JP5689543B2 - Fe系磁性材焼結体 - Google Patents
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Description
また、その他、特許文献2には、FePt合金相中にC層が分散した組織を有した焼結体からなる磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットが開示されている。また、特許文献3には、Bを含有し、残余がCo、Fe、Niの元素から選択した1種以上である磁性材スパッタリングターゲットが開示されている。また、特許文献4には、Fe及びCoから選ばれる1種以上の元素と、Pt及びPdから選ばれる1種以上の元素からなり、酸素含有量が1000ppm以下である記録媒体用スパッタリングターゲットが開示されている。また、特許文献5には、ニッケルが78〜85wt%、残部が鉄からなり、不純物である酸素濃度が25ppm以下の焼結体からなるパーマロイ膜形成用ターゲットが開示されている。さらに、特許文献6には、酸素含有量が50ppm以下である磁性薄膜形成用Ni−Fe合金スパッタリングターゲットが開示されている。
1)BNを含有するFe系磁性材焼結体であって、酸素含有量が4000wtppm以下であることを特徴とするFe系磁性材焼結体、
2)Ptが5mol%以上60mol%以下、BNが1mol%以上50mol%以下、残余がFeであることを特徴とする上記1)記載のFe系磁性材焼結体、
3)さらに、Cを0.5mol%以上40mol%以下含有することを特徴とする上記1)又は2)記載のFe系磁性材焼結体、
4)添加元素として、B、Ru、Ag、Au、Cuからなる群から選択した一種以上の元素を0.5mol%以上10.0mol%以下含有することを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一に記載のFe系磁性材焼結体、
5)添加材として、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物からなる群から選択した一種以上の無機物材料を含有することを特徴とする上記1)〜4)のいずれか一に記載のFe系磁性材焼結体、を提供する。
まず、原料粉末を用意し、所望の組成になるように秤量した後、公知の手法を用いて混合する。原料粉末としてFe粉末を使用する場合、粉末はバルク状のものに比べて、表面積が大きいことから酸素と反応しやすい。そして、粉末の粒子径が小さくなればなるほど、表面積が増大し、酸化が進行することになる。したがって、Fe粉末を原料として使用する場合には、Fe粉末の粉砕を伴わないような方法で、混合することが重要である。したがって、ボールミルや媒体攪拌ミルなどの粉砕を伴う混合装置は避け、乳鉢やV型混合機などの比較的粉砕の少ない混合装置を使用することが好ましい。
また、原料粉末としてPtを成分に含有する場合には、FeとPtとをあらかじめ熱処理やアトマイズ法などを用いて合金化することにより、Fe単体の場合に比べて、酸化しにくいFe−Pt合金粉を作製することができる。このように作製したFe−Pt合金粉に対しては、ボールミルや媒体攪拌ミルなどを用いて粉砕混合を行ったとしても、酸素含有量を低く維持することができる。
次に、ホットプレスから取り出した焼結体に等方熱間加圧加工を施す。等方熱間加圧加工は焼結体の密度向上に有効である。等方熱間加圧加工時の保持温度は焼結体の組成にもよるが、多くの場合、900°C〜1200°Cの温度範囲である。また加圧力は100MPa以上に設定する。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、Ag粉末、BN粉末を用意した。これらの粉末を60(45Fe−45Pt−10Ag)−40BN(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.9%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は3500wtppmと少なかった。なお、酸素分析装置は、LECO社製TC−600を使用し、不活性ガス溶解法で分析を行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工して、ターゲットを得、その表面を観察した。機械加工後のターゲットの外観写真を図1に示す。図1に示されるように、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe粉末、Pt粉末、Ag粉末、BN粉末を用意した。これらの粉末を60(45Fe−45Pt−10Ag)−40BN(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量5Lの媒体攪拌ミルに投入し、2時間、回転(回転数300rpm)させて混合・粉砕した。そして媒体攪拌ミルから取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填し、ホットプレスした。
ホットプレスの条件は、実施例1と同様、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、実施例1と同様に、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.0%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を実施例1と同様の方法で測定した結果、実施例1と比べて、酸素含有量は13000wtppmと著しく増加していた。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工して、ターゲットを得、その表面を観察した。機械加工後のターゲットの外観写真を図2に示す。図2に示されるように、ターゲットの表面には激しくチッピングが生じていることを確認した。
なお、焼結体の端面を切り出し、断面を研磨してその組織をFE−EPMAで分析したところ(図3、参照)、酸素および鉄がほぼ同じ領域に観察され、酸化鉄が形成されていることを確認した。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、BN粉末を用意した。これらの粉末70(50Fe−50Pt)−30BN(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1400°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ98.3%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は3100wtppmと少なかった。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工しターゲットを得た。その表面を観察したところ、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、Ag粉末、BN粉末、C粉末を用意した。これらの粉末65(45Fe−45Pt−10Ag)−5BN−30C(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.8%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は3400wtppmと少なかった。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工しターゲットを得た。その表面を観察したところ、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、Cu粉末、BN粉末、C粉末を用意した。これらの粉末65(30Fe−60Pt−10Cu)−5BN−30C(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1060°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.8%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は3300wtppmと少なかった。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工しターゲットを得た。その表面を観察したところ、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe粉末、Pt粉末、Cu粉末、BN粉末、C粉末を用意した。これらの粉末を65(30Fe−60Pt−10Cu)−5BN−30C(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量5Lの媒体攪拌ミルに投入し、2時間、回転(回転数300rpm)させて混合・粉砕した。そして媒体攪拌ミルから取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填し、ホットプレスした。
ホットプレスの条件は、実施例1と同様、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1060°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、実施例1と同様に、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.0%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を実施例1と同様の方法で測定した結果、実施例4と比べて、酸素含有量は11800wtppmと著しく増加していた。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工して、ターゲットを得、その表面を観察した。その結果、ターゲットの表面には激しくチッピングが生じていることを確認した。
なお、焼結体の端面を切り出し、断面を研磨してその組織をFE−EPMAで分析したところ、酸素および鉄がほぼ同じ領域に観察され、酸化鉄が形成されていることを確認した。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、Ag粉末、BN粉末、SiC粉末を用意した。これらの粉末85(60Fe−30Pt−10Ag)−10BN−5SiC(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.8%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は2400wtppmと少なかった。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工しターゲットを得た。その表面を観察したところ、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe粉末、Pt粉末、Ag粉末、BN粉末、SiC粉末を用意した。これらの粉末を85(60Fe−30Pt−10Ag)−10BN−5SiC(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量5Lの媒体攪拌ミルに投入し、2時間、回転(回転数300rpm)させて混合・粉砕した。そして媒体攪拌ミルから取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填し、ホットプレスした。
ホットプレスの条件は、実施例1と同様、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、実施例1と同様に、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.0%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を実施例1と同様の方法で測定した結果、実施例5と比べて、酸素含有量は11500wtppmと著しく増加していた。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工して、ターゲットを得、その表面を観察した。その結果、ターゲットの表面には激しくチッピングが生じていることを確認した。
なお、焼結体の端面を切り出し、断面を研磨してその組織をFE−EPMAで分析したところ、酸素および鉄がほぼ同じ領域に観察され、酸化鉄が形成されていることを確認した。
原料粉として、Fe−Pt合金粉末、Fe−B粉末、Ru粉末、BN粉末、C粉末を用意した。これらの粉末70(60Fe−30Pt−5B−5Ru)−10BN−20C(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を乳鉢に投入し、均一に混合した。そして、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。
ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1200°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.8%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を測定した結果、酸素含有量は3000wtppmと少なかった。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工しターゲットを得た。その表面を観察したところ、ターゲットの表面には割れやチッピングはなく、綺麗に仕上がっていることが確認できた。
原料粉として、Fe粉末、Pt粉末、Fe−B粉末、Ru粉末、BN粉末、C粉末を用意した。これらの粉末を70(60Fe−30Pt−5B−5Ru)−10BN−20C(mol%)となるように秤量した。
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量5Lの媒体攪拌ミルに投入し、2時間、回転(回転数300rpm)させて混合・粉砕した。そして媒体攪拌ミルから取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填し、ホットプレスした。
ホットプレスの条件は、実施例1と同様、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1200°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。
次にホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施した。熱間等方加圧加工の条件は、実施例1と同様に、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。
こうして作製された焼結体の密度をアルキメデス法で測定し、相対密度を計算したところ96.0%であった。
また、得られた焼結体の酸素含有量を実施例1と同様の方法で測定した結果、実施例6と比べて、酸素含有量は12300wtppmと著しく増加していた。なお、酸素含有量の測定は、実施例1と同様の方法で行った。
次に焼結体を直径90.0mm、厚さ4.0mmの形状へ旋盤で切削加工して、ターゲットを得、その表面を観察した。その結果、ターゲットの表面には激しくチッピングが生じていることを確認した。
なお、焼結体の端面を切り出し、断面を研磨してその組織をFE−EPMAで分析したところ、酸素および鉄がほぼ同じ領域に観察され、酸化鉄が形成されていることを確認した。
Claims (4)
- Ptが5mol%以上60mol%以下、BNが1mol%以上50mol%以下、残余がFeであるBNを含有するFe系磁性材焼結体であって、酸素含有量が4000wtppm以下であることを特徴とするFe系磁性材焼結体。
- さらに、Cを0.5mol%以上40mol%以下含有することを特徴とする請求項1に記載のFe系磁性材焼結体。
- 添加元素として、B、Ru、Ag、Au、Cuからなる群から選択した一種以上の元素を0.5mol%以上10.0mol%以下含有することを特徴とする請求項1〜2のいずれか一項に記載のFe系磁性材焼結体。
- 添加材として、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物からなる群から選択した一種以上の無機物材料を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のFe系磁性材焼結体。
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