專利名稱：垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法
技術領域：
本發明公開了一種垂直磁記錄介質軟磁性底層用合金靶材的制造方法，特別是指一種垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法。
背景技術：
計算機硬盤是一種常用的磁性記錄載體。它由磁頭和磁盤兩大部分組成。一個硬盤至少包括一個磁頭和一個磁盤。磁盤一般由四個部分組成，即基盤(鋁鎂合金或玻璃)、底層、磁記錄層和碳保護層。底層的作用是增加磁頭改寫場，它是通過對底層靶材進行氬離子轟擊而濺射到拋光的基盤上的。所以靶材料對硬盤制造是非常重要的。自從1965年發明第一臺硬盤驅動器以來，人們一直在旋轉碟片上使用水平方式記錄字節。為了增強儲存能力，技術人員減少了記錄數據用的磁粒子的體積。但是現在一些硬盤存儲量已經超過500GB，試圖通過減少記錄數據用的磁粒子的體積以擴大現有硬盤存儲量，在技術上已接近極限。并且，更小的磁粒子可能與相鄰粒子發生沖突，這樣會導致數據儲存的災難。隨著現有磁盤單元的縱向磁記錄系統的記錄密度逼近極限，具有較高記錄密度特征的垂直磁記錄系統倍受關注。垂直磁記錄介質是由基底上順序涂鍍軟磁性襯層、中間層、磁記錄層等多層膜組成。其中軟磁性底層用于增加磁頭改寫場，有利于增加磁盤存儲的信號強度和穩定性。
垂直記錄軟磁性底層材料經過硬盤制造商和科學界多年的摸索，已經基本確定為鉆鉭鋯合金。因此制備性能優良的鉆鉭鋯合金靶材技術成為實現垂直磁記錄的關鍵技術。目前硬盤工業界對鉆鉭鋯合金靶材的技術要求是1、具有較高的透磁率(透磁率是指磁場穿透磁性材料的能力，一般根據美國ASTM標準F1761-96進行檢測)，一般要求透磁率達到50％以上；2、要求濺射靶材必須有一定的純度。一般要求純度達到99.9％以上；3、要求濺射靶材的合金成分(即鉭和鋯)在靶材不同部位的分布必須均勻，一般要求成分波動小于1％。
目前，國內未見關于鈷鉭鋯合金靶材的生產方法的科研及工業應用的相關報道，國外一般采用真空熔煉后對鑄坯進行常規熱等靜壓，該工藝方法可以保證鈷鉭鋯合金靶材的純度，但對于其透磁率及合金成分的均勻性不能保證，因此，有必要對其改進，以實現性能優良的鈷鉭鋯合金靶材的工業化生產。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種制造工藝簡單，純度高，合金成分均勻性、透磁率均達到或超過標準要求的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法。
本發明的一種垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法包括下述步驟(1)、按所設計的鈷基合金靶材的元素含量計算所需的Co、Ta、Zr三種元素的重量；(2)、根據(1)步所需的Co、Ta、Zr三種元素的重量，取純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三種元素原料；(3)、將(2)步所取的三種元素原料放入坩堝中，進行真空熔煉并澆鑄成鑄錠，其中，熔煉溫度為1400～1600℃，熔煉時真空度在10-1Pa以上；(4)、將(3)步所得鑄錠進行熱等靜壓，溫度為1000～1250℃，壓力為100～200MPa；(5)、將(4)步所得鑄錠進行至少一次低溫熱軋變形及高溫熱軋變形，低溫熱軋溫度在200～500℃，高溫熱軋溫度在800～1200℃范圍內；(6)將(5)步所得熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
在制造鈷基合金靶材時，首先按照所設計的鈷基合金靶材的元素含量計算出所需的Co、Ta、Zr三種元素原料的重量，分別選擇純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三種元素原料稱重，然后把三種元素原料放入坩堝進行真空熔煉并澆鑄成鑄錠；將上述鑄錠進行熱等靜壓后再進行多步驟低溫及高溫熱軋變形，最后將熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
本發明的工作原理及優點簡述于下1、本發明----鈷鉭鋯合金靶材的制備方法采用常規真空熔煉鑄造、熱等靜壓和熱軋變形技術，因而工藝簡單，成本低，材料性能好且質量穩定。
2、本發明選用高純度原材料并采用真空熔煉技術，可有效保證制得的鈷鉭鋯合金靶材成分均勻，純度高，表1示出了鈷鉭鋯合金靶材在不同部位取樣分析的結果。從分析結果看，不同部位取樣成分差異均在±0.5％以內。表2示出了用國際最先進的輝光放電質譜儀測試的雜質含量；本發明的鈷鉭鋯合金靶材純度達到了99.95％以上。
3、本發明工藝方法采用在鑄錠進行熱等靜壓后再進行多步驟低溫及高溫熱軋變形，在低溫熱扎時，可使鈷合金晶向發生改變，使易磁化方向的晶向垂直于靶材表面，在高溫熱軋時，則可以使低溫熱扎時產生的微裂紋得到消除，通過反復的軋制，使鈷鉭鋯合金靶材達到高透磁率的效果。采用本發明方法生產的鈷鉭鋯合金靶材透磁率達到了59％以上，表3示出了鈷鉭鋯合金靶材在不同部位的透磁率測量結果。綜上所述本發明工藝方法簡單，成本低，材料性能好且質量穩定，所生產的鈷鉭鋯合金靶材純度高、成份均勻、磁透率高，適于工業化生產，可替代現有垂直磁記錄介質軟磁性底層用鉆基合金靶材的生產方法。
表1 鈷鉭鋯合金靶材在不同部位取樣分析的合金成分結果。
表2 輝光放電質譜儀測試的鉭鋯合金靶材的雜質含量
表3 鈷鉭鋯合金靶材在不同部位取樣分析的透磁率結果。
具體實施例方式
以下用實施例對本發明作進一步的說明，將有助于對本發明的制備方法及其優點作進一步的理解，本發明的保護范圍不受這些實施例的限定，本發明的保護范圍由權利要求書來限定。
實施例1本實施例的鈷基合金靶材，Co、Ta、Zr三種元素的含量分別為80％、13.5％、6.5％。
其制法為按照所設計的鈷基合金中Co、Ta、Zr三種元素含量分別為80％、13.5％、6.5％，分別稱取純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8Kg、1.35Kg、0.65Kg加入到坩堝中進行真空熔煉，熔煉溫度為1400℃，熔煉時真空度為5×10-2pa，熔煉完畢后澆鑄成鑄錠；將上述鑄錠進行熱等靜壓，溫度為1000℃，壓力為100MPa；將上述熱等靜壓后的鑄錠進行至少一次低溫熱軋變形及一次高溫熱軋變形，低溫熱軋溫度為200℃，高溫熱軋溫度為800℃；最后將熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
實施例2本實施例的鈷基合金靶材，Co、Ta、Zr三種元素的含量分別為81％、10％、9％。
其制法為按照所設計的鈷基合金中 Co、Ta、Zr三種元素含量分別為81％、10％、9％，分別稱取純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8.1Kg、1Kg、0.9Kg加入到坩堝中進行真空熔煉，熔煉溫度為1500℃，熔煉時真空度為5×10-2Pa，熔煉完畢后澆鑄成鑄錠；將上述鑄錠進行熱等靜壓，溫度為1150℃，壓力為150MPa；將上述熱等靜壓后的鑄錠進行至少一次低溫熱軋變形及一次高溫熱軋變形，低溫熱軋溫度為350℃，高溫熱軋溫度為1000℃；最后將熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
實施例3本實施例的鈷基合金靶材，Co、Ta、Zr三種元素的含量分別為89％、6％、5％。
其制法為按照所設計的鈷基合金中Co、Ta、Zr三種元素含量分別為89％、6％、5％，分別稱取純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8.9Kg、0.6Kg、0.5Kg加入到坩堝中進行真空熔煉，熔煉溫度為1600℃，熔煉時真空度為5×10-2Pa，熔煉完畢后澆鑄成鑄錠；將上述鑄錠進行熱等靜壓，溫度為1250℃，壓力為200MPa；將上述熱等靜壓后的鑄錠進行至少一次低溫熱軋變形及一次高溫熱軋變形，第溫熱軋溫度為500℃，高溫熱軋溫度為1200℃；最后將熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
權利要求
1.垂直磁記錄介質軟磁性底層用鉆基合金靶材的制造方法，其特征是，該方法包括下述步驟，(1)、按所設計的鈷基合金靶材的元素含量計算所需的Co、Ta、Zr三種元素的重量；(2)、根據(1)步所需的Co、Ta、Zr三種元素的重量，取純度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三種元素原料；(3)、將(2)步所取的三種元素原料放入坩堝中，進行真空熔煉并澆鑄成鑄錠，其中，熔煉溫度為1400～1600℃，熔煉時真空度在10-1Pa以上；(4)、將(3)步所得鑄錠進行熱等靜壓，溫度為1000～1250℃，壓力為100～200MPa；(5)、將(4)步所得鑄錠進行至少一次低溫熱軋變形及高溫熱軋變形，低溫熱軋溫度在200～500℃，高溫熱軋溫度在800～1200℃范圍內；(6)將(5)步所得熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。
2.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，其特征在于熔煉溫度為1450～1550℃。
3.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，其特征在于熔煉溫度為1500℃。
4.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，其特征在于熱等靜壓溫度為1080～1200℃，壓力為130～160MPa。
5.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鉆基合金靶材的制造方法，其特征在于熱等靜壓溫度為1150℃，壓力為150MPa。
6.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，其特征在于低溫熱軋溫度在300～400℃，高溫熱軋溫度在900～1100℃范圍內。
7.根據權利要求1所述的垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，其特征在于低溫熱軋溫度在350℃，高溫熱軋溫度在1000℃。
全文摘要
垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的制造方法，包括下述步驟，按量取Co、Ta、Zr三種元素原料放入坩堝中，進行真空熔煉并澆鑄成鑄錠，將所得鑄錠進行熱等靜壓，后進行熱軋變形；將熱軋錠進行機加工制得所需形狀的靶材。本發明工藝方法簡單，成本低，材料性能好且質量穩定，所生產的鈷鉭鋯合金靶材純度高、成份均勻、透磁率高，適于工業化生產，可替代現有垂直磁記錄介質軟磁性底層用鈷基合金靶材的生產方法。
文檔編號C22C1/02GK1995443SQ200610136948
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者郭蔚, 李勇軍, 李應國 申請人:湖南中精倫金屬材料有限公司