專利名稱：Pt－Co基濺射靶的制作方法
該申請是2002年4月8日提交的PCT/US02/10909，國家申請?zhí)枮?2808205.2的發(fā)明名稱為“Pt-Co基濺射靶”的分案申請。
本發(fā)明涉及貴金屬磁性濺射靶及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明，將通過快速固化制成的固體合金粉末與Pt元素機械合金化、密化、并加工成濺射靶。
本發(fā)明本發(fā)明的目的是，通過采用新的工藝使其產(chǎn)生新穎的微觀結構構造，從制造和使用的觀點看，增強濺射靶的性能。開發(fā)的該新工藝設計認真考慮了成本、訂貨至交貨的時間和最終產(chǎn)品的性能。發(fā)展該微觀結構構造的目的是為了提高生產(chǎn)力和增強產(chǎn)品的使用性能。在本發(fā)明中，靶采用傳統(tǒng)的工藝步驟(如氣體噴霧、粉末混合和研磨、熱等靜壓和切削加工)制成，雖然工藝步驟本身并不奇特，但這些工藝步驟被巧妙地利用使得在保持制造過程中具有競爭力的成本和訂貨至交貨時間的同時，獲得較好的濺射靶。采用本發(fā)明所述工藝制得的新穎微觀結構的特征在于它的細沉淀結構和高度的組分均一性。
氣體噴霧是用于大范圍的工業(yè)應用生產(chǎn)粉末金屬的常用方法。通常認為，此技術生產(chǎn)的細球形粉末微觀結構與快速固化物質(zhì)不同。雖然在濺射靶工業(yè)中已經(jīng)使用霧化法制造了一定范圍的合金粉末，但霧化法還沒有用來在多相Co基磁性合金中減少沉淀相尺寸。在本發(fā)明中，氣體霧化用來生產(chǎn)具有細微觀結構的合金粉末，當與傳統(tǒng)鑄造工藝技術相比時，該結構可以在密化粉末的機械工作狀態(tài)下增強其生產(chǎn)力，并具有更好的靶微觀結構和組分均一性。總的說來，多相金屬物質(zhì)的延展性基本上取決于其微觀結構中的連續(xù)相或相的延展性。在多相微觀結構中，一個已知相的連續(xù)度是其尺寸和形狀的函數(shù)。例如有高縱橫比的粗糙微觀結構比細的球形相在更低的體積分數(shù)下就會互連。這種幾何尺寸的事實可以總結為一種已知相的滲漏體積分數(shù)極限與相的尺寸成反比，與縱橫比成正比。
在含大于6at％B的CoCrPtB合金中發(fā)生的現(xiàn)象就是其中的一個例子，當這些物質(zhì)通過傳統(tǒng)鑄造方法制成時，它們含有一種粗糙而狹長的脆性相。由于其尺寸和形態(tài)，該相在整個微觀結構中互連，因而決定物質(zhì)的力學性能，并賦予其脆性。相反地，同樣的合金，當依據(jù)本發(fā)明制造時，則趨于更柔韌。這種現(xiàn)象的發(fā)生是因為微觀結構中的存在的脆性相較細并且等軸，因而不連續(xù)。
傳統(tǒng)工藝加工的物質(zhì)和采用氣體噴霧加工的物質(zhì)出現(xiàn)的微觀結構的不同是兩種工藝固化速度不同的結果?？焖俟袒镔|(zhì)與傳統(tǒng)鑄造物質(zhì)趨于具有更細的微觀結構。本發(fā)明的目的是巧妙地運用此現(xiàn)象來制造Co基濺射靶，以提高其機械加工性能。已經(jīng)實現(xiàn)采用本發(fā)明概述的工藝步驟來提高塑性導致熱加工工藝中更高的處理量，從而帶來了生產(chǎn)成本的節(jié)約。
另外，由于CoCrPtB合金中脆性相的體積分數(shù)是B含量的強函數(shù)，根據(jù)本發(fā)明制造的物質(zhì)的延展性相對提高，因此而來的加工工藝性能的加強就會隨B含量的增加更加明顯。這種隨B含量的增加來增強本發(fā)明的好處在介質(zhì)工業(yè)中變的越來越重要了。而且，在最終靶中的B含量在10at％以上的情況下，本發(fā)明就成為了一種有效可行的技術，因為在這種B含量水平上傳統(tǒng)鑄造和機械加工技術已經(jīng)完全不起作用了。
由于磁頭技術和磁盤存儲能力的進步，近幾年來對薄膜介質(zhì)組分的均一性要求已大大提高了。這種要求已經(jīng)產(chǎn)生了對具有高微觀結構均一性的多相濺射靶工業(yè)的需求，因為增加靶的微觀結構均一性減少了濺射膜上的組分梯度。在Harkness等人(J.Mater.Res.，Vol 15，No.12，Dec 2000，P.2811)的論文中，此結果已被CoCrPtTa合金的情況作了證實。雖然此參考文獻研究的合金系統(tǒng)中不含B，而且雖然靶的微觀結構操作工藝不涉及此處討論的快速固化技術，但其一般結果都可以顯著地支持本文所述的技術。本發(fā)明采用了兩種基本方法在復雜化學成分的濺射靶中得到優(yōu)良的組分均一性。第一種方法是將用來制造靶的基料主合金粉末快速固化?？焖俟袒瘜е庐a(chǎn)生含細沉淀物的化學均質(zhì)細粉末。小尺寸的顆粒和沉淀物促進了混合粉中點對點之間優(yōu)良的化學均一性，從而保證了最終靶內(nèi)的化學均一性。第二種方法是用球磨或其它機械合金化技術將基料粉末機械合金化。機械合金化導致合金粉末混合物具有很低的化學可變性，從而被認為是不同組分粉末混合產(chǎn)生化學均質(zhì)粉末混合物的最優(yōu)方法。這些方法的結合使得制造與采用傳統(tǒng)鑄造技術制造的濺射靶相比，化學組分和微觀結構均一性更高的濺射靶成為可能。
為了說明與采用傳統(tǒng)鑄造技術制造的濺射靶相比，采用本發(fā)明制造的濺射靶中點對點均質(zhì)性的提高程度，將兩種濺射靶進行了比較。靶1是依據(jù)本發(fā)明制造的靶，靶2為采用傳統(tǒng)技術制造的靶。八種物質(zhì)試樣用標準轉(zhuǎn)孔技術取自靶的任意位置。每一試樣對其Co、Cr、Pt、B和Ta進行化學分析。結果標明，靶1的點對點化學組分可變性大大小于靶2。每一試樣中測量的組分平均值和標準偏差如下表所示。
表 點對點組分均一性的對比
濺射靶工藝中標準的工藝范例是熔化和鑄造具有最終產(chǎn)品組分的合金。用于濺射靶的含Pt合金可以采用標準合金化和鑄造實踐的具有競爭力成本的方法制造。然而在考察了含Pt霧化粉末制造濺射靶的生產(chǎn)成本后，霧化工藝中與pt損失相關的成本致使該工藝太昂貴而不能成為一種具有競爭力的濺射靶制造工藝是顯而易見的。申請人已發(fā)現(xiàn)一種通過機械合金化元素pt粉末和非貴金屬Co基主合金粉末達到所需化學成分(正與霧化含Pt組分相反)的成本較低的方法。采用此方法，可以在整個靶制造工藝中更有效地控制Pt金屬，從而充分地減少生產(chǎn)成本。這就是本發(fā)明使用的細微但關鍵的工藝方法，致使本發(fā)明與眾不同。為了說明生產(chǎn)成本節(jié)約的可能性，考慮以下內(nèi)容。用于數(shù)據(jù)存儲的典型CoCrPtB合金含有約30wt％的Pt。合金的霧化，包括Pt，導致的典型貴金屬物質(zhì)產(chǎn)量損失約為8％。相反地，將Pt粉末與噴氣霧化的非貴金屬Co基主合金粉末導致的典型貴金屬產(chǎn)量的損失小于2％，Pt現(xiàn)在的成本高于$20/gm(相比Co大約為$0.04/gm)。因此，顯而易見巨大的成本利益，Pt物質(zhì)產(chǎn)率工藝提高6％。例如，該Pt產(chǎn)量損失的減少導致含12at％Pt(大約30wt％)及具有大約直徑7”×厚0.300”的圓柱幾何體的CoCrPtB靶產(chǎn)品的制造成本降低20％～30％。
除了優(yōu)化成本結構外，優(yōu)化的工藝周期時間能夠在濺射靶工藝中提供一個非常重要的競爭優(yōu)勢。在本發(fā)明中，周期時間的減少主要是通過采用一組具有標準組分的主合金粉末實現(xiàn)的。這些粉末可以以不同的比例混合以生產(chǎn)大范圍的最終合金組分，因此避免了每需要一種新的合金組分時都要重新霧化一批粉末。標準主合金粉末可以存儲，因而工藝中霧化周期時間就可以縮小。沒有此種標準物質(zhì)存儲方法，在需求新物質(zhì)時具有競爭力的周期時間是很困難的。事實上，已經(jīng)證實標準主合金粉末的存儲可以減少多達80％的訂貨至交貨的時間。
當數(shù)據(jù)存儲靶客戶作出購買決定時，考慮的重要的質(zhì)量度量是批(lot)-批(lot)間的化學組分均一性。制造靶的標準工藝技術是包含熔化、鑄造和軋制步驟的成批處理工藝。典型地，批量的重量在20到120kg。已鑒定化學成分的批定義為工藝熔點部分的產(chǎn)品。由于標準熔化CoCrPtB合金通常工藝的變化，批-批間組分的變化一般為每一種組分物種為0.5at％。批-批間的雜質(zhì)含量也不一樣。原則上，為了在介質(zhì)生產(chǎn)過程的周期中使一已知合金的化學組分變化性減少到最小，應該采用非常大的批，因此減少批的整體數(shù)量對制造過程所需的靶是必要的。例如，如果采用了一非常大的批，批-批間的組分變化就為零。然而，用于熔化處理物質(zhì)的批尺寸的最大化是有限度的。為制造濺射靶而采用一個能力大于150kg的熔化裝置在經(jīng)濟上是不可行的。
本發(fā)明的工藝中，工藝的混合部分形成了一個已確定化學組分的批。例如，如果工藝的混合部分采用球磨，則有可能一次經(jīng)濟地生產(chǎn)大量物質(zhì)。與具競爭力的制造市場度量相比，能力在100kg范圍的球磨機是不昂貴的。本發(fā)明的工藝可以經(jīng)濟地大量生產(chǎn)許多化學均一的物質(zhì)。這在濺射靶工業(yè)中是一具有顯著競爭力的優(yōu)勢。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種多組分多相貴金屬磁性濺射靶，其典型地包含，但不限于，Co、Cr、Pt和B。根據(jù)本發(fā)明，為了實現(xiàn)以上目的，提供了一種制備靶的方法，該方法包括將快速固化的Co主合金粉末與Pt元素粉末和其它最終組分所需的元素Cr或合金粉末機械合金化。本發(fā)明的這些目的和其它目的以及其特征從下文參考隨后的圖形給出的對本發(fā)明進一步的公開中顯而易見的。
附圖簡述參考以下詳細的描述并結合考慮隨后的圖形，本發(fā)明更完整的評價和其可能的許多優(yōu)勢可以更容易的得出，并且更容易理解。


圖1為霧化Co-23Cr-2Ta-6B粉末的SEM圖。此粉末主要包含兩相。較輕的相含有Co、Cr和Ta。沉淀相為較暗的相，其基本含有Co和B。霧化工藝生產(chǎn)出的快速固化微觀結構是采用傳統(tǒng)鑄造技術不能夠得到的。
圖2為主合金Co-21Cr-8Pt-2Ta-5B熱等靜壓后(后文稱為HIP’ed)的SEM圖。該合金通過球磨(機械合金化)圖1中粉末和純Pt粉末，然后熱等靜壓混合物質(zhì)制成。輕相基本為純Pt金屬，暗相基本為Co基霧化粉末的殘留物。
圖3為圖2描述物質(zhì)的更高倍數(shù)的SEM圖。較高放大倍數(shù)揭示了含有多相細顆粒的微觀結構。
圖4為圖2和圖3描述物質(zhì)的更較高放大倍數(shù)的圖。該圖至少存在4相。沉淀相的尺寸額定小于5微米。
圖5比較了相同額定組分的傳統(tǒng)鑄造合金。
圖6為圖5所示的傳統(tǒng)鑄造物質(zhì)的較高放大倍數(shù)圖。
圖7A、7B、7C比較了主合金和傳統(tǒng)鑄造合金基于B含量的拉伸強度、拉伸率和斷裂能。
圖8描述了固有CoCrPtB合金PTF與Crat％含量的變化關系。
圖9描述了使用主合金化和傳統(tǒng)鑄造CoCRPtBTa合金靶制造的磁性介質(zhì)試樣的矯頑磁性(Hcr)與磁盤溫度的變化關系。
圖10說明使用主合金化和傳統(tǒng)鑄造CoCrPtBTa合金靶制造的磁性介質(zhì)試樣改進的磁盤ID和OD矯頑性。
圖11說明使用主合金化和傳統(tǒng)鑄造CoCrPtB合金靶制造的磁性介質(zhì)試樣改進的磁盤ID和OD矯頑性。
圖12描述了采用主合金化CoCrPtB靶產(chǎn)品制造時的介質(zhì)信噪比的改進。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種濺射靶合金及其制造方法。靶含有以下特征。
微觀結構特征?？焖俟袒泻辖鸷卸嘞啵湫偷貫镃oB、CoCrB、CoCr、CoPt、CoCrPt和Pt。它還含有高度精細的沉淀結構，典型地小于具有相似組分傳統(tǒng)鑄造沉淀結構的10倍。結構的不同可以從比較圖1-4和圖5得出。很清楚，其相的分布也更加均勻。這些微觀結構特征與傳統(tǒng)鑄造物質(zhì)相比增加了延展性，提高了點-點之間的組分均一性，參見表。增加的延展性導致熱加工工藝中的生產(chǎn)產(chǎn)量的提高，這就有助于減少加工成本。采用傳統(tǒng)鑄造法制造CoCrPt-8B靶產(chǎn)品的典型生產(chǎn)產(chǎn)量范圍在60％至80％。采用此本文述的技術生產(chǎn)CoCrPt-8B，得到的產(chǎn)量高于90％。圖7描述了采用本文所述技術制造的合金的抗拉屈服強度、拉伸率、斷裂能和延展性的主要改善。延展性定義為在應力-應變曲線下的區(qū)域，它與物質(zhì)試樣斷裂所需的能量成正比。增加的延展性使得不采用本發(fā)明就不能制造的某些靶成分的制造成為可能。靶中點-點之間成分和微觀結構的較好的均勻性會導致濺射膜中磁盤-磁盤和單個磁盤薄膜性質(zhì)均勻性的提高。典型地，在物理蒸汽沉積工藝(也稱為濺射)中，靶的一部分原子就不會噴射到所制造的薄膜設備上，而是沉積在濺射機械的罩和容器壁上。靶化學和微觀結構均勻性的控制確保靶中大部分濺射原子物理沉積在薄膜磁盤上而不是濺射機械的罩和容器壁上。因此由于靶物質(zhì)化學和微觀結構均一性的優(yōu)化，從靶到薄膜更有效的原子傳輸使得薄膜特性的提高了。此結果由Harkness等人關于CoCrPtTa合金的論文予以支持，且會在本專利中所含的例子中得到證實。而且化學上的細微變化對數(shù)據(jù)存儲薄膜介質(zhì)特性的影響也出現(xiàn)在Xiong等人的論文(DataStorage，Vol.3，No.6，July1996，P.47)中。
化學特性靶合金是Co基且含有Pt。典型的主要成分除了Co和Pt外，還包括下列中的一種或多種Cr、B、Ta、Nb、C、Mo、Ti、V、W、Zr、Zn、Cu、Hf、O、Si或N。當靶含有一種或多種這些元素時，依原子種類，典型的濃度在0.2at％和30之間。一般地，Cr、B和Ta在靶組分中常出現(xiàn)。元素(如氧和氮)常常作為陶瓷粉末(比如氧化鋯和氮化硅)加入。靶中Pt含量典型范圍為0到50at％。本文所述的靶成分的例子包括Co-20Cr-10Pt-2Ta-5B、Co-19Cr-11Pt-8B、Co-15Cr-11Pt-10B和Co-20Cr-10Pt-6B。另外，采用本文所述技術制造，但不能用傳統(tǒng)技術制造來比較性能研究(由于它們非常脆的性質(zhì))的其他合金有Co-10Cr-10Pt-20B、Co-12Cr-12Pt-18B和Co-12Cr-8Pt-22B。
宏觀物理性能與傳統(tǒng)鑄造的相似化學組分的合金相比，靶合金呈現(xiàn)出更高的延展性。延展性的提高是由于經(jīng)過快速固化和熱等靜壓的微觀結構中的脆相與傳統(tǒng)鑄造微觀結構相比尺寸較小。相尺寸的減小使得更柔韌的大部分相來保持整個微觀結構連續(xù)。在磁控濺射中，靶物質(zhì)滲透性(也稱為PTF＝Pass-Through-Flux)與負極匹配對優(yōu)化原子濺射必須的穩(wěn)定電子等離子體的發(fā)展是很重要的。處理主合金的成分以得到預定的凈額定合金成分導致了靶物質(zhì)PTF設計的明顯的靈活性。某些磁控陰極在靶物質(zhì)PTF為70％到90％時得到的優(yōu)化的濺射性能，而其它則在靶物質(zhì)PTF55％到65％時得到優(yōu)化的濺射性能。圖8描述了PTF對CoCrPtB合金中Cr含量的固有依賴關系。用這個圖和相似性質(zhì)的圖形，主合金部分可以特制成具有特殊構造的宏觀-磁性性能的靶物質(zhì)。本文所述技術的一個特征是靶產(chǎn)品PTF控制在25％到100％之間。
濺射應用中的性能通過單一磁盤和磁盤-磁盤間磁性性能均勻性的測定，與通過傳統(tǒng)鑄造制造的靶相比，該靶在硬盤介質(zhì)濺射應用中顯示出更好的性能。磁盤性能的提高直接歸功于根據(jù)本發(fā)明制造的濺射靶中點-點間的化學均一性，沉淀物尺寸的減少和特殊的相形態(tài)。除了磁性均一性外，單一磁盤和磁盤-磁盤間參數(shù)性能的提高也已被證實，發(fā)明人認為磁盤采納數(shù)性能的提高也是由于濺射靶的相設計。在本發(fā)明中，這樣設計濺射靶相以在濺射過程中，從靶到薄膜磁盤能夠產(chǎn)生有效的傳輸。最優(yōu)相設計是在經(jīng)驗試驗中意外發(fā)現(xiàn)的?？雌饋砗孟裰骱辖鹣嗯c純Pt的特定結合(如實施例1和2所述)共同促進了濺射過程中原子更低的入射角度，使得從靶到薄膜磁盤的物理原子傳輸效率得到提高。與用傳統(tǒng)制造的具有相同的額定化學成分的靶產(chǎn)品制造的磁盤相比，這種原子傳輸效率的提高已經(jīng)證實可產(chǎn)生伴隨的硬盤磁性和參數(shù)性能的提高。
制造靶合金的方法一般地包括下列步驟。生產(chǎn)一組Co基主合金。用傳統(tǒng)霧化或其它快速固化技術制造主合金。典型的主合金包括的物質(zhì)含有Co與一些或所有下列元素Cr、B、Ta、Ti、Nb、W和Mo的組合。主合金為典型地含有5～50wt％Co，10～50wt％Cr和剩余部分為Ta、Ti、Nb、W、Mo、B或這些元素的一些組合的粉末。主合金以特定比例混合，這樣計算所述的比例使得到的最終粉末的組分相應于希望的最終靶成分。混合物典型地含有一些主合金粉末和元素粉末的混合物。對于四-元素CoCrPtB合金來說，主合金優(yōu)選的組分范圍為Co-(2～10wt％)B、Co-(15～35wt％)Cr-(2～10wt％)B、Co-(15～25wt％)Cr、Co-(0～40wt％)Cr-(0～12wt％)B。然后將混合物與Pt機械合金化，典型地通過球磨設計的粉末混合物與Pt粉末。采用傳統(tǒng)的HIP(熱等靜壓)工藝將合成的靶合金在1500°到1900°F的溫度，壓力范圍為15,000psi到30,000psi的壓力下密化1-6小時。傳統(tǒng)的單軸模具熱壓或軋制壓縮也可應用于密化。當Co基主合金中的Cr減少時，這些密化參數(shù)是為了促進或限制Cr的內(nèi)部擴散，目的是為了提高最終靶合金中的磁通量。物質(zhì)一旦密化，就得到了采用傳統(tǒng)濺射靶制造試驗制成的靶。
下面的例子給出了本發(fā)明的特殊實施例，但它不能被認為是任何方式上的對本發(fā)明的限制。
實施例1Co-(25-30)Cr-(15-20)B、Co-(25-30)Cr、和Co-(10-15)B(wt％)主合金粉末與足量的Pt和Ta粉末結合并混合以生產(chǎn)具有額定組分的Co-20Cr-10Pt-5B-2Ta(at％)合金粉末，將粉末球磨6到10小時。隨后，將機械合金化粉末通過在15,000psi，1900°F下熱等靜壓4小時進行密化。該熱等靜壓坯最終加工形成具有6”O(jiān)D和0.250”厚的RM-Gun靶。最終的靶合金密度為9.94，PTF在70％至90％之間。
具有與上述合金額定組分一樣的合金采用傳統(tǒng)鑄造工藝制成幾何形狀相同的靶。在這種情況下，合金在真空感應爐中在約2900°F下熔化并在一鑄模中形成鑄坯。然后將鑄坯在1600°F至2200°F的溫度下軋制加工，并加工生成與快速固化靶密度和PTF性能相同的RM-Gun靶。采用不同工藝制造的靶的PTF的值保持一致是為了排除宏觀磁性性能對濺射后得到的沉積膜的不同的影響。介質(zhì)制造試驗采用MDP-250B濺射裝置。采用以下的介質(zhì)結構來研究不同的加工對Co合金靶的影響玻璃基質(zhì)-NiAl晶種層-Cr底層-CoCr起始層-Co20Cr10Pt5B2Ta磁性層-C保護涂覆。主合金和傳統(tǒng)磁性靶并行放置在濺射器中以便磁盤的背面也用靶濺射到相同的組分，但用不同的模式制造。試驗中采用的所有其它靶對都用相同的方法制造。采用這種并行分析消除任何與濺射工藝或結果有關的較輕的影響。在制造了幾千個薄膜磁盤后，Co合金磁性靶經(jīng)轉(zhuǎn)變后重新運行以確保無左/右容器影響使結果偏差。
圖9描述了此次試驗的一般磁性結果。清楚地，在濺射工藝的所有方面，結構和靶的額定化學成分保持不變，采用本文所述技術制造的Co合金濺射的介質(zhì)磁盤面持續(xù)產(chǎn)生高額定值的矯頑(磁)性。矯頑(磁)性是一個重要的記錄參數(shù)，較高值的矯頑(磁)性可以提高介質(zhì)航空數(shù)據(jù)存儲密度和熱穩(wěn)定性。圖9的數(shù)據(jù)在一定范圍的基質(zhì)溫度上產(chǎn)生的，其表明與采用主合金靶相關的優(yōu)勢在高溫狀態(tài)下進一步加強了。該結果是非常顯著的，因為為了優(yōu)化介質(zhì)信噪比，提高沉積溫度是常用的濺射工藝工具。因此在較高基質(zhì)溫度下保持高的矯頑(磁)性的能力使得優(yōu)化介質(zhì)信噪比性質(zhì)的工藝更加靈活。圖10比較了ID-OD磁盤矯頑(磁)性均勻性(在基質(zhì)溫度約為200℃)。如前面的討論，主合金靶不僅提高了額定矯頑(磁)性，而且使得在薄膜磁盤ID-OD矯頑(磁)性均勻性更加一致。正如Harkness等人在論文中所述，均勻性和額定磁性性能的提高很可能是由于從靶物質(zhì)到薄膜磁盤的更加有效和均勻的原子傳輸。
實施例2與實施例1的情況相似，采用Co-(20-25)Cr-(5-10)B、Co(20-25)Cr、和Co-(5-10)B(wt％)的主合金粉末與純Pt粉末的混合物制成的額定成分為Co-19Cr-11Pt-8B(at％)的靶。機械合金化和熱等靜壓參數(shù)與實施例1中所述相似。而且，采用如實施例1所述的相似工藝制造一具有相同額定成分的傳統(tǒng)鑄造和軋制靶。為了此次試驗的目的，采用主合金和傳統(tǒng)技術制造的靶的密度和產(chǎn)品PTF是相同的。
實施例1中所述的相同介質(zhì)制造范例，除了結構外，也被采用。在此研究中，采用下列結構Al基質(zhì)-CrMo底層-CoCr中間層-Co19Cr-11Pt-8B磁性層-C保護涂覆。如前述實施例，圖11揭示了主合金靶ID-OD均勻性細微的提高就會帶來額定磁盤矯頑(磁)性的顯著提高。圖12揭示了在很大的記錄密度范圍，采用主合金磁性靶制造的磁盤面的試樣介質(zhì)噪聲顯著低于采用傳統(tǒng)靶制造的那面。另外，此實施例還說明采用本文所述技術的相設計范例制造的Co基濺射靶可得到相同或更好的薄膜介質(zhì)磁性記錄性能。此結果當與主合金途徑能制造而傳統(tǒng)方法不能制造的復雜的下一代Co基合金的事實結合時，尤其值得注意。
雖然本發(fā)明已參照優(yōu)選實施例作了描述。但可以預測，本領域技術人員在閱讀了上述詳細的描述后，對其有不同的選擇和改動是顯而易見。因此，下列所附的權利要求被解釋為包括所有這些落入本發(fā)明實質(zhì)和范圍內(nèi)的選擇和改動。
權利要求
1.一種制造貴金屬磁性濺射靶的方法，所述貴金屬磁性濺射靶包括多相合金，該多相合金包括Pt和主合金，該主合金包括Co和至少2at％的選自Cr、B、Ta、Nb、C、Mo、W、Zr、Zn、Cu、Hf、O、Si和N的至少一種元素，該方法包括以下步驟a)提供快速固化的主合金，該主合金包括Co和至少2at％的選自Cr、B、Ta、Nb、C、Mo、W、Zr、Zn、Cu、Hf、O、Si和N的至少一種元素；b)機械合金化Pt粉末和包括Co的主合金，形成機械合金化的濺射靶；和c)將步驟b)中得到的機械合金化的濺射靶在15,000psi～30,000psi的壓力、1500°～1900°F的溫度下，致密化1～6小時
2.如權利要求1的方法，其中所述b)步驟中的機械合金化通過球磨實現(xiàn)。
3.如權利要求1的方法，其中通過霧化Co和2at％～30at％的選自Cr、B、Ta、Nb、C、Mo、W、Zr、Zn、Cu、Hf、O、Si和N的至少一種元素，提供所述a)步驟中的快速固化主合金。
4.如權利要求3的方法，其中主合金包括Co、Cr和B。
5.如權利要求3的方法，其中主合金包括Co、Cr、Ta和B。
6.如權利要求1的方法，其中主合金包括5～50wt.％Co、10～50wt.％Cr，其余為Ta、Ti、Ni、Tu、Mo、B或這些元素的組合。
7.如權利要求1的方法，其中主合金選自Co和2～10wt.％B，Co、15～35wt.％Cr和2～10wt.％B，Co、15～25wt.％Cr，和Co、0～40wt.％Cr和0～12wt.％B。
8.如權利要求1的方法，其中主合金與足夠的Pt粉末機械合金化，使合金中Pt的含量高達50at.％。
9.如權利要求8的方法，其中主合金與含有至少2at.％B的Pt機械合金化。
10.如權利要求9的方法，其中主合金與含有至少6at.％B的Pt機械合金化。
11.如權利要求8的方法，其中主合金與含有至少10at.％B的Pt機械合金化。
12.如權利要求1的方法，其中將所述步驟C)的濺射靶制成PTF值為25％～100％的濺射靶。
13.一種如權利要求11所述方法制備的貴金屬濺射靶。
14.如權利要求11所述方法制備的貴金屬磁性濺射靶，包括機械合金化化學均一的合金組合物，該組合物具有微觀結構均一性，所述合金組合物包括Pt、Co、Cr和至少2at.％的B。
15.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括含有在合金中均一分布的CoB、CoCrB、CoCr、CoPt、CoCrPt和Pt的多相。
16.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金進一步包括鉭，和所述合金包括Co-20Cr-10Pt-2Ta-5B。
17.如權利要求14的濺射靶，其中B的原子％含量為2％～30％。
18.如權利要求14的濺射靶，其中B的原子％含量至少為6％。
19.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-19Cr-11Pt-8B。
20.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-15Cr-11Pt-10B。
21.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-20Cr-10Pt-6B。
22.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-10Cr-10Pt-20B。
23.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-12Cr-12Pt-18B。
24.如權利要求14的濺射靶，其中所述合金包括Co-12Cr-8Pt-22B。
全文摘要
一種具有多相的Co－Cr－B－Pt濺射靶合金。合金可包括Cr、B、Ta、Nb、C、Mo、Ti、V、W、Zr、Zn、Cu、Hf、O、Si和N。該合金通過將Pt粉末與Co－Cr－B主合金混合，球磨粉末和熱等靜壓以密化粉末成合金而制得。
文檔編號H01F41/18GK1827843SQ20051012045
公開日2006年9月6日 申請日期2002年4月8日 優(yōu)先權日2001年4月11日
發(fā)明者邁克爾·桑德林, 伯恩德·金克爾, 張威利, 菲利浦·科爾諾 申請人:黑羅伊斯有限公司