Способ обработки ферромагнитных материалов

"ч" 110. ТЕХННЧЕЙКИт ъ,ТЕР.Ъ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К РСКО ИДЕТЕЛЬСТВ нститута м вова и Ниж вательски при Нижег ерситете и Д.И.Тетельбаи И.Н,Царева М.)апацзача, ссоп ргосезз гассег)зссз о 1, чо ч Л 6 - 18,ФЩ О аз веса", МА 6 - 17,ааааа ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Нижегородский филиал Ишиноведения им, А.А.Благонргородский научно-исследофизико-технический институтродском государственном униН.И,Лобачевского)ЕЕЕ, Тгапз, Мацп., 1981, чор. 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 коэффициента трения и повышения твердости при 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 5 Ц, 1786188(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. 4 материала формируется аморфный немагнитный слой с повышенными трибологиче скими характеристиками, При этом магнитные свойства основного материала СО не ухудшаются в определенных пределах. С 0 Получение немагнитного слоя необходимо для исключения возможного искажения при записи и воспроизведении информации на магнитном материале.Выбор обозы 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 Збзоне ферромагнетика, обуславливающие магнитный момен элементов. Среднийатомный магнитный момент можно вычислить из выражения: 1-Х)- и Х=О,(2 Подставляя в (2) гп=1,8 и п=З, можно получить, что, начиная с Х=0,26 (26 ат,% фосфора), пленка теряет свои магнитные свойства. Это соответствует дозе облучения Ф=б 10 см, Во-втоогых, при увеличении дозы выше 9 10 см происходит рекри 16сталлизация аморфного слоя с выпадением фосфидов ЮзР и К 112 Р 6 и пленка резко ухудшает свои магнитные и фрикционные свойства. При уменьшении дозы облучения меньше, чем 7 10 см отсутс 1 ьует значи 16 .2тельное 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 вь 1 ше 60 кэВ, определяемого из неравенства йр+Лйр ,3,где Вр - проецирован,ый пробе ионов,Ь Вр - среднеквадратичное с тклонение пробега ионов.д - толщина пленки,магнитные свойства плевок ухудшаются, Уменьшение энергии ионов ниже 30 кэВ йе позволяет получать"упрочнен алые слои в магнитной пленке достаточной толщины.П р и м е р, Данным способом обрабатывались ферромагнитные пленки состава 71 ат.% М - 29 ат.% Ге толщиной 1000 А, полученных термическим напылением,где гп - число свободных мест в ЗО-зоне металла (для М п 1=0,6, а для Ре п 1=2,22), Х-концентрация атомов металлоида, и-параметр, равный 3, для фосфора, В нашем случае для пленки 71 ат,% Ю - 29 ат.% Ре число в находится следующим образом; п 1 = 0,6 0,71+ 0,29 2,22 = 1,08, Магнитный момент пленки Зб металл-металлоид будет равен О, если в (1) числитель равен О, Таким образом, концентрацию фосфора, при которой исчезают магнитные свойства, можно вычислить по следующей форму- леионами Р дозой 8 10 см, Такая обработ 16 -2ка приводит к уменьшению коэффициентатрения для пары сталь ШХ - 15 - магнитнаяпленка с 0,22 до 0,07 и увеличению твердо 5 . сти по шкале Мооса с 2 до 6, При этомтемпература Кюри (измеренная по кривойэлектросопротивления) уменьшается с510 С до 474 С, коэрцитивная сила уменьшается с 34 Э до 30 Э; удельная намагниченность10 насыщения с 107 Гс см /г до 100 Гс см /г(коэрцитивная сила и намагниченность насыщения получены из анализа петли гистерезиса),Облучение аналогичных пленок иона 15 ми Р дозой 7 10 см приводит к изменению коэффициента трения для парыШХ-магнитная пленка с 0,22 до 0,09 иувеличению твердости по шкале Мооса с 2до 6. При этом температура Кюри (изме 20 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./ггдо 102 Гс смг/г,25 Облучение пленок 71 ат,% М 1, 29 ат.%Ре толщиной 1000 Д ионами Р дозой9 10 см приводит к уменьшению коэф 16фициента трения с 0,22 до 0,06 и увеличенйю твердости по шкале Мооса с 2 до б. При30 этом температура Кюри уменьшается с 510С до 470 С, коэрцитивная сила уменьшается с 34 Э до 30 Э, удельная намагниченностьс 107 Гс см /г до 100 Гс см /г,Преимуществом данного способа по35 отношению к прототипу является отсутствие резкой межфазной границы между упрочненным слоем и ферромагнитнойпленкой за счет плавного распределенияимплантированной примеси и дефектов,40 ответственных за упрочнение, Упрочненный слой, в отличие от прототипа не наносится извне, а формируется в самом телеферромагнитной пленки. Это устраняетвозможность отслаивания упрочненного5 слоя, ликвидирует проблему "замуровывачия" пылинок и повышает срок службымагнитного диска, Кроме того, свойстваупрочненного слоя не критичны к малымвариациям технологических параметров -50 энергии ионов, дозы, что вызвано упрощением технологии.ФормулаизобретенияСпособ обработки ферромагнитныхматериалов, основанный на создании на55 поверхности ферромагнитной пленки защитного слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения износостойкости пленки за счет снижения коэффициента трения иповышения прочности при сохранении маг1786188 Составитель Г. ГафароваТехред М,Моргентал Корректор И. Шулла Редактор А. Рожкова Заказ 233 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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 .б , 16 -2