JPS63100147A - 蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金 - 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］ 本発明は蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金に係り、特にその高透
磁率を利用したヘッド材や磁気記録材料の下地材料とし
て用いられる薄膜の製造に好適な蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基
合金に関する。

［従来の技術］ 非磁性基板上に磁性合金薄膜を形成した磁気記録材料は
周知である。

この磁気記録材料の薄膜を製造する方法としては、スパ
ッタリングや真空蒸着、イオンブレーティング等の蒸着
法が広く用いられている。

特にスパッタリング法は、均一な内部組成で一定の合金
元素を含んだターゲツト材が得られさえすれば、スパッ
タリング装置内の圧力をコントロールしながら組成的に
均一な薄膜を得ることができる点で有利である。

磁性合金薄膜を形成する強磁性合金としては、ニッケル
合金、コバルト合金、鉄合金などが従来より用いられて
いるが、これらのうち、Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、透磁率が
大きいことから種々のものが実用されている。例えばＮ
　１−Ｆｅ系の３５〜９０％Ｎｉ合金は高い透磁率を有
する合金という意味でパーマロイ（Ｐｅｍａｌｌｏｙ）
と称され、特に７０〜８０％Ｎｉ合金はパーマロイＡ　
（ＰＡ）と称し、弱磁場で初透磁率μ０、最大透磁率μ
ｍが大きい。特に近年は薄膜ヘッドと共に、垂直磁気記
録材料の下地材として注目されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来より用いられている磁性合金について種々検討を重
ねたところ、酸素、窒素、硫黄、炭素、その他金属酸化
物等の介在物が比較的多量に含まれており、得られる薄
膜の磁気特性に多大な悪影響をもたらすことが認められ
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の実情に鑑み、不純物含有量の少ない
高特性磁性薄膜を安定かつ効率的に得ることができる蒸
着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金を提供するべくなされたもので
あって、 Ｎｉ３５〜８５重量％、Ａｎ１重量％以下、Ｃａ及び／
又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、０３０ｐｐｍ以下、８３０
ｐｐｍ以下を含有し、残部が実質的にＦｅであることを
特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金、 及び Ｎｉ３５〜８５重量％、Ａ２１重量％以下、Ｔｉ１重量
％以下、Ｃａ及び／又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、０３０
ｐｐｍ以下、ＮＮ３０ｐｐ以下を含有し、残部が実質的
にＦ’　ｅであることを特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基
合金、 を要旨とするものである。

即ち、本発明者は、蒸着用合金の不純物に起因する問題
を解決し、高特性磁性薄膜を得るべく、鋭意検討を重ね
た結果、蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金中に、特定量のＣａ及
び／又はＭｇと、Ａｌ２．あるいはＡｎ及びＴｉとを含
有させることにより、不純物含有量の少ない合金が得ら
れ、しかもＣａ及び／又はＭｇとＡｌ２及び／又はＴｉ
とによるゲッタ作用により、蒸着雰囲気中のガス成分を
も低減し、極めて高純度で高特性の磁性薄膜を得ること
ができることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において、「％」は「重量％」を表すも
のである。

本発明の蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金は、真空蒸着あるい
はスパッタリング、イオンブレーティング等の蒸着用材
料として用いられ、磁性薄膜の製造等に利用されるもの
であって、その組成は、下記の通りである。

Ｎｉ　：３５〜８５％ Ｆｅ：残部 Ａ１：１％以下 Ｔｉ：含有せず（第１の発明）あるいは１％以下（第２
の発明） Ｃａ及び／又はＭｇ　：　３００ｐｐｍ以下０　　：３
０ｐｐｍ以下 Ｎ　　：３０ｐｐｍ 以下に本発明の合金組成の限定理由について説明する。

本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金において、Ｎｉは３５
〜８５％とする。これは、この範囲のＮｉ含有率にて、
極めて高い透磁率が得られるためであって、好ましいＮ
ｉ含有率は７０〜８５％、特に７８．５％とすることに
より、著しく高い透磁率が得られる。

Ａｉ及びＴｉは、合金の溶製を行なう際に、Ｃａ、Ｍｇ
と共に合金の清浄化に作用し、また蒸着雰囲気中にてガ
ス成分を捕捉するゲッタ作用を有する。ただし、Ａ１１
％Ｔｉはその量があまりに多過ぎ、合金特性に影響を及
ぼす量であっては好ましくなく、このため本発明におい
ては、各々１％以下とする。当然のことながら、Ａｆｌ
、Ｔｉは、その量があまりに少な過ぎると上記清浄化作
用及びゲッタ作用による十分な効果が得られない。本発
明においては、Ａｌ０．００５〜０．　５％、あるいは
、Ａｕｇ、００５〜０．５％及びＴｉ０．５％以下、よ
り好ましくはＡｌ１ｇ、０５〜０．２％、あルイは、Ａ
ｆｔ、０５〜０．２％及びＴｉ０．２％以下とするのが
望ましい。なお、Ａｌ２又はＴｉは、固溶Ａ１又は固溶
Ｔｉの形態で合金中に存在することにより、本発明の効
果を奏するものであるので、Ａｌ２又はＴｉの存在形態
は固溶状態であることが重要である。

Ｃａ、Ｍｇは前述の如＜Ａｉ及び／又はＴｉと共に合金
の清浄化に作用し、またゲッタ作用を奏する。Ｃａ及び
Ｍｇは、その含有量があまりに多過ぎると合金特性に影
響を及ぼし、また、金属間化合物の析出により合金を脆
くすることがある。

このため、本発明においてはＣａ及び／又はＭｇの含有
量は３００ｐｐｍ以下とする。一方、Ｃａ及び／又はＭ
ｇの含有量は少な過ぎてもＣａ。

Ｍｇによる十分な清浄化作用及びゲッタ作用が現れない
。このようなことから、Ｃａ％Ｍｇ含有量は、各々、５
〜１１００ｐｐの範囲、好ましくは各々１０〜５０ｐｐ
ｍの範囲とするのが好ましい、なお、ＣａはＣａＯない
しＣａ０−ＡｆＬ２０３の形態では本発明の効果は奏し
得す、同様に、ＭｇはＭｇＯの形態では本発明の効果を
臭し得ないことから、合金中のＣａ、Ｍｇの存在形態は
金属Ｃａ、金属Ｍｇであることが重要である。

合金中のＯ，Ｎの量が多いと、蒸着に使用した際に、蒸
着雰囲気の真空度を悪化させたり、また良好な蒸着が行
なえず、高特性の磁性薄膜が得られない。このため、合
金中の０含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐ
ｍ以下、Ｎ含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐ
ｐｍ以下とする。

なお、本発明において、Ｓｔ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等の不純物
が合金中に不可避的に含有されるのは、特に問題とはな
らないが、上述したことと同様の理由から、本発明にお
いて、合金中の他の不純物はできるだけ少なくするのが
良く、例えば、Ｓｉ含有量は０．１％以下、Ｍｎ含有量
は０．０５％以下、Ｐ含有量は５０ｐｐｍ以下、Ｓ含有
量は１０ｐｐｍ以下とするのが好ましい。

このような本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、例えば
、以下に説明する方法に従って製造することができる。

即ち、まず、合金化のためのＮｉ、Ｆｅ。

Ａ１、場合により更にＴｉの金属又は合金材料を、内面
がＣａＯ質耐火材で構成された容器中で、真空又はアル
ゴン等の不活性ガス：囲気等の非酸化性雰囲気にて、常
法例えば高周波あるいは低周波誘導加熱法等で加熱して
溶解することにより、所望の組成の合金溶湯を得る。

本発明において、用いられる容器の内面を構成するＣａ
Ｏ質耐火材としては、カルシア（Ｃａｂ）、ラルナイト
（安定化２ＣａＯ−３ｉＯ２）、メルウィナイト（３Ｃ
ａＯ−Ｍｇ０・２Ｓｉ０２）、アノルサイト（ＣａＯ・
Ａｊ２２０３　・２ＳｉＯ２）ならびにＣａＯを富化し
たドロマイト等が挙げられるが、特に、電融カルシアが
好適である。

このようなカルシア質炉材は、そのＣａＯ含有率が４０
％以上、特に６０％以上のものが好ましい。

ＣａＯは高融点であると共に、高温で極めて安定であり
、溶製にあたり、金属酸化物を生成して溶湯を不純物に
より汚染することがなく、高清浄な溶湯を得ることが可
能とされる。

特に、ＣａＯ含有量の高いＣａＯ質耐火材で内面が構成
された容器を用いた場合には、脱ｏ１脱Ｓ１脱介在物等
の精錬作用も奏され、極めて有利である。

しかも、溶湯中にＡｊ２あるいはＡλ及びＴｉが存在す
るため、溶湯中の脱０１脱Ｓが行なわれ、これに伴って
脱Ｎも起こる。また、炉壁材のＣａＯとＡｎとの反応に
より溶湯中へのＣａの溶出もおこる。即ち、Ａｎは溶湯
中のＯ及び炉壁のＣａＯと溶湯中のＳと反応して Ｃａ　　Ｏ＋　　Ｓ　　−Ｃａ　　Ｓ　　＋　　０とな
って生じたＯと反応して、 ２ＡＪ２＋３Ｏ−ＡＪ２２０３ となり、ＡＪ２２０３を生じる。また溶湯中のＡ、２は
炉壁のＣａＯと反応して ２ＡＪ２＋３ＣａＯ−ＡＪ１２０３　＋３Ｃａ　（ｇ）
となり、これによってもＡｌ２Ｏ３が生じる。

（この場合、生じたＣａは、ガスとなって系外に抜ける
が、一部が合金中に残留して、本発明の合金のＣａ含有
量を満足させる。） ＡＪ２２０３は次式の如く炉壁のＣａＯと反応して、３
ＣａＯ−ＡＪ２２０ｓ又は１２ＣａＯ−７ＡＪ２２０ｇ
の活性な層が炉壁表面に形成される。

Ａｌ２Ｏ５＋３ＣａＯ−＊３ＣａＯ−ＡＩ１２０３７Ａ
ｆＬ　　２０３　＋１　２ＣａＯ−＋１　２ＣａＯＨ７
ＡｊＺ　　２０ｓ この１２ＣａＯ＋　７Ａｉ２０３及び３ＣａＯ・Ａ　Ｉ
ｔ　２０３、特に３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ２は溶湯の脱Ｓ能
が高く、脱Ｓが良好に進行する。

このように、Ａｎにより脱０が、またＡ１の還元作用に
より生じた活性な３ＣａＯ・ＡｆＬ２０ｓ　、１２Ｃａ
ＯＩ　７Ａｊ２２０ｓやＣａＯにより脱Ｓが行なわれる
。

また、耐火材がＣａＯ−ＭｇＯ系の容器を用いて溶製を
行なった場合、Ｃａと共にＭｇの溶出も見られ、溶湯中
に金属態Ｍｇが残留し、Ｃａと同様に蒸着時にゲッタ作
用を奏し、その効果を補完し、更に強力なものとする。

即ち、炉壁のＭｇＯは ３Ｍｇ０＋ＣａＯ＋２Ａｕ　→ ＣａＯ・　Ａｆａ　　Ｏ３＋３Ｍｇ　　（ｇ）となり、
生じた＋１４ｇの一部が合金中に残留する。

また溶湯中のＮは前述のＡｆＬとＣａＯとの反応により
生じたＣａ等の蒸発（沸騰）等に伴って溶湯中から離脱
し、溶湯中のＮ量も低減される。

Ｔｉが加わった場合、ＡｆＬの作用を補完し、更にＡｌ
１と同様の作用により脱０、脱Ｓ１脱Ｎを行なう。

従って、内面がＣａＯ質耐火材で構成された容器中で溶
製を行なうことにより、本発明の低０、低Ｎ含有量のＮ
ｉ−Ｆｅ基合金を容易に得ることができる。

ところで、本発明においては、内面がＣａＯ質耐火材で
構成された容器中にて溶製する際に、ＡＩｌあるいはＡ
ｌ１及びＴｉを冷却固化後のＡｆＬあるいはＡ１及びＴ
ｉ残留量が本発明の範囲、即ち、ＡＪ２１％以下あるい
はＡｆＬｔ％以下及びＴｉ１％以下となるように添加す
るのであるが、溶製に用いる容器の内面を、特にＣａＯ
及びＭｇＯ（ＭｇＯ含有率６０〜１５％）のカルシア系
耐火物よりなるものとすることにより、Ａ℃あるいはＡ
ｎ及びＴｉの添加により、溶湯中へＣａだけでなくＭｇ
の溶出も認められ、得られる合金中のＣａ％Ｍｇ含有量
を容易に本発明の範囲即ち３００ｐｐｍ以下とすること
ができる。

このようにして得られた合金溶湯を、常法に従って非酸
化性雰囲気下で鋳造する。

このような方法によれば、Ｎｉ３５〜８５％、ＡＪ２１
％以下、場合により更にＴｉ１％以下、Ｃａ及び／又は
Ｍｇ　３００　ｐ　ｐｍ以下、０３０ｐｐｍ以下、ＮＮ
３０ｐｐ以下を含有し、残部が実質的にＦｅである本発
明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金を極めて容易に製造するこ
とができる。

［作用］ 本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、Ｏ，Ｎ含有量が少
ないため、高特性の磁性薄膜を得ることができる。

また、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金に含有されるＡ
ｌ１及びＴｉ、Ｃａｓ　Ｍｇは、真空蒸着又はスパッタ
リング等の蒸着雰囲気中にて、４Ａｊ２＋３０２→２Ａ
ｕ２０３ ２Ａｆｔ＋Ｎ２→２Ａ、ＩＺＮ ２　Ｃａ　＋　０２　＝　２　Ｃａ　０３　Ｃａ　＋　
Ｎ　２−＊　Ｃａ　３　Ｎ　２のように反応して、雰囲
気中のガス成分を低下させる、いわゆるゲッタ作用を奏
する。

Ｔｉ、Ｍｇについても同様にそれぞれＡ１１Ｃａの作用
を下式のように補完して良好なゲッタ作用を奏する。

Ｔｉ＋０２＝ＴｉＯ２ Ｔｉ＋０２＝ＴｉＯ２ ２Ｍ　ｇ　＋　０２→２Ｍｇ０ ３Ｍｇ０＋Ｎ２→Ｍｇｓ　Ｎ２ このため、蒸着時の薄膜形成安定性及び形成速度を向上
させると共に、得られる薄膜は高純度で磁気特性が大幅
に改善され、高特性薄膜を高生産効率で製造することを
可能とする。

［実施例］ 以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＮｉ−Ｆｅ基合金を蒸着用材料とし
て用い、下記仕様のスパッタリング装置にて、直径１０
ｃｍのガラス基盤上に各３回づつＲ膜を形成した。なお
、基盤加熱温度は１５０℃とした。

スパッタリング装置仕様 マグネトロンタイプ高周波スパッタリング装置最大比カ
ニＩＫＷ 到達真空度：　１０−’ｔｏｒｒ ターゲット寸法：１寸法：１００睦ａｉ３ｍｍ（ｔ）ス
パッタ電力、アルゴンガス圧、スパッタ時間を変えて、
各蒸着用材料により形成された薄膜の膜厚を調べた結果
を、それぞれ第１図〜第３図に示す。

第１図〜第３図より、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金
は、バッチごとのバラツキが少なく、均質な上に膜形成
効率が高いことが認められる。

実施例２ 実施例１で用いたスパッタリング装置及び基盤を用い、
第１表のＮｏ、　　１　、Ｎｏ、　２、Ｎｏ、３の蒸着
用合金にて、Ａｒ圧又は基板加熱温度を変えて、それぞ
れ３μｍ厚さの薄膜を３回づつ形成して高透磁率薄膜を
作成した。なお、スパッタ電圧はｓｏｏｗで行なった。

得られた高透磁率材料の薄膜保磁率Ｈｃを調べ、基盤加
熱温度又はＡｒ圧との関係をそれぞれ第４図、第５図に
示す。

第４図及び第５図より、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合
金によれば、極めて保磁率の低い高透磁率な磁性材料が
バラツキなく安定して得られることが認められる。ｉた
、基盤加熱等の生産上手数がかかる工程も省略すること
ができ、工業上極めて有利となる。

実施例３ 実施例２において、基盤加熱温度２００℃、Ａｒ圧４ｘ
ｌＯ−２ｔｏｒｒにて得られた高透磁率材料について、
その磁気特性を調べた結果を第２表に示す。

第　　２　　表 第２表より、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金により得
られる高透磁率材料はヒステリシス特性に優れ、透磁率
が高く、極めて高特性のものであることが認められる。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金は
、０、Ｎ含有量が少ない上に、ＡλあるいはＡｆＬ及び
ＴｉとＣａ及び／又はＭｇによるゲッタ作用により、蒸
着雰囲気中のガス成分が大幅に低減される。

このため、蒸着による膜形成安定性及び膜形成速度が向
上されるとともに、得られる薄膜は高純度で極めて磁気
特性に優れたものとなる。

従って、本発明の蒸着用Ｎ　１−Ｆｅ基合金によれば、
高特性薄膜を高効率で得ることができ、本発明の蒸着用
Ｎｉ−Ｆｅ基合金は、高透磁率材料の薄膜製造用蒸着材
料として極めて有用である。

すグラフであって、それぞれ、スパッタ電圧、アルゴン
圧、スパッタ時間と得られる膜厚との関係を示す。第４
図及び第５図は実施例２で得られた結果を示すグラフで
あって、それぞれ、基盤加熱温度、アルゴン圧と磁気記
録材料の保磁率との関係を示す。

代　理　人　　弁理士　　重　野　　剛第４図 基盤加熱温度（’Ｃ） Ａｒ圧（×１σ２ｔｏｒｒ　）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ３５〜８５重量％、Ａｌ１重量％以下、Ｃａ
   及び／又はＭｇ３００ｐｐｍ以下、Ｏ３０ｐｐｍ以下、
   Ｎ３０ｐｐｍ以下を含有し、残部が実質的にＦｅである
   ことを特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ基合金。
2. （２）Ｎｉ３５〜８５重量％、Ａｌ１重量％以下、Ｔｉ
   １重量％以下、Ｃａ及び／又はＭｇ３００ｐｐｍ以下、
   Ｏ３０ｐｐｍ以下、Ｎ３０ｐｐｍ以下を含有し、残部が
   実質的にＦｅであることを特徴とする蒸着用Ｎｉ−Ｆｅ
   基合金。