Способ обработки ферромагнитных материалов

Способ обработки ферромагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Область использования: в области обработки материалов в вакууме ионным внедрением . Цел ь изобретения: для создания износостойких ферромагнитных покрытий с высокой твердостью и низким коэффициентом трения при сохранении магнитных параметров пленки, Сущность изобретения: для осуществления этой цели поверхность ферромагнитного материала облучают ионами фосфора в интервале энергий 30-60 кэВ и дозой 7 1016-9 1016 .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ 1ЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5t)5 С 23 С 14)48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) э. .У МЭВНМ

:.. .Тч ДК9- ТЕХННЧЦ НАМ ТК Яу -;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917566) 21 (22) 08.01.91 (46) 07.01.93 Бюл, N. 1 (71) Нижегородский филиал Института машиноведения им. А.А.Благонравова и Нижегородский научно-исследовательский физико-технический институт при Нижегородском государственном университете им.

Н.И,Лобачевского (72) И, Г. Романов, П. В,Павлов, Д.И.Тетел ьбаум, Е.В.Курильчик, А.П.Павлов и И.Н.Царева (56) Y.Suganama, Н.Tanaka, M.lanaglsava, F,Goto and S.Hatano, "Production process апб high density recording characteristics of

plated disk",!ЕЕЕ, Trans Мапп., vol Ь;Л6 — 18, р,12".5, F.K.K!ng, "Datapolnt thin films media", !

ЕЕЕ, Trans. Magn., 1981, vol. MAG — 17, р. 1376 — прототип, Изобретение относится к области обработки материалов в вакууме, в частности, ионным внедрением, и может быть использовано для создания тонкопленочных дисков или магнитных головок, Цель изобретения -- повышение износостойкости ферромагнитного слоя за счет снижения коэффициен ra трения и повышения твердости пр сохранении магнитных параметров пленки, упрощение технологии, Поставленная цель достигается путем имплантации в материал магнитной пленки ионов фосфора в интервале доз 7 10 9 10 см с энергией 30-60 кэВ.

Сущность данного способа заключается в том, что в результате такой обработки в приповерхностном сл е ферромагнитного

БЦ 1786188 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Область использования: в области обработки материалов в вакууме ионным внедрением. Цель изобретения; для создания износостойких ферромагнитных покрытий с высокой твердостью и низким коэффициентом трения при сохранении магнитных параметров пленки, Сущность изобретения: для осуществления этой цели поверхность ферромагнитного материала облучают ионами фосфора в интервале энергий 30 — 60 кэВ и дозой 7 10 -9 101 см 2. материала формируется аморфный немагнитный слой с повышенными трибологическими характеристиками. При этом магнитные свойства основного материала не ухудшаются в определенных пределах.

Получение немагнитного слоя необходимо для исключения возможного искажения при записи и воспроизведении информации на магнитном материале.

Выбор дозы облучения в пределах

7 10 -9 10 см 2 обусловлен следующими причинами. Во-первых, для создания немагнитного слоя необходима определенная концентрация атомов фосфора, при которой компенсируются неспаренные спины в 3dзоне ферромагнетика, обуславливающие магнитный момен элементов. Средний

1786188 атомный магнитный момент можно вычислить из выражения:

m 1 X X (1) (2) m(1-X)- и X=0.

Подставляя в (2) m=1,8 и n=3, можно получить, что, начиная с X-— 0,26 (26 ат,% фосфора), пленка теряет свои магнитные свойства. Это соответствует дозе облучения

Ф=6 10 см, Во-втооых, при увеличении дозы выше 9 10 см происходит рекри16 сталлизация аморфного слоя с выпадением фосфидов МзР и Ni12P6 и пленка резко ухудшает свои магнитные и фрикционные свойства. При уменьшении дозы облучения меньше, чем 7.10 см отсутствует значи16 -2 тельное снижение коэффициента трения и возрастание твердости поверхностного слоя магнитной пленки, Экспериментально установлено, что при дозах облучения, лежащих в указанных пределах, коэрцитивная сила Нс железоникелевых пленок не отличается более чем на 7% от исходных, а величина удельной намагниченности и температура Кюри уменьшается менее чем на 6% и 7% соответственно. При увеличении энергии выше 60 кэВ, определяемого из неравенства

Rp+ ARp > d, 3, где Rp — проецирован,ый пробег ионов, Ь Вр — среднеквадратичное с тклонение пробега ионов.

d — толщина пленки, магнитные свойства плеск ухудшаются, Уменьшение энергии ионов ниже 30 кэВ йе позволяет получать"упрочнен.алые слои в магнитной пленке достаточной толщины.

Пример, Данным способом обрабатывались ферромагнитные пленки состава

71 ат.о/, Ni — 29 ат.% Ve толщиной 1000 А, полученных термиче<:ким напылением, где m — число свободных мест в 30-зоне металла (для Ni m=0,6, а для Fe m=2,22), Х-концентрация атомов металлоида, и-параметр, равный 3, для фосфора. В нашем случае для пленки 71 ат,% Ni — 29 ат.% Fe число m находится следующим образом:

m = 0,6 0,71+ 0,29 2,22 = 1,08, Магнитный момент пленки 3d металл-металлоид будет равен О, если в (1) числитель равен О, Таким образом, концентрацию фосфора, при которой исчезают магнитные свойства, можно вычислить по следующей формуле ионами P дозой 8 10 см, Такая обработ+ - . 16 -2 ка приводит к уменьшению коэффициента трения для пары сталь ШХ вЂ” 15 — магнитная пленка с 0,22 до 0,07 и увеличению твердо5 . сти по шкале Мооса с 2 до 6, При этом температура Кюри (измеренная по кривой электросопротивления) уменьшается с

510 С до 474 С, коэрцитивная сила уменьшается с 34 Э до 30 Э; удельная намагниченность насыщения с 107 Гс см /r до 100 Гс см /r (коэрцитивная сила и намагниченность на10 сыщения получены из анализа петли гистерезиса).

Облучение аналогичных пленок ионами P дозой 7 10 см приводит к изменению коэффициента трения для пары

LUX-15-магнитная пленка с 0,22 до 0,09 и увеличению твердости по шкале Мооса с 2 до 6. При этом температура Кюри (изме20 ренная по кривой электросопротивления) уменьшается с 510 С до 488 С, коэрцитивная сила уменьшается с 34 Э до 32 Э, удельная намагниченность с 107 Гс см ./r г до 102 Гс см /г.

25 Облучение пленок 71 ат,% Ni, 29 ат.%

Fe толщиной 1000 А ионами Р дозой

9 10 см приводит к уменьшению коэф16 фициента трения с 0,22 до 0,06 и увеличенйю твердости по шкале Мооса с 2 до 6. При

30 этом температура Кюри уменьшается с 510

С до 4/О С, коэрцитивная сила уменьшается с 34 Э до 30 Э, удельная намагниченность с 107 Гс см /г до 100 Гс см /г, Преимуществом данного способа по отношению к прототипу является отсутствие резкой межфазной границы между упрочненным слоем и ферромагнитной пленкой за счет плавного распределения имплантированной примеси и дефектов, 40 ответственных за упрочнение. Упрочненный слой, в отличие от прототипа не наносится извне, а формируется в самом теле ферромагнитной пленки. Это устраняет возможность отслаивания упрочненного слоя, ликвидирует проблему "замуровывачия" пылинок и повышает срок службы магнитного диска. Кроме того, свойства упрочненного слоя не критичны к малым вариациям технологических параметров—

50 энергии ионов, дозы, что вызвано упрощением технологии.

Формула изобретения

Способ обработки ферромагнитных материалов, основанный на создании на

55 поверхности ферромагнитной пленки защитного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости пленки за счет снижения коэффициента трения и повышения прочности при сохранении маг1786188

Составитель Г. Гафарова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. lUynna

Редактор А. Рожкова

Заказ 233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 нитных параметров пленки, а также уп- ферромагнитной пленки ионами фосфора в рощения технологии. защитный слой интервале энергий 30-60 кэВ и дозой получают путем облучения поверхности 7.10 — 9 10 см

6 . 16 -2