一种FeCoCr磁码盘材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及磁性材料，尤其涉及一种fecocr磁码盘材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、磁码盘是磁编码器的重要组成部件，其性能决定了磁编码器的精度。目前，国际上磁码盘材料已经从传统的铁氧体材料、磁性合金等逐渐转向记录密度更高的磁性合金薄膜材料。fecrco合金薄膜有着良好的综合性能，可作为磁编码器用磁码盘的潜在应用材料。因此，获得性能优良的fecrco薄膜材料对发展高精度磁编码器至关重要。由于材料的磁性直接影响磁能积，高剩磁和剩磁比的材料充磁后形成的磁极信号强，剩磁的增强可使得传感器更易于检测被磁敏元件检测，灵敏度大大提高，而可以提高磁旋转编码的精度。磁性材料的剩磁和剩磁比，是磁性材料的重要性能指标，如何提高磁码盘用磁性薄膜的剩磁和剩磁比一直是磁性薄膜研究领域的重点问题之一。

2、磁码盘作为磁编码器的核心部件，其磁信号由写入的微小磁极来提供，由于磁编码器的分辨率与磁码盘材料的均匀性和磁性能有很大关系。为了保证写入的磁极信号具有较强的抗外界扰动能力，应用于磁码盘的薄膜材料需要具备一定的矫顽力。然而传统的fecocr合金薄膜一般单层膜的矫顽力很小，达不到磁码盘的实际应用要求，同时目前所用的fecocr合金薄膜的剩磁和剩磁比也不够高。

3、基于目前常规的fecocr合金薄膜存在的矫顽力小、且剩磁和剩磁比不高的问题，有必要对此进行改进。

技术实现思路

1、本发明提供了一种fecocr磁码盘材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的缺陷。

2、第一方面，本发明提供了一种fecocr磁码盘材料，包括：

3、基底；

4、fecocr薄膜层，其位于所述基底表面；

5、mgo层，其位于所述fecocr薄膜层且远离所述基底的表面；

6、其中，所述mgo层的厚度为2～10nm。

7、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料，所述fecocr薄膜层包括以下质量分数的元素：fe 40～41.5％、cr 29～30.5％、co 24～25.5％、mo 0～4％、zr 0～2％。

8、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料，所述fecocr薄膜层包括以下质量分数的元素：fe 41％、cr 30％、co 25％、mo 3％、zr 1％。

9、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料，所述mgo层的厚度为2～5nm。

10、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料，所述fecocr薄膜层的厚度为50～200nm。

11、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料，所述基底包括玻璃基底、硅基底、聚合物基底中的任一种。

12、第二方面，本发明还提供了一种所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，包括以下步骤：

13、在基底依次沉积得到fecocr薄膜层、mgo层，退火，得到fecocr磁码盘材料。

14、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，以fecocr为靶材采用磁控溅射法沉积得到fecocr薄膜层；其中，磁控溅射控制的工艺参数为：溅射功率40～50w、溅射室的真空度1×10-5～3×10-5pa、工作气体为氩气、氩气压力为0.3～0.6pa；

15、以mgo为靶材采用磁控溅射法沉积得到mgo层；其中，磁控溅射控制的工艺参数为：溅射功率80～120w、溅射室的真空度1×10-5～3×10-5pa、工作气体为氩气、氩气压力为0.3～0.6pa。

16、优选的是，所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，所述退火的步骤中，退火温度为600～700℃、退火时间为0.5～1h、退火真空度为1×10-5～6×10-5pa。

17、第三方面，本发明还提供了一种所述的fecocr磁码盘材料或所述的制备方法制备得到的fecocr磁码盘材料在制备磁编码器中的应用。

18、本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：

19、1、本发明的fecocr磁码盘材料，包括依次层叠设置的基底、fecocr薄膜层、mgo层；mgo层的厚度为2～10nm；本发明通过在fecocr薄膜层表面引入活泼金属mgo层这种巧妙的结构设计，通过控制mgo层中氧元素在fecocr薄膜层界面的迁移，可以对fecrco薄膜层的矫顽力和剩磁进行有效地调控，晶粒的大幅细化和fecrco界面处较高α相的形成；本发明在fecocr薄膜层表面引入mgo层后，相比没有引入mgo层，fecocr磁码盘材料的矫顽力由348oe提升至397～439oe，剩磁由3507oe提升至6534～8721oe，剩磁比由0.71提升至0.76～0.77；本发明的fecocr磁码盘材料，引入mgo层后，剩磁增幅高达至86～148％，矫顽力增幅达到14.08～26.15％，剩磁比增幅达到7.04～8.45％，满足实际使用需求；

20、2、本发明的fecocr磁码盘材料的制备方法，通过在fecocr薄膜层沉积得到mgo层，引入mgo层后，提升了磁码盘材料的矫顽力，并且获得了很高的剩磁，磁码盘材料达到了磁编码器码盘的实际应用需求；本发明的fecocr磁码盘材料的制备方法，工艺简单、控制方便、效率高且成本低，能够增加薄膜材料的矫顽力和剩磁，为薄膜型磁码盘的实际应用提供科学依据。

技术特征：

1.一种fecocr磁码盘材料，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的fecocr磁码盘材料，其特征在于，所述fecocr薄膜层包括以下质量分数的元素：fe 40～41.5％、cr 29～30.5％、co 24～25.5％、mo 0～4％、zr 0～2％。

3.如权利要求2所述的fecocr磁码盘材料，其特征在于，所述fecocr薄膜层包括以下质量分数的元素：fe 41％、cr 30％、co 25％、mo 3％、zr 1％。

4.如权利要求1所述的fecocr磁码盘材料，其特征在于，所述mgo层的厚度为2～5nm。

5.如权利要求1所述的fecocr磁码盘材料，其特征在于，所述fecocr薄膜层的厚度为50～200nm。

6.如权利要求1所述的fecocr磁码盘材料，其特征在于，所述基底包括玻璃基底、硅基底、聚合物基底中的任一种。

7.一种如权利要求1～6任一所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，其特征在于，以fecocr为靶材采用磁控溅射法沉积得到fecocr薄膜层；其中，磁控溅射控制的工艺参数为：溅射功率40～50w、溅射室的真空度1×10-5～3×10-5pa、工作气体为氩气、氩气压力为0.3～0.6pa；

9.如权利要求7所述的fecocr磁码盘材料的制备方法，其特征在于，所述退火的步骤中，退火温度为600～700℃、退火时间为0.5～1h、退火真空度为1×10-5～6×10-5pa。

10.一种如权利要求1～6任一所述的fecocr磁码盘材料或权利要求7～9任一所述的制备方法制备得到的fecocr磁码盘材料在制备磁编码器中的应用。

技术总结
本发明涉及磁性材料技术领域。本发明提供了一种FeCoCr磁码盘材料及其制备方法和应用。本发明通过在FeCoCr薄膜层表面引入MgO层，通过控制MgO层中氧元素在FeCoCr薄膜层界面的迁移，可以对FeCrCo薄膜层的矫顽力和剩磁进行有效地调控，晶粒的大幅细化和FeCrCo界面处较高α相的形成；本发明在FeCoCr薄膜层表面引入MgO层后，FeCoCr磁码盘材料的矫顽力由348Oe提升至397～439Oe，剩磁由3507Oe提升至6534～8721Oe，剩磁比由0.71提升至0.76～0.77，提升了磁码盘材料的矫顽力，并且获得了很高的剩磁，磁码盘材料达到了磁编码器码盘的实际应用需求。

技术研发人员：徐秀兰,郭奇勋,黄意雅,单欣,朱冠伦,何强,任宏宇,管方圆,于广华
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29