专利名称:垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法
技术领域：
本发明公开了一种垂直磁记录介质软磁性底层用合金靶材的制造方法，特别是指一种垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法。
背景技术：
计算机硬盘是一种常用的磁性记录载体。它由磁头和磁盘两大部分组成。一个硬盘至少包括一个磁头和一个磁盘。磁盘一般由四个部分组成，即基盘(铝镁合金或玻璃)、底层、磁记录层和碳保护层。底层的作用是增加磁头改写场，它是通过对底层靶材进行氩离子轰击而溅射到抛光的基盘上的。所以靶材料对硬盘制造是非常重要的。自从1965年发明第一台硬盘驱动器以来，人们一直在旋转碟片上使用水平方式记录字节。为了增强储存能力，技术人员减少了记录数据用的磁粒子的体积。但是现在一些硬盘存储量已经超过500GB，试图通过减少记录数据用的磁粒子的体积以扩大现有硬盘存储量，在技术上已接近极限。并且，更小的磁粒子可能与相邻粒子发生冲突，这样会导致数据储存的灾难。随着现有磁盘单元的纵向磁记录系统的记录密度逼近极限，具有较高记录密度特征的垂直磁记录系统倍受关注。垂直磁记录介质是由基底上顺序涂镀软磁性衬层、中间层、磁记录层等多层膜组成。其中软磁性底层用于增加磁头改写场，有利于增加磁盘存储的信号强度和稳定性。
垂直记录软磁性底层材料经过硬盘制造商和科学界多年的摸索，已经基本确定为钻钽锆合金。因此制备性能优良的钻钽锆合金靶材技术成为实现垂直磁记录的关键技术。目前硬盘工业界对钻钽锆合金靶材的技术要求是1、具有较高的透磁率(透磁率是指磁场穿透磁性材料的能力，一般根据美国ASTM标准F1761-96进行检测)，一般要求透磁率达到50％以上；2、要求溅射靶材必须有一定的纯度。一般要求纯度达到99.9％以上；3、要求溅射靶材的合金成分(即钽和锆)在靶材不同部位的分布必须均匀，一般要求成分波动小于1％。
目前，国内未见关于钴钽锆合金靶材的生产方法的科研及工业应用的相关报道，国外一般采用真空熔炼后对铸坯进行常规热等静压，该工艺方法可以保证钴钽锆合金靶材的纯度，但对于其透磁率及合金成分的均匀性不能保证，因此，有必要对其改进，以实现性能优良的钴钽锆合金靶材的工业化生产。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种制造工艺简单，纯度高，合金成分均匀性、透磁率均达到或超过标准要求的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法。
本发明的一种垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法包括下述步骤(1)、按所设计的钴基合金靶材的元素含量计算所需的Co、Ta、Zr三种元素的重量；(2)、根据(1)步所需的Co、Ta、Zr三种元素的重量，取纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三种元素原料；(3)、将(2)步所取的三种元素原料放入坩埚中，进行真空熔炼并浇铸成铸锭，其中，熔炼温度为1400～1600℃，熔炼时真空度在10-1Pa以上；(4)、将(3)步所得铸锭进行热等静压，温度为1000～1250℃，压力为100～200MPa；(5)、将(4)步所得铸锭进行至少一次低温热轧变形及高温热轧变形，低温热轧温度在200～500℃，高温热轧温度在800～1200℃范围内；(6)将(5)步所得热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
在制造钴基合金靶材时，首先按照所设计的钴基合金靶材的元素含量计算出所需的Co、Ta、Zr三种元素原料的重量，分别选择纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三种元素原料称重，然后把三种元素原料放入坩埚进行真空熔炼并浇铸成铸锭；将上述铸锭进行热等静压后再进行多步骤低温及高温热轧变形，最后将热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
本发明的工作原理及优点简述于下1、本发明----钴钽锆合金靶材的制备方法采用常规真空熔炼铸造、热等静压和热轧变形技术，因而工艺简单，成本低，材料性能好且质量稳定。
2、本发明选用高纯度原材料并采用真空熔炼技术，可有效保证制得的钴钽锆合金靶材成分均匀，纯度高，表1示出了钴钽锆合金靶材在不同部位取样分析的结果。从分析结果看，不同部位取样成分差异均在±0.5％以内。表2示出了用国际最先进的辉光放电质谱仪测试的杂质含量；本发明的钴钽锆合金靶材纯度达到了99.95％以上。
3、本发明工艺方法采用在铸锭进行热等静压后再进行多步骤低温及高温热轧变形，在低温热扎时，可使钴合金晶向发生改变，使易磁化方向的晶向垂直于靶材表面，在高温热轧时，则可以使低温热扎时产生的微裂纹得到消除，通过反复的轧制，使钴钽锆合金靶材达到高透磁率的效果。采用本发明方法生产的钴钽锆合金靶材透磁率达到了59％以上，表3示出了钴钽锆合金靶材在不同部位的透磁率测量结果。综上所述本发明工艺方法简单，成本低，材料性能好且质量稳定，所生产的钴钽锆合金靶材纯度高、成份均匀、磁透率高，适于工业化生产，可替代现有垂直磁记录介质软磁性底层用钻基合金靶材的生产方法。
表1 钴钽锆合金靶材在不同部位取样分析的合金成分结果。
表2 辉光放电质谱仪测试的钽锆合金靶材的杂质含量
表3 钴钽锆合金靶材在不同部位取样分析的透磁率结果。
具体实施方式以下用实施例对本发明作进一步的说明，将有助于对本发明的制备方法及其优点作进一步的理解，本发明的保护范围不受这些实施例的限定，本发明的保护范围由权利要求
书来限定。
实施例1本实施例的钴基合金靶材，Co、Ta、Zr三种元素的含量分别为80％、13.5％、6.5％。
其制法为按照所设计的钴基合金中Co、Ta、Zr三种元素含量分别为80％、13.5％、6.5％，分别称取纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8Kg、1.35Kg、0.65Kg加入到坩埚中进行真空熔炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时真空度为5×10-2pa，熔炼完毕后浇铸成铸锭；将上述铸锭进行热等静压，温度为1000℃，压力为100MPa；将上述热等静压后的铸锭进行至少一次低温热轧变形及一次高温热轧变形，低温热轧温度为200℃，高温热轧温度为800℃；最后将热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
实施例2本实施例的钴基合金靶材，Co、Ta、Zr三种元素的含量分别为81％、10％、9％。
其制法为按照所设计的钴基合金中 Co、Ta、Zr三种元素含量分别为81％、10％、9％，分别称取纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8.1Kg、1Kg、0.9Kg加入到坩埚中进行真空熔炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时真空度为5×10-2Pa，熔炼完毕后浇铸成铸锭；将上述铸锭进行热等静压，温度为1150℃，压力为150MPa；将上述热等静压后的铸锭进行至少一次低温热轧变形及一次高温热轧变形，低温热轧温度为350℃，高温热轧温度为1000℃；最后将热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
实施例3本实施例的钴基合金靶材，Co、Ta、Zr三种元素的含量分别为89％、6％、5％。
其制法为按照所设计的钴基合金中Co、Ta、Zr三种元素含量分别为89％、6％、5％，分别称取纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr原料8.9Kg、0.6Kg、0.5Kg加入到坩埚中进行真空熔炼，熔炼温度为1600℃，熔炼时真空度为5×10-2Pa，熔炼完毕后浇铸成铸锭；将上述铸锭进行热等静压，温度为1250℃，压力为200MPa；将上述热等静压后的铸锭进行至少一次低温热轧变形及一次高温热轧变形，第温热轧温度为500℃，高温热轧温度为1200℃；最后将热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
权利要求
1.垂直磁记录介质软磁性底层用钻基合金靶材的制造方法，其特征是，该方法包括下述步骤，(1)、按所设计的钴基合金靶材的元素含量计算所需的Co、Ta、Zr三种元素的重量；(2)、根据(1)步所需的Co、Ta、Zr三种元素的重量，取纯度均在99.9％以上的Co、Ta、Zr三种元素原料；(3)、将(2)步所取的三种元素原料放入坩埚中，进行真空熔炼并浇铸成铸锭，其中，熔炼温度为1400～1600℃，熔炼时真空度在10-1Pa以上；(4)、将(3)步所得铸锭进行热等静压，温度为1000～1250℃，压力为100～200MPa；(5)、将(4)步所得铸锭进行至少一次低温热轧变形及高温热轧变形，低温热轧温度在200～500℃，高温热轧温度在800～1200℃范围内；(6)将(5)步所得热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。
2.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，其特征在于熔炼温度为1450～1550℃。
3.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，其特征在于熔炼温度为1500℃。
4.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，其特征在于热等静压温度为1080～1200℃，压力为130～160MPa。
5.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钻基合金靶材的制造方法，其特征在于热等静压温度为1150℃，压力为150MPa。
6.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，其特征在于低温热轧温度在300～400℃，高温热轧温度在900～1100℃范围内。
7.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，其特征在于低温热轧温度在350℃，高温热轧温度在1000℃。
专利摘要
垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的制造方法，包括下述步骤，按量取Co、Ta、Zr三种元素原料放入坩埚中，进行真空熔炼并浇铸成铸锭，将所得铸锭进行热等静压，后进行热轧变形；将热轧锭进行机加工制得所需形状的靶材。本发明工艺方法简单，成本低，材料性能好且质量稳定，所生产的钴钽锆合金靶材纯度高、成份均匀、透磁率高，适于工业化生产，可替代现有垂直磁记录介质软磁性底层用钴基合金靶材的生产方法。
文档编号C22C1/02GK1995443SQ200610136948
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月27日
发明者郭蔚, 李勇军, 李应国 申请人:湖南中精伦金属材料有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan