CN106471581A - 磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明的磁记录介质包括载体和含有磁性粉末的磁性层。该磁性粉末包括含有立方铁氧体的磁性颗粒和含有ε‑相氧化铁的磁性颗粒中的至少一种。该磁性粉末的平均颗粒尺寸为10‑14nm,平均纵横比为0.75‑1.25,并且所述的磁性层的十点平均粗糙度Rz为35nm以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质。具体地,涉及一种包括载体和含有磁性粉末的磁性层的磁记录介质。
背景技术
磁记录介质已经广泛用于电子数据的存储。磁带作为这些介质之一已经被广泛普及。已知磁带的结构,是将非磁性层和含有磁性粉末的磁性层层叠在挠性载体上。
在用于音频、视频、数据等的磁带中,已广泛应用含有铁磁性氧化铁、Co-改性铁磁性氧化铁、CrO2、铁磁性合金等磁性粉末的磁性层,所述磁性粉末分散在粘合剂中。这种磁性粉末通常为针状并且在其纵向方向上被磁化。为了在使用针状磁性粉末的磁带中实现高密度记录,需要进行超短波长记录(将记录波长减小到一个超短波长)。然而,当缩短针状磁性粉末的长轴以实现超短波长记录时,它的矫顽力会降低。这是因为针状颗粒的矫顽力的形成由它们的形状,即针状来决定。此外,当执行短波长记录时,自退磁现象增加,使得不可能获得足够的输出。
因此,在具有LTO6能力的最新磁带(LTO代表开放线性磁带)中,已经使用六角晶系钡铁氧体磁性粉末。已经绘制好从通过针状磁性颗粒实现的纵向记录转移到通过钡铁氧体磁性粉末实现的垂直记录的路径图(参见,例如,非专利文献1)。对于用于垂直记录用磁带的磁性粉末,已经报道过诸如使用立方CoMn系尖晶石铁氧体磁性粉末的技术(参见,例如,专利文献1),使用ε-Fe2O3磁性粉末的技术(参见,例如,专利文献2)等。
引文献清单
专利文献
专利文献1:日本专利No.4687136
专利文献2:日本专利No.5013505
非专利文献
非专利文献1:IEEE Trans.Magn.Vol.47,No.1,P.137(2011)
发明内容
本发明解决的问题
因此,本发明的一个目的在于提供一种能够进行短波长记录并且还具有高信噪比(S/N比)的磁记录介质。
解决方案
为了实现上述目的,本方面提供了一种磁记录介质,包括:
载体;和
含有磁性粉末的磁性层,所述磁性粉末包括由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末和由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末中的至少一种,所述磁性粉末的平均颗粒尺寸在14nm以下,所述磁性粉末平均纵横比(mean aspect ratio)为0.75-1.25,十点平均粗糙度Rz在35nm以下。
本发明的效果
如上所述,根据本发明,可以提供一种能进行短波长记录并且还具有高S/N比的磁记录介质。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施方式的磁记录介质的构造的一实施例的剖视图;
图2A是示出磁性颗粒的形状的一实施例的示意图;
图2B是示出磁性层剖面的一实施例的剖视图;
图2C是示出磁性层的表面的一实施例的平面图;
图3A是示出磁性颗粒的形状的一实施例的示意图;
图3B是示出磁性层剖面的一实施例的剖视图;
图3C是示出磁性层的表面的一实施例的平面图;
图4A是示出实施例1的磁带的剖面TEM图像;
图4B是示出图4A的磁性层的局部放大图;
图5A是对照例13的磁带的剖面TEM图像;
图5B是图5A的磁性层的局部放大图;
图6A是对照例17的磁带的剖面TEM图像;
图6B是图6A的磁性层的局部放大图。
具体实施方式
现在,使用钡铁氧体磁性粉末的磁记录介质已经被实际应用作为具有LTO6能力的磁记录介质,并且公认钡铁氧体磁性粉末为下一代磁记录介质的磁性粉末。然而,根据本发明人的发现,钡铁氧体磁性粉末具有以下问题。
(1)相邻颗粒之间的接触面积
钡铁氧体颗粒为六边形板状(低高度六边棱柱(low-height hexagonalprismatic)形状)。因此,在钡铁氧体颗粒超微粉化的情况下,相邻的钡铁氧体颗粒的六边形表面可能彼此粘附,导致磁性粉末的聚集。也就是说,即使当钡铁氧体颗粒被超微粉化时,也不会使得每个钡铁氧体颗粒分散。此外,在钡铁氧体颗粒被垂直磁场垂直导向(perpendicularly oriented)的情况下,自然地,非磁性载体的表面和钡铁氧体颗粒的六边形表面变得互相平行。这是因为钡铁氧体颗粒的易磁化轴的方向垂直于其六方形表面,因此,六边形表面在介质表面上排列。作为这种颗粒排列的结果,钡铁氧体颗粒在介质的厚度方向上的接触面积增加,使得更容易发生颗粒的聚集。因此,为了提高由超微颗粒构成的磁性粉末的分散性,实现微粉化的优势-高密度记录,希望能有效减少相邻的超磁性颗粒的相互接触面积,并尽可能抑制聚集。
(2)介质表面上的颗粒的暴露面积
当六边形板状的钡铁氧体颗粒被垂直导向时,暴露在磁记录介质表面上的六边形表面的面积达到最大。与在相同体积的立方体磁性颗粒的正方表面上或在球形磁性粉末的球形表面上进行短波长记录的情况相比,使用磁头在这种六边形表面上进行短波长记录显然不利于实现高密度记录。
(3)晶胞尺寸
钡铁氧体颗粒的晶体结构是磁铅石型,其晶胞的C-轴相对较大,为2.3nm。尽管钡铁氧体已经投入实际使用,但是对于未来的超微粉化,具有尽可能小的晶胞尺寸的立方氧化铁被认为是更优选的。
在根据本发明的一实施方式的磁记录介质中,为了实现短波长磁记录,从这三点进行考虑,即:(1)相邻颗粒之间的接触面积,(2)介质表面上的颗粒的暴露面积和(3)晶胞尺寸,使用下述磁性粉末。也就是说,使用的磁性粉末为带有小单位微晶等的立方晶体结构,并且具有立方体形状、球形或具有小纵横比的类似形状,使得暴露于磁记录介质的记录表面的磁性颗粒的面积变小。具体地,使用具有立方体形状或近似立方体形状的立方铁氧体磁性粉末和具有球形或近似球形的ε-Fe2O3磁性粉末(ε-相氧化铁磁性粉末)中的至少一种。
在此,具有立方体形状或近似立方体形状的磁性颗粒的颗粒尺寸和纵横比,有时分别被称为“板直径”和“板形比”,并且具有球形或近似球形的磁性颗粒的颗粒尺寸和纵横比有时分别称为“颗粒直径”和“球形比”。具有六边形板状或近似六边形板状的磁性颗粒的颗粒尺寸和纵横比有时分别被称为“板直径”和“板形比”,并且具有针状或近似针状的磁性颗粒的颗粒尺寸和纵横比有时被称为“长轴直径”和“针形比”。
将按照以下顺序参照附图描述本发明的实施方式。
1第一实施方式
1.1磁记录介质的构造
1.2磁记录介质的制造方法
1.3效果
2第二实施方式
2.1磁记录介质的构造
2.2效果
2.3变化例(variations)
<1第一实施方式>
[1.1磁记录介质的构造]
如图1所示,根据本发明的第一实施方式的一磁记录介质是所谓的垂直磁记录介质,并且包括非磁性载体1,设置在非磁性载体1的一个主表面上的基底层(foundationlayer)2,以及设置在基底层2上的磁性层3。必要时,磁记录介质还可以包括设置在非磁性载体1的另一个主表面上的背涂层4。此外,可以进一步在磁性层3上设置保护层、润滑层等。
(非磁性载体)
例如,非磁性载体1是具有挠性的长条膜。作为非磁性载体1的材料,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯,聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃,三乙酸纤维素、二乙酸纤维素、丁酸纤维素等纤维素衍生物,聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等乙烯基树脂,聚碳酸酯、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺等塑料,铝合金和钛合金等轻金属,氧化铝玻璃等陶瓷,等等。此外,为了提高机械强度,还可以使用在其至少一个主表面上形成有含Al或Cu氧化物的薄膜,且含有乙烯基类树脂等的非磁性载体1。
(磁性层)
磁性层3是能够进行短波长记录或超短波长记录的垂直记录层。磁性层3在其厚度方向上具有磁各向异性。即,磁性层3的易磁化轴在磁性层3的厚度方向。磁性层3的平均厚度优选为30-100nm,进一步优选为50-70nm。
优选的磁性层3的矫顽力Hc为230-400kA/m。当矫顽力Hc小于230kA/m时,作为高密度磁记录介质所必需的短波长区域输出可能降低,使得不可能获得优异的S/N比。同时,当矫顽力Hc大于400kA/m时,在信号写入时,饱和记录可能困难,因此不可能获得优异的S/N比。
优选的间隔d和过渡区宽度a之和“d+a”为30nm以下。间隔d很大程度上取决于磁记录介质的表面粗糙度,并且等于磁头和磁记录介质之间的距离。过渡区宽度a是其中磁化反转的区域的宽度,并且还取决于间隔d;间距d越小,形成的磁化转变越陡。这是因为磁头的记录磁场的形状根据间隔d而变化。通过将“d+a”减小到30nm以下,可以使得磁记录介质获得小过渡区宽度、能短波长记录/再现并且具有优异的电磁转换特性。顺便说,H.NealBertram的《磁记录理论》论述了“d+a”。
磁记录介质的记录面(最外表面)的十点平均粗糙度Rz,即磁性层3的表面的十点平均粗糙度Rz优选为35nm以下。当Rz大于35nm时,间隔d增加,并且“d+a”可以超过30nm。也就是说,可能得不到优异的电磁转换特性。顺便说,在磁性层3上进一步设置诸如保护层或润滑层的薄膜的情况下,这种薄膜的表面的十点平均粗糙度Rz被视为磁记录介质的记录表面的十点平均粗糙度Rz。
在垂直于磁性层3的方向上测量的矩形度比Rs(残留磁化强度Mr/饱和磁化强度Ms)优选为0.6以上,具体地为0.6-1.0。当垂直方向上的矩形度比小于0.6时,可以进一步提高S/N比。理论上,矩形度比Rs的上限为1.0。
例如,磁性层3包含磁性粉末、粘合剂和导电性颗粒。根据需要,磁性层3还可以包含添加剂,例如润滑剂、研磨剂和腐蚀抑制剂。
所述的磁性粉末是立方铁氧体磁性粉末。如本文所述,“立方铁氧体磁性粉末”是指由立方铁氧体磁性颗粒组成的磁性粉末。为了提高磁记录介质的记录密度,优选的磁记录介质具有高S/N比。通常,为了抑制在短波长记录时的记录退磁或自退磁,增加矫顽力Hc并且抑制噪声。考虑到这一点,优选地,将磁性粉末颗粒尺寸设计得尽可能小。特别是在垂直导向膜中,由于退磁场的影响,更高的矫顽力Hc倾向于导致更高的输出。此外,增加的矫顽力还提供微粉化时的优异的热稳定性。因此,作为下一代磁记录介质,优选具有高矫顽力Hc的。考虑到这一点,在第一实施方式中,使用比六方铁氧体磁性粉末容易产生更高的矫顽力Hc的立方铁氧体磁性粉末。
如图2A所示,立方铁氧体磁性粉末21具有立方体形状或近似立方体形状。在此,在“立方铁氧体磁性粉末21为近似立方体形状”时,意味着立方铁氧体磁性粉末21具有平均板形比(平均纵横比(平均板直径LAM/平均板厚度LBM))为0.75-1.25的矩形形状。立方铁氧体磁性粉末21具有小的晶胞尺寸,因此在未来的超微粉化方面是有优势的。
如图2B的剖视图所示,立方铁氧体磁性粉末21分散在磁性层3中。立方铁氧体磁性粉末21的易磁化轴在磁性层3的厚度方向上,或者近似在磁性层的厚度方向。也就是说,立方铁氧体磁性粉末21分散在磁性层3中,使得其正方形表面SA垂直或几乎垂直于磁性层3的厚度方向。与具有六边形板状的钡铁氧体磁性粉末相比,具有立方体形状或近似立方体形状的立方铁氧体磁性粉末21,可以减小在介质厚度方向上颗粒之间的接触面积,从而可以抑制颗粒的聚集。也就是说,可以提高磁性粉末的分散性。
正方形表面SA从磁性层3的表面露出。使用磁头在这样的正方形表面SA上执行短波长记录与在具有相同体积的六边形板状的钡铁氧体磁性粉末的六方表面上相比,在高密度记录方面是有优势的。如图2C的平面图所示,在高密度记录方面,优选地,磁性层3的表面被立方铁氧体磁性粉末21的正方形表面SA覆盖。
立方铁氧体磁性颗粒是所谓的尖晶石亚铁磁性颗粒。立方铁氧体磁性颗粒是包含以立方铁氧体作为主相的氧化铁的颗粒。立方铁氧体含有选自Co、Ni、Mn、Al、Cu和Zn组成的群组中的至少一种。优选地,立方铁氧体至少含有Co,并且除了Co之外,还含有选自Ni、Mn、Al、Cu和Zn组成的群组中的至少一种。更具体地,例如,立方铁氧体具有由通式MFe2O 4表示的平均组成,其中M是选自Co、Ni、Mn、Al、Cu和Zn组成的群组中的至少一种金属。优选地,M是Co和选自Ni、Mn、Al、Cu和Z组成的群组n中的至少一种金属的组合。
优选地,立方铁氧体磁性粉末21的平均板直径(平均颗粒尺寸)为14nm以下,更优选的为10nm-14nm。当平均板直径大于14nm时,暴露在介质表面上的颗粒的面积增加,由此S/N比可能降低。同时,当平均板直径小于10nm时,立方铁氧体磁性粉末21的制备可能变得困难。
这里,立方铁氧体磁性粉末21的平均板直径按如下方法测定。首先,在原子力显微镜(AFM)下观察磁性层的表面,将AFM图像中,数百个立方铁氧体磁性粉末21各自的正方形表面SA的一边的长度LA确定为板直径(参见图2A和2C)。接着,将数百个立方铁氧体磁性粉末21的颗粒的板直径简单平均(算术平均),以确定平均板直径LAM。
立方铁氧体磁性粉末21的平均板形比(平均纵横比(平均板直径LAM/平均板厚LBM))优选为0.75-1.25。当平均板形比在该数值范围之外时,立方铁氧体磁性粉末21的形状不再是立方体形状或接近立方体形状。结果就是可能发生聚集,难以进行短波长记录。
这里,立方铁氧体磁性粉末21的平均板形比按如下方法测定。首先,如上所述,确定立方铁氧体磁性粉末21的平均板直径LAM。接着,在透射电子显微镜(TEM)下观察磁性层的剖面,将包含在TEM图像中,数百个立方铁氧体磁性粉末21各自的侧面的宽度LB,即,将形成侧面的正方形表面SB的一侧的LB测定为板厚度(参见图2A和2B)。接下来,将数百个立方铁氧体磁性粉末21的颗粒的板厚度LB简单地平均(算术平均),以确定平均板厚度LBM。接下来,按上所述方法测定的平均板直径LAM和平均板厚度LBM,确定平均板形比(平均板直径LAM/平均板厚度LBM)。
对于粘合剂,优选具有由聚氨酯基树脂,氯乙烯基树脂等发生交联反应形成的结构的树脂。然而,粘合剂不限于此,例如,根据磁记录介质所需的性能,也可以适当地掺入其它树脂。所掺入的树脂没有特别限制,只要它们通常是用于涂布型磁记录介质的一般树脂。
所述的粘合剂的例子包括氯乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯-氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯-偏二氯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-偏二氯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-氯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-乙烯共聚物、聚氟乙烯、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛、纤维素衍生物(乙酸丁酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、硝基纤维素)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酯树脂、氨基树脂和合成橡胶。
另外,热固性树脂或反应性树脂的例子包括酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、聚胺树脂和脲醛树脂。
另外,为了提高磁性粉末的分散性,上述每种粘合剂可以引入极性官能团,例如-SO3M、-OSO3M、-COOM、或P=O(OM)2。这里,在式中,M是氢原子或碱金属如锂、钾或钠。
此外,极性官能团的例子包括-NR1R2,具有端基-NR1R2R3+X-的侧链基团和主链基团>NR1R2+X-,其中R1,R2和R3各自为氢原子或烃基,X-是卤素元素离子如氟、氯、溴或碘或无机或有机离子。极性官能团的例子还包括-OH,-SH,-CN和环氧基。
对于导电性颗粒,可以使用以碳作为主要成分的细微颗粒,例如炭黑。对于炭黑,例如可以使用由Asahi Carbon Co.,Ltd制造的Asahi#15和#15HS。此外,也可以使用具有附着于二氧化硅颗粒表面的碳的混合碳。
进一步地,磁性层3可能包括作为非磁性增强颗粒,如氧化铝(α-、β-或γ-氧化铝)、氧化铬、氧化硅、金刚石、石榴石、金刚砂、氮化硼、碳化钛、碳化硅、碳化钛、氧化钛(金红石型或锐钛矿型氧化钛)等。
(基底层)
基底层2是以非磁性粉末和粘合剂作为主要成分的非磁性层。根据需要,进一步地,基底层2可以含有各种添加剂,例如导电性颗粒和润滑剂。
非磁性粉末可以是无机物质或有机物质。另外,也可以使用炭黑等。无机物质的实施例包括金属、金属氧化物、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物。非磁性粉末的形状可以是但不限于针状、球状和板状等各种形状。
对于粘合剂,可以使用适用于如上所述的磁性层3的那些。另外,在基底层2中,也可以将多异氰酸酯与树脂一起使用,并使它们交联固化。多异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯及其加合物、亚烷基二异氰酸酯及其加合物等。
对于基底层2中的导电性颗粒,与上述的磁性层3中的导电性颗粒类似,例如,可以使用炭黑,具有附着于二氧化硅颗粒表面的碳的混合碳等。
对于磁性层3和基底层2中所含的润滑剂,例如,可以使用C10-24一元脂肪酸与C2-12一元至六元醇合成的酯及其混合酯,二(脂肪酸)酯和三(脂肪酸)酯可能会比较适合。润滑剂的例子包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、反油酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸戊酯、硬脂酸庚酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸异辛酯和肉豆蔻酸辛酯。
[1.2磁记录介质的制造方法]
接着,对具有上述结构的磁记录介质的制造方法的一个实施例进行说明。
首先,将非磁性粉末、导电性颗粒、粘合剂等混炼并分散在溶剂中,制备用于形成基底层用的涂料。接着,将磁性粉末、导电性颗粒、粘合剂等混炼并分散在溶剂中,制备形成磁性层用涂料。为了制备用于形成磁性层的涂料和用于形成基底层的涂料,可以应用类似的溶剂,分散装置和混炼装置。
用于制备上述涂料的溶剂的实施例包括酮溶剂如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和环己酮,醇溶剂如甲醇、乙醇和丙醇,酯溶剂如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乳酸乙酯和乙二醇乙酸酯,醚溶剂如二甘醇二甲醚、2-乙氧基乙醇、四氢呋喃和二恶烷,芳烃溶剂如苯、甲苯和二甲苯,以及卤代烃溶剂如二氯甲烷、氯化乙烯、四氯化碳、氯仿和氯苯。它们可以单独使用,也可以适当混合使用。
对于用于制备上述涂料的混炼装置,例如可以使用连续式双螺杆混炼机、能够进行多级稀释的连续式双螺杆混炼机、混炼机、加压混炼机、辊式混炼机等混炼装置。然而,本发明所述的混炼装置的例子不限于这些装置。另外,对于用于制备上述涂料的分散装置,可以使用例如辊磨机、球磨机、卧式砂磨机、立式砂磨机、尖峰磨机、针磨机、塔式磨机磨机、珍珠磨机(例如,由Nippon Eirich Co.,Ltd制造的“DCP mil”等),均化器和超声波分散机。然而,本发明所述的分散装置的例子不限于这些装置。
接着,将用于形成基底层的涂料涂布在非磁性载体1的一个主面上并干燥,从而形成基底层2。接着,将用于形成磁性层的涂料涂布在基底层2上并干燥,从而在基底层2上形成磁性层3。顺便说,在干燥时,优选地,包含在磁性粉末中的立方铁氧体磁性粉末被磁性导向(magnetically oriented),使得立方铁氧体磁性粉末的易磁化轴在磁性层3的厚度方向上旋转,或者几乎在磁性层3的厚度方向上旋转。接下来,将用于形成背涂层的涂料涂布到非磁性载体1的另一个主表面上1并干燥,从而形成背涂层4。
接下来,将其上形成有基底层2、磁性层3和背涂层4的非磁性载体1重绕在大直径芯周围,并进行固化处理。接着,对其上形成有基底层2、磁性层3和背涂层4的非磁性载体1进行压延处理,然后切割成预定宽度。以这种方式,可以获得切成预定宽度的煎饼状物。顺便说,形成背涂层4的步骤可以在压延处理之后进行。
形成基底层2和磁性层3的步骤不限于上述实施例。例如,也可以在非磁性载体1的一个主表面上涂布基底层形成用涂料,以形成一涂膜,然后将形成磁性层用的涂料涂布在湿润状态的上述涂膜上,以形成另一涂膜,并且随后干燥两个涂膜,由此在非磁性载体1的一个主表面上形成基底层2和磁性层3。
[1.3效果]
在根据本技术的第一实施方式的磁记录介质中,磁性层3包含立方铁氧体磁性粉末21,其是立方铁氧化物磁性粉末。另外,立方铁氧体磁性粉末21的平均板直径为14nm以下,立方铁氧体磁性粉末21的平均板形比为0.75-1.25,磁性层3的十点平均粗糙度Rz为35nm以下。据此,可以提供能够进行短波长记录并且具有高S/N比,适合于垂直磁记录的磁记录介质。
<2.第二实施方式>
[2.1磁记录介质的结构]
根据第二实施方式的磁记录介质与根据第一实施方式的磁记录介质的不同之处在于,磁性层3里面,用ε-Fe2O3磁性粉末代替立方铁氧体磁性粉末21。这里,“ε-Fe2O3磁性粉末“是指由ε-Fe2O3磁性颗粒构成的磁性粉末。
如第一实施方式中所述,作为下一代磁记录介质,优选那些具有高矫顽力Hc的。考虑到这一点,在第二实施方式中,使用比六方钡铁氧体磁性粉末可能产生更高的矫顽力Hc的ε-Fe2O3磁性粉末。
如图3A所示,ε-Fe2O3磁性粉末22具有球形或近似球形的形状。该ε-Fe2O3磁性粉末22具有小的晶胞尺寸,因此在未来的超微粉化方面是有利的。如图3B的剖视图所示,ε-Fe2O3磁性粉末22分散在磁性层3中。ε-Fe2O3磁性粉末22的易磁化轴在磁性层3的厚度方向上,或者几乎在磁性层3的厚度方向上。与具有六边形板状的钡铁氧体磁性粉末相比,在具有球形或近似球形的ε-Fe2O3磁性粉末22中,在介质的厚度方向上的颗粒之间的接触面积减少,从而可以抑制颗粒的聚集。也就是说,可以提高磁性粉末的分散性。
球面SA的一部分从磁性层3的表面露出。在高密度记录方面,与在具有相同体积的六边形板状的钡铁氧体磁性粉末的六方表面上相比,在球形表面SA的这些部位上,使用磁头执行短波长记录是有优势的。如图3C的平面图所示,在高密度记录方面,优选地,磁性层3的表面被ε-Fe2O3磁性粉末22的球面SA的一部分覆盖。
优选地,ε-Fe2O3磁性粉末22的平均颗粒直径(平均颗粒尺寸)为14nm以下,更优选地为10nm-14nm。在此,对于ε-Fe2O3磁性粉末22的平均颗粒直径,在TEM下观察磁性层的横截面,并且观察包含在TEM图像中,数百个ε-Fe2O3磁性粉末22各自的颗粒直径D,即球面SB的一部分的颗粒直径D(参见图3A和3B)。接着,将数百个ε-Fe2O3磁性粉末22的颗粒直径D简单平均化(算术平均),求出平均颗粒直径DM。ε-Fe2O3磁性粉末22具有球形或近似球形,因此,无论测量方向如何,ε-Fe2O3磁性粉末22的颗粒直径是恒定的或几乎恒定的。因此,将ε-Fe2O3磁性粉末22的平均球形比(平均纵横比)定义为1或约为1。
该ε-Fe2O3磁性粉末22是以ε-Fe2O3结晶(包括Fe位被金属元素M部分取代的结晶)作为主相的氧化铁颗粒的粉末。例如,金属元素M是选自由Al,Ga和In组成的群组中的至少一种。注意,如果氧化铁中M和Fe之间的摩尔比表示为M:Fe=x:(2-x),则0≤x<1。
在本技术中,除非另有说明,除了具有未被其它元素取代的Fe位点的纯的ε-Fe2O3晶体之外,ε-Fe2O3晶体还包括Fe位点部分地被三价金属元素M取代并具有与纯ε-Fe2O3晶体相同的空间群(space group)的晶体(即空间群是Pna21)。
除了上述的不同点之外,磁记录介质的构造类似于根据上述第一实施方式的磁记录介质的构造。
[2.2效果]
在本发明的第二实施方式中,与第一实施方式类似,提供一种能够实现短波长记录并且具有高S/N比,适于垂直磁记录的磁记录介质。
[2.3变型]
在第二实施方式中,描述了一种包含ε-Fe2O3磁性粉末22而不是立方铁氧体磁性粉末21的磁性层3结构,但是磁记录介质的结构不限于此。例如,磁性层3可以同时包含立方铁素体磁性粉末21和ε-Fe2O3磁性粉末22。
实施例
在下文中,将通过实施例详细描述本技术。然而,本发明不限于这些实施例。
在以下实施例和对照例中,磁性粉末的平均颗粒尺寸(平均板直径、平均颗粒直径、平均长轴直径)和平均纵横比(平均板形比、平均球形比、平均针形比)按如下方法测定。
(立方磁性粉末的平均板直径)
磁性层中包含的立方磁性粉末(Co基铁氧体磁性粉末)的平均板直径,按如下方法测定。使用Veeco Instruments Inc.制造的Nanoscope IV,以相模式观察200nm×200nm区域中的颗粒,并且逐个分析晶粒尺寸来测定平均晶粒尺寸;将其定义为平均板直径。
(立方磁性粉末的平均板形比)
磁性层中所含的立方磁性粉末(Co基铁氧体磁性粉末)的平均板形比,按如下方法测定。首先,通过TEM以400,000的放大率拍摄磁性层的剖面。接着,从剖面TEM图像中随机选择数百个具有可观察侧表面的颗粒。接下来,将所选数百个颗粒的平均板厚度简单平均(算术平均),以确定平均板厚度。接着,使用如上所述测定的平均板直径和平均板厚度,求出平均板形比(平均板直径/平均板厚度)。
(球状磁性粉末的平均颗粒直径)
包含在磁性层中的球状磁性粉末(ε-Fe2O3结晶磁性粉末)的平均球形比,按如下方法测定。首先,通过TEM以400,000的放大率拍摄磁性层的剖面。接着,从剖面TEM图像中随机选择数百个可观察到的侧表面的颗粒。接下来,测量所选的数百个颗粒的颗粒直径(直径),并将它们简单平均(算术平均),以确定平均颗粒直径。
(球状磁性粉末的平均球形比)
对于球形形状的磁性粉末,无论测量方向如何,颗粒直径都是恒定的。因此,平均球形比不是从实际测量值确定的,而是定义为“1”。
(六边形板状磁性粉末的平均板直径)
以与上述“立方磁性粉末的平均板直径”类似的方式,测定包含在磁性层中的六边形板状磁性粉末(六方钡铁氧体磁性粉末)的平均板直径。
(六边形板状磁性粉末的平均板形比)
磁性层中包含的六边形板状磁性粉末(六方钡铁氧体磁性粉末)的平均板形比,按如下方法测定。首先,通过TEM以400,000的放大率拍摄磁性层的剖面。接着,从剖面TEM图像中随机选择数百个具有可观察的侧表面的颗粒。接下来,将所选数百个颗粒的平均板厚度简单平均(算术平均),以确定平均板厚度。接着,使用如上所述方法测定的平均板直径和平均板厚度,求出平均板形比(平均板直径/平均板厚度)。
(针状磁性粉末的平均长轴直径)
与上述“立方磁性粉末的平均板直径”类似,测定磁性层含有的针状磁性粉末(金属磁性粉末)的平均长轴直径。
(针状磁性粉末的平均针形比)
包含在磁性层中的针状磁性粉末(金属磁性粉末)的平均针形比,按如下方法测定。首先,通过TEM以400,000的放大率拍摄磁性层的剖面。接着,从剖面TEM图像中随机选择数百个可观察到侧表面的颗粒。接下来,将所选的数百个颗粒的短轴直径简单平均(算术平均),以确定平均短轴直径。接着,使用如上所述测定的平均板直径和平均板厚的方法,确定平均针形比(平均长轴直径/平均短轴直径)。
(实施例1-6,对照例1-6)
将按下述组合的第一组合物在挤压机中混炼。随后,将第一组合物和以下组合的第二组合物加入到配备有分散器的搅拌槽中,并进行预混合。随后,进一步进行砂磨混合,随后进行过滤处理,从而制备用于形成磁性层的涂布材料。
(第一组合物)
CoNi铁氧体结晶磁性粉末:100质量份(注意,使用的是那些具有如表1和表2所示的平均颗粒尺寸(平均板直径)和平均纵横比(平均板形比)的CoNi铁氧体结晶磁性粉末。)
氯乙烯基树脂(质量百分比30%的环己酮溶液):55.6质量份(聚合度:300,Mn=10000,含有OSO3K=0.07mmol/g,仲OH=0.3mmol/g作为极性基团)
氧化铝粉末:5质量份(α-Al2O3,平均颗粒直径:0.2μm)
炭黑:2质量份(Tokai Carbon Co.,Ltd制造,商品名:SEAST TA)
(第二组合物)
氯乙烯基树脂:27.8质量份(树脂溶液:树脂含量:质量百分比30%,环己酮:质量百分比70%)
硬脂酸正丁酯:2质量份
甲基乙基酮:121.3质量份
甲苯:121.3质量份
环己酮:60.7质量份
接着,将按以下组合的第三组合物在挤压机中混炼。随后,将第三组合物和按以下组合的第四组合物加入到配备有分散器的搅拌槽中,并进行预混合。随后,进一步进行砂磨混合,随后进行过滤处理,从而制备用于形成基底层的涂布材料。
(第三组合物)
针状氧化铁粉末:100质量份(α-Fe2O3,平均长轴长度:0.15μm)
氯乙烯基树脂:55.6质量份(树脂溶液:树脂含量:30质量%,环己酮:70质量%)
炭黑:10质量份(平均颗粒直径:20nm)
(第四组合物)
聚氨酯基树脂UR8200(Toyobo Co.,Ltd制造):18.5质量份
硬脂酸正丁酯:2质量份
甲基乙基酮:108.2质量份
甲苯:108.2质量份
环己酮:18.5质量份
接着,分别向上所述制备好的、用于形成磁性层的涂料和用于形成基底层的涂料中加入4质量份多异氰酸酯(商品名:CORONATE L,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)并添加2质量份肉豆蔻酸作为固化剂。
接着,如下所述,使用这些涂料,在用作非磁性载体的聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN膜)上形成基底层和磁性层。首先,使用厚度为6.2μm的PEN膜作为非磁性载体,在上面涂布用于形成基底层的涂料并使其干燥,由此在PEN膜上形成基底层。接着,将用于形成磁性层的涂层材料涂布到基底层上并使其干燥,从而在基底层上形成磁性层。顺便说,在干燥时,磁性粉末被磁性导向。接着,使用金属辊对其上形成有基底层和磁性层的PEN膜进行压延处理,使磁性层的表面变得平滑。顺便说,调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表1和表2所示。
接着,在与磁性层相对侧,对于背面涂层,涂覆按以下成分组成的涂料,涂覆厚度为0.6μm,然后进行干燥处理。
炭黑(Asahi Carbon Co.,Ltd制造,商品名:#80):100质量份
聚酯聚氨酯:100质量份(Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd制造,商品名:N-2304)
甲基乙基酮:500质量份
甲苯:400质量份
环己酮:100质量份
接着,将如上所述,其上形成有的基底层、磁性层和背涂层的PEN膜切成1/2英寸(12.65mm)的宽度,得到磁带。
(实施例7和8)
在制备第一组合物的步骤中,使用具有表1所示平均颗粒尺寸(平均板直径)和平均纵横比(平均板形比)的CoNiMn铁氧体磁性粉末,而不是用CoNi铁氧体磁性粉末。调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表1所示。以与实施例1相似的方式,获得磁带。
(实施例9)
在制备第一组合物的步骤中,使用具有如表1所示的平均颗粒尺寸(平均板直径)和平均纵横比(平均板形比)的CoNiMnZn铁氧体磁性粉末末,而不是CoNi铁氧体磁性粉末。调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表1所示。以与实施例1相似的方式,获得磁带。
(实施例10-15,对照例7-12)
在制备第一组合物的步骤中,使用具有如表1和表2所示平均颗粒尺寸(平均颗粒直径)和平均纵横比(平均球形比)的ε-Fe2O3晶体磁性粉末,而不是CoNi铁氧体磁性粉末。调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表1和表2所示。以与实施例1相似的方式,获得磁带。
(对照例13-16)
在制备第一组合物的步骤中,使用具有如表2所示平均颗粒尺寸(平均板直径)和平均纵横比(平均板形状)的六方钡铁氧体磁性粉末,而不是CoNi铁氧体磁性粉末。调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表2所示。以与实施例1相似的方式,获得磁带。
(对照例17和18)
在制备第一组合物的步骤中,使用具有如表2所示的平均颗粒尺寸(平均长轴直径)和平均纵横比(平均针数)的针状金属磁性粉末,而不是CoNi铁氧体磁性粉末。调节压延处理的条件,将十点平均粗糙度Rz校准到如表2所示。以与实施例1相似的方式,获得磁带。
(磁特性)
使用振动样品流量计(Lake Shore Cryotronics,Inc.制造)在23-25℃,15kOe的外加磁场下测量磁特性(矫顽力Hc,矩形度比Rs)。顺便说,在实施例1-15和对照例1-16中,测量了垂直于磁性层表面的方向(磁性层的厚度方向)的磁特性(Hc,Rs),而在对照例17和18中,测量了水平于磁性层表面方向(磁性层表面的纵向)的磁特性(Hc,Rs)。
(十点平均粗糙度Rz)
使用由Veeco Instruments Inc.制造的IV型毫微秒示波器,以轻敲原子力显微镜(AFM)模式对40μm×40μm面积进行测量,并且使用逐个粗糙度分析方法推导出十点平均粗糙度Rz。
(d+a)
首先,根据磁带的频率特性,确定间隔d与过渡区宽度a的和(d+a)(参见H.NealBertram所著的“磁记录理论”)。接着,使用和(d+a)作为评价指标,评价方法如下。顺便说,影响间隔d的十点平均粗糙度Rz因制备带子后的金属辊的压制处理(压延处理)而改变。□
○:d+a为30nm以下。
×:d+a大于30nm。
(S/N比)
首先,使用由Magnetic Mountain Engineering制造的市售LFF来运行磁带,并且使用用于线性磁带驱动器的磁头进行记录/再现,从而确定S/N比。顺便说,记录波长设定为270千通量变化每英寸(kFCI)。接着,基于以下标准评价所测定的S/N比。
⊙:S/N比为17dB以上。
○:S/N比为15dB以上且小于17dB。
×:S/N比小于15dB。
顺便说,通常认为建立记录/再现系统所需的最小S/N比约为15dB。因此,采用15dB作为S/N比评价的标准。
(横截面TEM图像)
获得实施例1和对照例13和对照17的磁带的截面TEM图像。结果如图4A、4B、5A、5B、6A和6B所示。
表1给出了实施例1-15的磁带的结构及其评价结果。
[表1]
d:磁间距
a:过渡区宽度
表2给出了对照例1-18的磁带结构及其评价结果。
[表2]
d:磁间距
a:过渡区宽度
表1和表2给出以下内容。
在实施例1-15中,十点平均粗糙度Rz为35nm以下,因此d+a为30nm以下。
在对照例1、2、5-8和11-18中,十点平均粗糙度Rz大于35nm,因此d+a大于30nm。
在实施例1-6中,使用具有立方体形状或近似立方体形状(即,平均板形比为0.75-1.25的矩形形状)的CoNi铁氧体磁性粉末,平均板直径为10-14nm,矫顽力为230-400kA/m,十点平均粗糙度Rz为35nm以下。因此,可实现短波长记录/再现,并且还获得高S/N比。
在实施例7-9中,使用在CoNi铁氧体中添加Mn的CoNiMn铁氧体磁性粉末或在CoNi铁氧体中添加MnZn的CoNiMnZn铁氧体磁体粉末。在这种情况下,当磁性粉末的形状(平均板形比)、平均板直径、矫顽力和十点平均粗糙度Rz达到上述标准时,可实现短波长记录/再现,并且还获得高S/N比。
在对照例1中,CoNi铁氧体磁性粉末的形状不是立方体或近似立方体(即,不是具有0.75-1.25的平均板形比的矩形形状)。此外,十点平均粗糙度Rz也大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例2中,CoNi铁氧体磁性粉末的形状不是立方体形状或接近立方体形状。另外,磁性粉末的平均板直径大于14nm。此外,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例3中,矫顽力小于230kA/m,因此不能获得高S/N比。
在对照例4中,CoNi铁氧体磁性粉末的磁性粉末的平均板直径大于14nm。另外,矫顽力大于400kA/m。因此,不能获得高S/N比。
在对照例5和6中,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在实施例10-15中,使用平均颗粒直径为10-14nm,矫顽力为230-400kA/m,十点平均粗糙度Rz为35nm以下的球状的ε-Fe2O3磁性粉末。因此,短波长记录/再现是可能的,并且还获得高S/N比。
在对照例7中,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例8中,磁性粉末的平均板直径大于14nm。此外,十点平均粗糙度Rz也大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例9中,矫顽力小于230kA/m。因此,不能获得高S/N比。
在对照例10中,磁性粉末的平均板直径大于14nm。另外,矫顽力大于400kA/m。因此,不能获得高S/N比。
在对照例11和12中,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例13-16中,使用六方钡铁氧体磁性粉末。因此,平均板直径不在10-14nm的范围,平均板形比也不在0.75-1.25的范围。此外,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
在对照例17和18中,使用针状金属磁性粉末。因此,平均长轴直径不在10-14nm的范围,平均针形比也不在0.75-1.25的范围。此外,十点平均粗糙度Rz大于35nm。因此,不能获得高S/N比。
上面已经详细描述了本技术的实施方式及其变型和实施例。然而,本技术不限于上述实施方式及其变型和实施例,并且基于本技术的技术理念的各种修改是可能的。
例如,上述实施方式及其变型和实施例中描述的结构、方法、步骤、形状、材料、数值等等,仅仅是有限的示例,并且如果需要,还可能使用不同的结构、方法、步骤、形状、材料、数值等。
此外,在不脱离本技术的要旨的情况下,可以将上述实施方式及其变型和实施例的结构、方法、步骤、形状、材料、数值等相互组合。
另外,本发明还可以按如下方式配置。
(1)一种磁记录介质,包括:载体;
和包含磁性粉末的磁性层,
所述磁性粉末包括由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末和由含有ε相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末中的至少一种,
所述磁性粉末具有14nm以下的平均颗粒尺寸,
所述磁性粉末具有0.75-1.25的平均纵横比,
十点平均粗糙度Rz为35nm以下。
(2)根据(1)所述的磁记录介质,其在垂直方向上的矫顽力为230-400kA/m。
(3)根据(1)或(2)所述的磁记录介质,其在垂直方向上的矩形度比为0.6以上。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的磁记录介质,其中所述立方铁氧体含有Co。
(5)根据(4)所述的磁记录介质,其中,所述立方铁氧体还含有Ni、Mn和Zn中的至少一种。
(6)根据(1)-(5)中任一项所述的磁记录介质,其中,由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末具有立方体形状或近似立方体形状,由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末具有球形或近似球形的形状。
(7)根据(1)-(6)中任一项所述的磁记录介质,其中所述磁性层是垂直记录层。
(8)根据(1)-(7)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性粉末包括由含有立方体状铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末。
(9)根据(1)-(7)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性粉末包括由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末。
(10)根据(9)所述的磁记录介质,其中,所述磁性粉末的平均纵横比为1或约为1。
附图标记列表
1 非磁性载体
2 基底层
3 磁性层
4 背涂层
21 立方铁氧体磁性粉末
22 ε-Fe2O3磁性粉末
LAM 平均板直径
LBM 平均板厚度
SA,SB 正方形表面
Claims (10)
1.一种磁记录介质,包括:
载体;和
含有磁性粉末的磁性层;其中,
所述磁性粉末包括由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末和由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末中的至少一种;
所述磁性粉末的平均粒径≤14nm;
所述磁性粉末的平均纵横比为0.75-1.25;
十点平均粗糙度Rz≤35nm。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述磁记录介质在垂直方向上的矫顽力为230kA/m-400kA/m。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述磁记录介质在垂直方向上的矩形度比≥0.6。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述立方铁氧体含有Co。
5.根据权利要求4所述的磁记录介质,其中,所述立方铁氧体还含有Ni、Mn和Zn中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述的由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末具有立方体状或近似立方体状的形状,所述的由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末具有球状或近似球状的形状。
7.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述磁性层是垂直记录层。
8.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述磁性粉末包括由含有立方铁氧体的磁性颗粒构成的磁性粉末。
9.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述磁性粉末包括由含有ε-相氧化铁的磁性颗粒构成的磁性粉末。
10.根据权利要求9所述的磁记录介质,其中所述磁性粉末的平均纵横比为1或者约为1。
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