ〜１２重量パーセント
の範囲内であり、かつ飽和磁化が８０ｅＩｌｕ／ｇ以上
となる領域が鉄含有率１４重量パーセント以上であると
いった実験結果に基づき、第１の発明のニッケル鉄系材
料において、ニッケル含有率が７２重量パーセントから
７６重量パーセントまでの範囲内であり、鉄含有率が１
４重量パーセントから１６重量パーセントまでの範囲内
であり、ハフニウム含有率が１０重量パーセントから１
２重量パーセントまでの範囲内であることを特徴とする
ニッケル鉄系材料を提供する。

［発明の作用・効果］ 請求項１の発明によれば、ニッケル鉄合金にハフニウム
が添加されるので、合金の結晶粒が微細化され、結晶磁
気異方性と磁歪とがともに小さくなり、インダクタンス
透磁率が高められる。また、インダクタンス透磁率が高
くなる領域が、鉄含有率が高い側に移行する。このため
、高いインダクタンス透磁率が得られるように３成分を
設定すれば、自然に鉄含有率が高くなる。そして、鉄は
飽和磁化が非常に大きいので、上記ニッケル鉄系材料の
飽和磁化も大きくなる。したがって、高いインダクタン
ス透磁率と大きな飽和磁化とを兼ね備えた軟磁性材料を
得ることができる。

請求項２の発明によれば、基本的には請求項１の発明と
同様の効果が得られる。さらに、実験結果に基づいて、
ハフニウム含有率を、インダクタンス透磁率がとくに高
くなる領域内に設定しているので、とくに高いインダク
タンス透磁率と大きな飽和磁化とを兼ね備えた軟磁性材
料を得ることができる。

請求項３の発明によれば、基本的には請求項１の発明と
同様の効果が得られる。さらに実験結果に基づいて、ニ
ッケル含有率と鉄含有率とハフニウム含有率とを、夫々
、インダクタンス透磁率が最も高くなり（２０００以上
）、かつ飽和磁化がとくに大きくなる（８０ｅｍｕ／９
以上）領域内に設定しているので、極めて高いインダク
タンス透磁率と極めて大きな飽和磁化とを兼ね備えた軟
磁性材料を得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

本願発明者らは、本発明にかかるニッケル鉄系材料、す
なわちニッケルと鉄とハフニウムの３成分からなる合金
のサンプルを、各成分の含有率を種々変えて多数作製し
、これらのサンプルの磁気特性を測定し、本発明にかか
るニッケル鉄系材料が、高いインダクタンス透磁率と大
きな飽和磁化とを兼ね備え、かつ保磁力が低くなった、
極めて優れた軟磁性材料であることを確認した。以下、
これを説明する。

各サンプルは、通常のＲＦスパッタ法、すなわち減圧ア
ルゴン雰囲気下で、ターゲットに陰電圧を印加し、基板
に陽電圧を印加し、Ａｒ＋がターゲットに衝突するとき
にターゲットからはじき出される金属粒子を基板上に堆
積させるといった方法で作製した。具体的には、ターゲ
ットとして、アーク溶解炉を用いて溶製されたニッケル
鉄合金にッケル含有率７５〜９０ｗｔ％）上にハフニウ
ムチップ（純度９８％）を配置した複合ターゲットを用
い、基板上にニッケルと鉄とハフニウムとからなる磁性
膜を形成するといった方法で、各サンプルを作製した。

なお、スパッタ条件は次のとおりである。

■予備排気・・・・・　６．０Ｘ１０−’Ｐａ■Ａｒガ
ス圧・・・・０．７Ｐａ ■入力電力・・・・・２００Ｗ ■基板・・・・・・・・・・・・ガラス（間接水冷）■
膜厚・・・・・・・・・・・・約１．５μ真なお、この
ようなスパッタ法ではなく、他の方法例えば液体急冷法
あるいは真空蒸着法で、サンプルを作製してもよい。

このようにして作製された各サンプルについて、組成、
構造、飽和磁化σＳ及びインダクタンス透磁率μを測定
した。なお、これらの測定方法は次のとおりである。

■組成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ＥＰＭＡ■構造・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ＸＲＤ■飽和磁化・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ＶＳＭ■インダク
タンス透磁率・・・インピーダンスアナライザ これらの測定結果に基づき、本発明にかかるニッケル鉄
系材料にッケル鉄ハフニウム合金）の、飽和磁化σ６の
組成に対する特性を求めた結果を第１図に示し、インダ
クタンス透磁率μ（周波数１Ｍ　Ｈｚ、励磁磁場１０ｍ
０ｅ）の組成に対する特性を求めた結果を第２図に示す
。また、比較のため、従来から用いられているニッケル
鉄モリブデン合金の、飽和磁化σ６の組成に対する特性
を第３図に示し、インダクタンス透磁率μ（周波数ＩＭ
Ｈｚ。

励磁磁場１０ｍ０ｅ）の組成に対する特性を第４図に示
す。

前記したとおり、軟磁性材料に対しては、インダクタン
ス透磁率μが２０００以上であり、飽和磁化σ６が８０
ｅｍｕ／９以上であることが要求されるが、第２図から
明らかなように、本発明にかかるニッケル鉄系材料にお
いては、実質的に、ニッケル含有率が７２〜７６ｖｔ％
であり、鉄含有率が１４〜１６ｗｔ％であり、かつハフ
ニウム含有率が１０〜１２ｗｔ％である領域では、２０
００以上の高いインダクタンス透磁率が得られている。

これは、前記したとおり、ハフニウムを添加することに
よって、合金の結晶粒が微細化され、結晶磁気異方性と
磁歪とがともに小さくなるからである。

したがって、かかる領域内でニッケル鉄系材料を作製す
れば、極めて高いインダクタンス透磁率を有する軟磁性
材料が得られる。

一方、従来から用いられているニッケル鉄モリブデン合
金では、第４図から明らかなように、インダクタンス透
磁率μが２０００以上となる領域は存在するが、この領
域は、実質的に、ニッケル含有率が８６〜８８ｖｔ％で
あり、鉄含有率が６〜９ｄ％であり、かつモリブデン含
有率が４〜７ｗｔ％である。したがって、本発明にかか
るニッケル鉄系材料では、２０００以上のインダクタン
ス透磁率が得られる領域が、従来のものより、鉄含有率
が高い側に大幅にずれていることがわかる。このため、
本発明にかかるニッケル鉄系材料では、鉄含有率が高い
分、飽和磁化σＳが大きくなる。

すなわち、本発明にかかるニッケル鉄系材料においては
、第１図から明らかなように、インダクタンス透磁率μ
が２０００以上となる領域Ａでは、飽和磁化σ６が非常
に大きく、８０〜８７ｅｍｕ／９となっている。これに
対して、第３図から明らかなように、従来から用いられ
ているニッケル鉄モリブデン合金においては、インダク
タンス透磁率μが２０００以上となる領域Ｂでは、飽和
磁化σＳが４０〜５０ｅＩｌｌｕ／９である。したがっ
て、本発明によれば、従来のものに比較して、インダク
タンス透磁率μを２０００以上の高水準に保持しつつ、
飽和磁化σＳを約２倍に高められることがわかる。

以上、本発明によれば、高いインダクタンス透磁率（２
０００以上）と大きい飽和磁化（８０ｅ■Ｕ／９以上）
とを兼ね備えたニッケル鉄系材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるニッケル鉄系材料の、飽和磁
化の組成に対する特性を示す図である。 第２図は、本発明にかかるニッケル鉄系材料の、インダ
クタンス透磁率の組成に対する特性を示す図である。 第３図は、従来から用いられているニッケル鉄モリブデ
ン合金の、飽和磁化の組成に対する特性を示す図である
。 第４図は、従来から用いられているニッケル鉄モリブデ
ン合金の、インダクタンス透磁率の組成に対する特性を
示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル鉄系合金に所定量のハフニウムを添加し
   てなるニッケル鉄系材料。
2. （２）請求項１に記載されたニッケル鉄系材料において
   、 ニッケル含有率と鉄含有率の合計が８８重量パーセント
   から９０重量パーセントまでの範囲内であり、ハフニウ
   ム含有率が１０重量パーセントから１２重量パーセント
   までの範囲内であることを特徴とするニッケル鉄系材料
   。
3. （３）請求項１に記載されたニッケル鉄系材料において
   、 ニッケル含有率が７２重量パーセントから７６重量パー
   セントまでの範囲内であり、鉄含有率が１４重量パーセ
   ントから１６重量パーセントまでの範囲内であり、ハフ
   ニウム含有率が１０重量パーセントから１２重量パーセ
   ントまでの範囲内であることを特徴とするニッケル鉄系
   材料。