本申請屬于金屬磁性薄膜，具體涉及一種磁碼盤材料及制備方法、磁編碼器。

背景技術：

1、磁編碼器作為一種新型的位置檢測元件，憑借其非接觸測量、抗污染能力強、環境適應性好等顯著優勢，在工業自動化、機器人、新能源汽車等領域展現出巨大的應用潛力。磁碼盤作為磁編碼器的核心部件，其性能直接影響著編碼器的精度、分辨率和穩定性。

2、近年來，隨著材料科學和制造技術的不斷進步，磁碼盤材料的研究也取得了顯著進展。fecrco薄膜（在一些情況下還包括少量其他元素，比如mo和ti等，在一般情況下統稱為fecocr薄膜或fecrco薄膜）作為一種重要的磁性材料，廣泛應用于磁存儲、傳感器等領域。然而，fecrco薄膜的磁性能，尤其是矯頑力，往往難以滿足高性能應用的需求。現有技術中，通常通過分級熱處理、摻雜或界面工程等手段來改善薄膜的磁性能，但這些方法往往存在工藝復雜、成本高或效果有限等問題。因此如何提高fecrco磁性薄膜矯頑力是磁性薄膜研究領域的重點問題之一。

技術實現思路

1、本申請的目的是解決現有技術的不足，提供一種磁碼盤材料及制備方法、磁編碼器，具體采用以下的技術方案：

2、首先，本申請提供了一種磁碼盤材料，包括雙au催化磁力層和ta層；雙au催化磁力層由自下而上的第一au層、fecrcomoti層和第二au層經真空退火得到；真空退火的溫度為645℃-655℃。

3、本申請中，申請人為了能夠在維持較為簡單的制備方法的前提下，盡可能提升fecrcomoti磁碼盤材料的矯頑力，進而通過不懈的科研探索，確定了利用雙au層對fecrcomoti進行催化的技術方案。

4、申請人發現，通過在fecrcomoti薄膜兩面使用au層對fecrcomoti進行緊密夾制，將表面活性元素au作為附著在fecrcomoti層兩側的催化劑，從而形成細密而較薄的“三明治結構”，能對fecrcomoti形成獨特的催化作用；進行熱處理過程（即真空退火過程）中，“三明治結構”中的fecrcomoti兩側的au層中的au原子擴散進入fecrcomoti層的邊界處，使得fecrcomoti層的表面自由能降低，此過程中，fecrcomoti薄膜內部α相在spinodal分解過程中被兩面夾置的au層催化，au層對fecrcomoti的spinodal分解提供了額外的驅動力，從而使得spinodal分解過程中，fecrcomoti層內部的ɑ相分解為富fe和co的強磁相（α1相）?與富cr的弱磁相（α2相），大幅提高了材料磁性能。

5、不僅如此，在此過程中，au原子擴散進入fecrcomoti相邊界處時，細化晶粒的同時，還提高了顆粒分離度，這主要歸結于au在上述催化spinodal分解過程中還出現了協同作用，在協同作用中，還產生了晶界修飾的功能；晶界修飾促成了缺陷愈合，這使得在本申請中的au層中，au原子與基體原子尺寸差異引起的晶格畸變可釘扎位錯，減少晶格缺陷密度，提升晶體完整性。

6、作為上述技術方案的進一步改進，第一au層厚度為5nm-10nm。第二au層厚度為5nm-10nm。

7、申請人經過不斷的實驗研究以及理論探索發現，選用適當厚度的au層作為fecrcomoti層兩側的催化層，具有重大意義：經快速退火后，au層中的au原子擴散進入fecrcomoti層中，不僅實現細化fecrcomoti層的晶粒，同時還能夠提高fecrcomoti層中的顆粒的分離度，從而在降低了fecrcomoti晶粒尺寸的同時，還降低了fecrcomoti顆粒間的交換耦合作用，以至于這些晶粒之間的間隙能夠作為原子快速擴散的通道，使薄膜矯頑力大幅提升。

8、另一方面，申請人還發現，當au層厚度大于10nm時，成本上升的同時，其技術效果沒有得到相應的提升，因為其中催化層過厚會導致au原子過多，過多的au原子會導致fecrcomoti層中晶粒之間的間隙降低，不利于充分的擴散，會導致薄膜矯頑力難以提升。

9、另一方面，在本申請中，au作為表面活性元素，能夠作為促進fecrcomoti薄膜內部α相條幅分解的催化劑，這是因為，au具有較低的表面能（低于fe、co和cr元素），經快速退火后，au原子擴散進入fecrcomoti相的邊界處會降低薄膜表面的自由能，從而使得矯頑力提升；而當au層厚度小于5nm時，其催化作用不明顯。

10、作為上述技術方案的進一步改進，fecrcomoti層厚度為90nm-110nm。ta層厚度為5nm-10nm。fecrcomoti層中fe、cr、co、mo和ti的質量比為42:30:25:2:1。

11、其次，本申請還提供了一種上述磁碼盤材料的具體制備方法，包括如下步驟：

12、準備襯底，在襯底之上進行直流濺射，然后進行真空退火，得到磁碼盤材料；直流濺射包括以下過程：在襯底之上進行第一次直流濺射制備第一au層，隨后進行第二次直流濺射制備fecrcomoti層，隨后進行第三次直流濺射制備第二au層，隨后進行第四次直流濺射制備ta層。

13、作為上述技術方案的進一步改進，直流濺射過程中的真空度為：1×10-5pa-3×10-5pa；第一次直流濺射時間為46.2s，第二次直流濺射時間為1785.7s，第三次直流濺射時間為46.2s，第四次直流濺射時間為66.7s。

14、作為上述技術方案的進一步改進，真空退火的條件為645℃-655℃，時間5min-10min。

15、最后，本申請還提供了一種使用了上述磁碼盤材料的一種磁編碼器。

16、本申請的有益效果為：本申請所提供的包括雙au催化fecrcomoti磁力層的磁碼盤材料，相較傳統的fecrcomoti薄膜，其矯頑力有明顯增幅，且同時制備過程簡單高效，成本較低。

技術特征：

1.一種磁碼盤材料，其特征在于，包括雙au催化磁力層和ta層；所述雙au催化磁力層由自下而上的第一au層、fecrcomoti層和第二au層經真空退火得到；所述真空退火的溫度為645℃-655℃。

2.根據權利要求1所述的一種磁碼盤材料，其特征在于，所述第一au層的厚度為5nm-10nm。

3.根據權利要求1所述的一種磁碼盤材料，其特征在于，所述第二au層的厚度為5nm-10nm。

4.根據權利要求1所述的一種磁碼盤材料，其特征在于，所述fecrcomoti層的厚度為90nm-110nm。

5.根據權利要求1所述的一種磁碼盤材料，其特征在于，所述ta層的厚度為5nm-10nm。

6.根據權利要求1所述的一種磁碼盤材料，其特征在于，所述fecrcomoti層中fe、cr、co、mo和ti的質量比為42:30:25:2:1。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的磁碼盤材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據權利要求7所述的磁碼盤材料的制備方法，其特征在于，所述直流濺射過程中的真空度為：1×10-5pa-3×10-5?pa；所述第一次直流濺射時間為46.2s，所述第二次直流濺射時間為1785.7s，所述第三次直流濺射時間為46.2s，所述第四次直流濺射時間為66.7s。

9.根據權利要求7所述的磁碼盤材料的制備方法，其特征在于，所述真空退火的條件為645℃-655℃，時間5min-10min。

10.一種磁編碼器，其特征在于，包括權利要求1-6任一項所述的磁碼盤材料。

技術總結
本申請屬于金屬磁性薄膜材料技術領域，具體公開了一種磁碼盤材料及制備方法、磁編碼器，該磁碼盤材料中包括有雙Au催化磁力層和Ta層，其中雙Au催化FeCrCoMoTi磁力層包括有第一Au層、FeCrCoMoTi層和第二Au層；FeCrCoMoTi磁碼盤材料還經過645℃?655℃真空退火。本申請還提供了上述磁碼盤材料的具體制備方法，以及包括上述磁碼盤材料的磁編碼器。本申請所提供的包括雙Au催化FeCrCoMoTi磁力層的磁碼盤材料，制備工藝簡單，相較傳統的FeCrCoMoTi薄膜，其矯頑力有明顯增幅，且同時制備過程簡單高效，成本較低。

技術研發人員：單欣,徐秀蘭,黃意雅,于廣華,朱冠倫,任宏宇,郭奇勛,何強
受保護的技術使用者：季華實驗室
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28