DE1212999C2 - Magnetkopf und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Gewichtsprozent

SiO₂ 76,6

CaO 4,6

MgO 3,1

Al₂O₃ 1,0

Na₂O 14,3

K₂O 0,3

Fe₂O₃ 0,075

TiO₂ 0,03

MnO 0,004

CuO 0,0003

mit einer Erweichungstemperatur zwischen 650 und 700° C und Glas (Email) der Zusammensetzung:

Gewichtsprozent

B₂O₃ 15,3

PbO 64,0

ZnO 10,8

CoO 0,9

SiO₂ 9,0

mit einer Erweichungstemperatur von etwa 550° C als zweites anzubringendes Material verwendet ist.

3. Verfahren zur Herstellung von Magnetköpfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Spaltflächen der Kernteile mit erweichtem unmagnetischem Material bedeckt und mit einem solchen Druck zusammengepreßt werden, daß die Spaltbreite die gewünschte Größe hat, worauf nach Abkühlung der den Nutzspalt enthaltende Kopfteil in ein verflüssigtes zweites unmagnetisches Material getaucht wird, dessen Erweichungstemperatur niedriger als die Erweichungstemperatur des Spaltfüllmaterials ist, und nach Abkühlung das über der Führungsfläche der Kernteile liegende überschüssige Material durch Schleifen und Polieren entfernt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Magnetköpfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Seiten der Teile der Kernteile, die das Polstück des Kopfes bilden und zwischen denen sich im fertigen Magnetkopf der Nutzspalt befindet, unter Anwendung einer Wärmebehandlung mit einem unmagnetischen Material bedeckt werden, worauf nach Abkühlung das unmagnetische Material, welches auf die Spaltoberflächen gelangt ist, entfernt wird und danach die Spaltoberflächen unter Zwischenfügung eines zweiten unmagnetischen Materials, dessen Erweichungstemperatur niedriger als die Erweichungstemperatur des Kantenschutzmate-' rials ist, gegeneinandergesetzt und unter Wärmebehandlung mit gleichseitiger Druckanwendung gegeneinandergepreßt werden, bis die gewünschte Breite des Nutzspaltes erreicht ist, worauf das überschüssige Material über der Führungsfläche durch Schleifen und Polieren entfernt wird.

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Magnetkopf zum Aufzeichnen, Wiedergeben und/oder Löschen magnetischer Aufzeichnungen in einer schmalen Spur eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, wobei der Kopf aus wenigstens zwei Kernteilen aus gesintertem oxydischem ferromagnetischem Material besteht, zwischen denen sich ein Nutzspalt "befindet, der mit unmagnetischem Material ausgefüllt ist, welches zum Schutz des Nutzspaltes und gleichzeitig zum mechanischen Verbinden der beiden Kernteile dient, und bei dem der den Nutzspalt enthaltende Teil mit Ausnahme der zur Führungsfläche des Kopfes gehörenden Kernteilflächen zu deren Kantenschutz und zur Fortsetzung der Führungsbahn mit einer unmagnetischen Materialschicht bedeckt ist, deren mechanische Festigkeit und insbesondere deren Abriebfestigkeit von gleicher Größenordnung sind wie die des gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials.

Unter einem ringförmigen Magnetkopf muß in diesem Zusammenhang ein Magnetkopf verstanden werden, dessen Kernteile im zusammengesetzten Zustand einen zentralen Raum umschließen, in dem eine oder mehrere Spulen untergebracht werden können.

Schmale Spuren von z. B. 0,25 mm oder sogar weniger treten unter anderem bei magnetischen Aufzeichnungsträgern zum Aufzeichnen von Videosignalen auf.

Es wurde festgestellt, daß bei der Anwendung solcher Magnetköpfe, welche wegen der Schmalheit der Spur des magnetischen Aufzeichnungsträgers im allgemeinen eine sehr schmale Führungsfläche besitzen, die Lebensdauer des Kopfes durch die Geschwindig-

keit.des Abbröckeins der Kopf kanten bedingt wird. Infolge dieses Abbröckeins nimmt die nützliche Spurbreite des Kopfes allmählich ab.

Man hat versucht, dieses Abbröckeln der Kopfkanten durch Einkapseln des Kopfes in Gießharz zu vermeiden. Das Gießharz nutzt sich aber unter der Einwirkung der vom Träger auf den Kopf ausgeübten Kräfte verhältnismäßig schnell ab, da diese Kräfte infolge der hohen Relativgeschwindigkeit des

Dadurch, daß das Material zum Kantenschutz beim Magnetkopf nach der Erfindung nicht durch Sintern, sondern durch Erwärmen und anschließendes Abkühlen an die Kernteile angebracht wird, kann das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kopfes bei relativ niedrigen Temperaturen erfolgen. Durch die Erfindung vereinfacht sich die Herstellung derartiger Magnetköpfe; denn nur die Polstücke der Kernteile brauchen in verflüssigtes Material, z. B.

Kopfes gegenüber dem Träger (25 m/s oder mehr) io Glas, getauscht zu werden. Beim Übergang in den

festen Zustand haftet das Glas fest an dem ferromagnetischen Material der Kernteile. Die Herstellung von einzelnen Endstücken aus keramischem Material erübrigt sich somit.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Herstellung solcher Magnetköpfe.

Ein Verfahren nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß zuerst die Spaltflächen der Kernteile mit erweichtem unmagnetischem Material

sehr beträchtlich sein können.

Wenn das Gießharz aber weggeschliffen ist, steht einem Angriff der Kopfkanten nichts mehr im Wege.

Man hat auch versucht, die Kopf kanten durch Unterstützung mittels unmagnetischer Seitenplatten aus z. B. Quarz zu schützen. Diese Maßnahme erwies sich aber als wenig wirksam, da die Seitenplatten sich nicht nahtlos am Ferromagnetkern befestigen lassen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 332 872 ist ao bedeckt und mit einem solchen Druck zusammengees bekannt, Endstücke aus keramischem Material, preßt werden, daß die Spaltbreite die gewünschte das dieselbe oder eine wenig geringere Verschleiß- Größe hat, worauf nach Abkühlung der den Nutzhärte wie Ferrit hat, an die Kernteile zu sintern. Die spalt enthaltende Kopfteil in ein verflüssigtes zweites Endstücke bilden eine Fortsetzung der Bandfüh- unmagnetisches Material getaucht wird, dessen Errungsbahn der Kernteile und erhalten durch das Sin- as weichungstemperatur niedriger als die Erweichungstern eine massive und innige Verbindung mit dem temperatur des Spaltfüllmaterials ist, und nach AbFerritkern, so daß die ganze Bandführungsbahn eine
zusammenhängende, harte und gegen Verschleiß
widerstandfähige Reibungsfläche aufweist. Dies bildet einen effektiven Schutz der Kopfkanten gegen 30
mikroskopische Abbröckelungen. Aus der genannten
Patentschrift sind aber keine Maßnahmen bekannt,
um die Nutzspaltkanten gegen Abbröckelungen zu
schützen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 038 780 und 35 behandlung mit einem unmagnetischen Material beaus »Tele-Tech Electronic Industries«, August 1955, deckt werden, worauf nach Abkühlung das unmagneist es an sich bekannt, gut an den Kernteilen tische Material, welches auf die Spaltoberflächen gehaftendes Glas zum Schutz der Nutzspaltkanten im langt ist, entfernt wird und danach die Spaltoberflä-Spalt zu verwenden. In diesem Falle ist es aber nicht chen unter Zwischenfügung eines zweiten unmagnetimöglich, die Kopfkanten in der obenerwähnten 40 sehen Materials, dessen Erweichungstemperatur nied-Weise durch Ansintern von Endstücken zu schützen, riger als die Erweichungstemperatur des Kantenweil bei Magnetköpfen mit glasgefüllten Nutzspalten schutzmaterials ist, gegeneinandergesetzt und unter die Spaltfüllung infolge der beim Sintervorgang auf- Wärmebehandlung mit gleichseitiger Druckanwentretenden hohen Temperaturen (über 1000° C) er- dung gegeneinander gepreßt werden, bis die geweicht, was zu einer Änderung in der Geometrie des 45 wünschte Breite des Nutzspaltes erreicht ist, worauf Nutzspaltes führt. Außerdem besteht bei derart ho- das überschüssige Material über der Führungsfläche hen Temperaturen die Gefahr der Zerstörung magne- durch Schleifen und Polieren entfernt wird, tischer Eigenschaften des Ferrits. Bemerkt wird, daß die Ausdehnungskoeffizienten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen der verwendeten unmagnetischen Materialien für den Magnetkopf mit effektiv gegen Abbröckelung ge- 50 ganzen Temperaturbereich der Wärmebehandlung schützten Spaltkantenund Kopf kanten herzustellen,
wobei man von der Herstellung besonderer Endstücke aus keramischem Material unabhängig ist und

kühlung das über der Führungsfläche der Kernteile liegende überschüssige Material durch Schleifen und Polieren entfernt wird.

Ein weiteres Verfahren nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß zuerst die Seiten der Teile der Kernteile, die das Polstück des Kopfes bilden und zwischen denen sich im fertigen Magnetkopf der Nutzspalt befindet, unter Anwendung einer Wärmevorzugsweise möglichst gleich dem entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten des gesinterten oxydischen Ferromagnetmaterials ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

Kernteile die Geometrie des Nutzspaltes nicht stört. 55 erläutert, in der Ausführungsbeispiele von Magnet-Die gestellte Aufgabe ist bei einem Magnetkopf köpf en nach der Erfindung dargestellt sind.

In der F i g. 1 bezeichnen 1 und 2 Kernteile aus gesintertem oxydischem Material. Jeder Kernteil ist mit zwei genau bearbeiteten Oberflächen 3 und 4 bzw. 5 und 6 versehen. Der von den Oberflächen 3 und 5 gebildete Luftspalt?, an dem der magnetische Aufzeichnungsträger entlanggeführt wird, ist mit einem unmagnetischen Material ausgefüllt, welches zum Schutz des Nutzspaltes und gleichzeitig zum mecha-

der Materialien das erst anzubringende Material sich 65 nischen Verbinden der beiden Kernteile dient, noch im festen Zustand befindet, wenn das zweite Beispiele solcher Materialien sind Glas, Lot und

anzubringende Material seine Erweichungstempera- Wasserglas, tür erreicht hat. Dadurch, daß die Berührungsfläche der Oberflä-

wobei das Anbringen des Kantenschutzes an die

der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung als unmagnetische Materialien Glas, Lot oder Wasserglas von einer derartigen unterschiedlichen Zusammensetzung verwendet sind, daß die Erweichungstemperaturen der beiden verwendeten unmagnetischen Materialien in unterschiedlichen Temperaturbereichen liegen, deren gegenseitiger Abstand gewährleistet, daß bei Erhitzung

chen4 und 6 vorzugsweise groß gegenüber der Berührungsfläche der Oberflächen 3 und 5 gewählt wird, ist der vom Spalt zwischen den Oberflächen 4 und 6 gebildete ,magnetische Widerstand klein gegenüber dem vom Spalt zwischen den Oberflächen 3 und 5 gebildeten magnetischen Widerstand. Der Anschluß der Oberflächen 4 und 6 kann in jeder gewünschten Weise erzielt werden. Hierfür läßt sich z. B. gleichfalls eine Haftung mit Hilfe von Glas, Lot oder Wasserglas anwenden.

Bei der Herstellung eines solchen Kopfes wird zwischen die Oberflächen 3 und 5, und auch zwischen die Oberflächen 4 und 6, z. B. eine Folie aus Lot oder Glas gebracht.

Das Ganze wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Lot oder das Glas geschmolzen bzw. erweicht ist. Darauf werden die Kernteile mit dem zwischengefügten Lot oder Glas in geschmolzenem bzw. erweichtem Zustand mit einem solchen Druck aufeinandergepreßt, daß die Spaltbreite zwischen den Oberflächen 3 und 5 die gewünschte Größe hat. Nach Abkühlung des Ganzen wird durch eine genaue Bearbeitung, z. B. durch Polieren, die Führungsfläche 8 an der oberen Seite des Kopfes erzielt.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines solchen Kopfes besteht darin, daß sämtliche genau bearbeiteten Oberflächen 3, 4, 5 und 6 z. B. mit einer dünnen Flüssigkeitsschicht mit Wasserglas bedeckt werden.

Die so mit Wasserglas bedeckten Kernteile werden auf eine geeignete Temperatur (800 bis 900° C bei einer 7 bis 9 Gewichtsprozent Na₂O und 24 bis 27 Gewichtsprozent SiO₂ enthaltenden Wasserglaslösung) derart erhitzt, daß die Wasserglasschichten verglasen. Die Kernteile 1 und 2 werden dann mit den so mit verglasten Wasserglasschichten bedeckten Oberflächen gegeneinandergesetzt. Nach Erhitzung auf eine geeignete Temperatur (gleichfalls auf 800 bis 900° C im gewählten Beispiel) erhärtet das Wasserglas bei Abkühlung zu einer Schicht, die fest am ferromagnetischen Material haftet und eine mechanische Festigkeit etwa gleich der des ferromagnetischen Materials besitzt.

Das auf eine der oben beschriebenen Weisen erzielte Gebilde wird dann z. B. mit dem den Nutzspalt enthaltenden Teil in ein verflüssigtes zweites unmagnetisches Material getaucht, welches, ebenso wie das Spaltmaterial, die Eigenschaft besitzt, daß es beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand von sich aus am ferromagnetischen Material haftet und im festen Zustand eine mechanische Festigkeit und insbesondere eine Abriebfestigkeit aufweist, welche etwa gleich der des ferromagnetischen Materials ist. Die bei der dazu erforderlichen Wärmebehandlung auftretenden Temperaturen dürfen jedoch naturgemäß nicht so hoch sein, daß das Spaltmaterial sich verformt, z. B. wieder in den flüssigen Zustand übergeht. Wenn also z.B. für das zweite unmagnetische Material Glas oder Lot verwendet wird, so darf die Temperatur, bei der das Glas oder Lot sich im flüssigen Zustand befindet, nicht so hoch sein, daß das Spaltmaterial ebenfalls zu erweichen oder zu schmelzen anfängt, wenn der Kopf mit dem den Nutzspalt enthältenden Teil mit diesem erweichten Glas oder diesem geschmolzenen Lot in Berührung kommt. Wenn für das zweite ünmagnetische Material Wasserglas verwendet wird, so darf die zur Verglasung des Wasserglases erforderliche Temperatur

auch nicht so hoch sein, daß sich das Spaltmaterial verformt. Ein Beispiel möge hier zur Erläuterung dienen. Als Spaltmaterial wird z. B. ein Glas folgender Zusammensetzung verwendet:

Gewichtsprozent

SiO₂ 76,6

CaO 4,6

MgÖ 3,1

Al₂O₃ 1,0

Na₂O 14,3

K₂O 0,3

Fe₂O₃ 0,075

TiO₂ 0,03

MnO 0,004

CuO 0,0003

Dieses Glas beginnt zwischen 650 und 700° C zu erweichen. Als zweites unmagnetisches Material, mit dem die Kopfseiten in der Umgebung des Nutzspaltes bedeckt sind, wird z. B. ein Glas (Email) folgender Zusammensetzung verwendet:

Gewichtsprozent

B₂O₃ 15,3

PbO 64,0

ZnO 10,8

CoO 0,9

SiO₂ .... 9,0

Dieses Glas beginnt bei etwa 550° C zu erweichen.

Wenn das zweite unmagnetische Material abgekühlt ist und am ferromagnetischen Material haftet, wird das über der Führungsfläche 8 liegende überflüssige Material durch Schleifen und Polieren ent- fernt, in der Weise, daß die Führungsfläche des Kopfes wieder frei vom zweiten unrhagnetischen Material ist und daß die Ränder dieses Materials auf den Seiten des Kopfes, wenigstens in der Umgebung des Nutzspaltes, mit der Führungsfläche des Kopfes in einer Ebene liegen. Es wurde festgestellt, daß die sich ergebende aus dem zweiten unmagnetischen Material auf den Kopfseiten in der Umgebung des Nutzspaltes bestehende Schicht 9 gegen Abbröckeln der Seiten unter der Einwirkung der vorn magnetischen Aufzeichnungsträger auf den Kopf ausgeübten Kräfte einen wirksamer! Schutz bildet.

In F i g. 1 ist die Spule, der beim Aufzeichnen die Signale zugeführt und der beim Abtasten die Signale entnommen werden, um den Kernteil 2 herum angebracht und mit 10 bezeichnet.

In F i g. 2 ist ein zweites Beispiel eines Magnetkopfes nach der Erfindung dargestellt. Die Kernteile 11 uns 12, zwischen denen sich im fertigen Erzeugnis der Nutzspalt 13 befindet, bilden hier nur das PoI-stück des Kopfes. Die Seiten dieser Kernteile werden unter Anwendung einer Wärmebehandlung mit einem unmagnetischen Material 14 bedeckt, welches unter dem Einfluß der Wärmebehandlung vöri sich aus am ferforhägnetischen Material der Kreisteile haftet und im abgekühlten Zustand eine mechanische Festigkeit und eine Abfeibfestigkeit ungefähr gleich der des gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials besitzt. Nach Abkühlung wird das

gnetische Material, welches während des Anbringens auch auf die Spaltoberflächen gelangt ist, entfernt, in der Weise, daß die Ränder der unmagnetischen, dem Spalt zugekehrten Materialschichten mit den Spaltoberflächen in einer Ebene liegen.

Die so mit Schutzschichten versehenen Kernteile 11 und 12 werden dann mit den Spaltoberflächen unter Zwischenfügung eines zweiten unmagnetischen Materials gegeneinandergesetzt, welches gleichfalls unter Anwendung einer Wärmebehandlung von sich aus am ferromagnetischen Material haftet, wobei die Kernteile während dieser Wärmebehandlung mit einem solchen Druck gegeneinandergepreßt werden, daß im abgekühlten Zustand eine Spaltbreite zwischen den Teilen 11 und 12 erreicht ist, welche der gewünschten Breite des Nutzspaltes entspricht. Im abgekühlten Zustand hat auch dieses zweite unmagnetische Material eine mechanische Festigkeit und insbesondere eine Abriebfestigkeit von gleicher Größenordnung wie die des gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials.

Man muß auch hier wieder dafür Sorge tragen, daß die bei der letztgenannten Wärmebehandlung auftretenden Temperaturen niedriger sind als die Temperatur, bei der das unmagnetische Material 14 sich zu verformen beginnt. Als Material 14 ist also das Material verwendbar, welches beim Kopf nach F i g. 1 als Spaltmaterial verwendet wurde, und als Spaltmaterial das Material, welches beim Kopf nach F i g. 1 zum Bedecken der Kopfseiten in der Umgebung des Nutzspaltes verwendet wurde.

Schließlich wird wieder das überflüssige Material 14 und auch das über der Führungsfläche 15 liegende überflüssige Spaltmaterial durch Schleifen und Polieren entfernt, derart, daß die Führungsfläche des Kopfes wieder frei ist und daß die im Betrieb des Kopfes dem magnetischen Aufzeichnungsträger zugekehrten Ränder der unmagnetischen Materialien, wenigstens in der Umgebung des Nutzspaltes, mit der Führungsfläche 15 in einer Ebene liegen.

Der Kopf wird durch das Schließstück 16 vervollständigt, auf dem die Spule 17 angebracht ist. Die Verbindung des Polstückes mit dem Schließjoch 16

ao kann z. B. durch Kleben oder mit Hilfe mechanischer Mittel, wie eines Klemmbügels, erfolgen.

Das Schließstück 16 besteht vorzugsweise gleichfalls aus gesintertem oxydischem ferromagnetischem Material.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309617/475

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Magnetkopf zum Aufzeichnen, Wiedergeben und/oder Löschen magnetischer Aufzeichnungen in einer schmalen Spur eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, wobei der Kopf aus wenigstens zwei Kernteilen aus gesintertem oxydischem ferromagnetischem Material besteht, zwischen denen sich ein Nutzspalt befindet, der mit unmagnetischem Material ausgefüllt ist, welches zum Schutz des Nutzspaltes und gleichzeitig zum mechanischen Verbinden der beiden Kernteile dient, und bei dem der den Nutzspalt enthaltende Teil mit Ausnahme der zur Führungsfläche des Kopfes gehörenden Kernteilflächen zu deren Kantenschutz und zur Fortsetzung der Führungsbahn mit einer unmagnetischen Materialschicht bedeckt ist, deren mechanische Festigkeit und insbesondere deren Abreibfestigkeit von gleicher Größenordnung sind wie die des gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetische Materialien Glas, Lot oder Wasserglas von einer derartigen unterschiedlichen Zusammensetzung verwendet sind, daß dieErweichungstemperaturen der beiden verwendeten unmagnetischen Materialien in unterschiedlichen Temperaturbereichen liegen, deren gegenseitiger Abstand gewährleistet, daß bei Erhitzung der Materialien das erst anzubringende Material sich noch im festen Zustand befindet, wenn das zweite anzubringende Material seine Erweichungstemperatur erreicht hat.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erst anzubringendes unmagnetisches Material Glas der Zusammensetzung