DE1621262A1

DE1621262A1 - Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungstraegers

Info

Publication number: DE1621262A1
Application number: DE19671621262
Authority: DE
Inventors: Haines Robert Samuel; Vranka Joseph Simon
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-01-17
Filing date: 1967-01-17
Publication date: 1971-04-29
Also published as: GB1140411A; US3479219A; FR1508753A

Description

PATENTANWALT DtPL.-ING. H* E. BÖHMER

703 BOBLINGEN SlNDiELFINGER STRÄSSE 49 FERNSPRECHER (07031)6 613040

Böblingen, den 12. Januar 1967 ne-sto ■-.--" ; ;

Anmelder:

International Business Mächines Corporation/ Armonk, N, Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen:

Neuänmeldung

Aktenz. der Anmelder in:

Doeket 7809

Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

Magnetische Aufzeichnungsträger wenden in Rechehanlagen und Datenverarbeitungssystem.en in der Form von Magnetbändern, Magnettrommeln/ Magnets eheiben, Magnetkarten, Magnetstreifen und dergleichen ausgiebig verwendet. Gegenwärtig besteht das am meisten verwendete magnetische Schichtmaterial zur Erzeugung eines magnetischen Aufzeiehnungsträgers aus einer in eineni geeigneten Bindemittel fein verteilten Dispersion von Jf^--EIsenoxyd. Ändere magnetische Schichten liegen in der Form auf plattierter Filme, die ζ. B. im Vakuum erzeugt wurden oder in der Form von chemisch und elektrochemisch abgeschiedenen Materialien vor. ^:

Docket 7809

9 018/028 3

BAP

Solche plattierten Schichten haben einige Anwendungen gefunden oder sind für die Anwendung vorgesehen,- wo eine Datenspeicherung mit hoher Aufzeichnungsdichte gefordert wird.

Das Abscheiden ferrömagnetis eher metallischer Schichten mittels Gasplattierung ist zur Anwendung bei der Herstellung von magnetischen Materialien vorgeschlagen worden. Bisher sind jedoch magnetische Filme, die eine genügend hohe Koerzitivkraft für eine magnetische Aufzeichnung mit hoher Aufzeichnungsdichte aufwiesen, nicht mittels Gasplattierung hergestellt worden. Bisher wurden nur magnetisch weiche Materialien mittels-Gasplattierung erzeugt, die naturgemäß eine niedrigere Koerzitivkraft besitzen, so daß sie bestenfalls für Anwendungen in bistabilen Vorrichtungen und für das Aufzeichnen niedriger Frequenzen geeignet waren.

Unter Gasplattierung wird das Abscheiden eines in Dampfform vorliegenden Metalles oder einer Legierung aus einer gesteuerten Atmosphäre verstanden, die zu mindest eine flüchtige, durch Wärme zersetz bare, gasförmige Metallverbindung enthält. Das abgeschiedene Produkt kann in Pulverform oder, wie bei der vorliegenden Erfindung, in der Form eines kompakten, kohärenten Überzugs vorliegen, der fest auf einem Werkstück oder einer Unterlage haftet. Das Abscheiden schließt das Zersetzen mit ein, als die flüchtige Metallverbindung, meist eine Carbonylverbindung, der folgenden allgemeinen Zersetzungsreaktion ausgesetzt ist:

M (CO) !(gasförmig ) _xM\Kfest) + yCOfr(gasförmig)

in der χ und y kleine ganz ο Zahlen sind und M ein Metall darstellt. Gelegentlich ist dieses Verfahren als "Danipfpyroiyse" bezeichnet worden.

Docket 7HÖ9

~³- "■■■" W-1.2b2

Plattierte Schichten von kohärentem ferromagnetischem Metall, einschließlich von durch Gasplattierung erzeugten Schichten sind im allgemeinen in vieler Hinsicht magnetischen Schichten aus f£"-'^: Eisenoxyd oder aus anderen Partikeln überlegen. Die einzelne! magnetischen Partikel sind normalerweise in einem geeigneten Bindemittel dispergiert, in solch einer magnetischen Schicht nehmen normalerweise das Bindemittel und die anderen nicht magnetischen Bestandteile mindestens 50 Volum-% der endgültigen magnetischen Schicht ein. Um daher genügend magnetisches Material zur Verfugung zu haben, damit ein Ausgangs signal mit einem gewünschten Pegel erhalten wird, ist es notwendig, daß das magnetische Material in beträchtlicher Dicke auf die Unterlage aufgebracht , wird, was dazu führt, daß die Masse des Bandes ziemlich groß wird. Wegen T rägheits Wirkungen ist bei Aufzeichnungsträgern, die schnellen Stopp-, Start-und Rückspulvorgängen unterworfen sind, die geringstmögliche Masse erwünscht. Magnetische Aufzeichnungsträger, die einzelne Partikel enthalten, weisen eine rauhe Oberfläche auf, die einen größeren Abstand von Magnetkopf und Aufzeichnungsträgern bedingt. Solche vergrößerten Abstände führen zu Signalverlusten und Pegeleinbrüchen, die sich als Fehler in der Auf zeichnung bemerkbar mach en. Die rauhe,:- schleifende Oberfläche verursacht außerdem eine starke Abnutzung des Magnetkopfes, Um daher Signalverluste, Fehler und die Abnutzung des Magnetkopfes zu vermeiden, ist eine glatte, kohärente Oberfläche erwünscht. Außerdem ist die Aufzeichnungsdichte von magnetischen Aufzeichnungsträgern, die .magnetische Partikel enthalten, gering im Vergleich zu der Aufzeichnungsdichte, die bei Aufzeichnungsträgern möglich ist, die eine kohärente ferromagnetische Metallschicht aufweisen. Daher sind Aufzeiehnungsträger, die eine kohärente, ferromagnetische Metallschicht aufweisen, wünschenswert, da die hohe Aufzeichnungsdichte, die sie ermöglichen, die wirksamste Speicherung von

Docket 7809 ;. BAD OFUGlNAL

Informationen ergibt.

Für das magnetische Aufzeichnen mit hoher Aufzeichnungsdichte ist eine ziemlich hohe Koerzitivkraft H erforderlich. Für eine bleibende magnetische Aufzeichnung muß das entmagnetisierende

FeIdH etwas kleiner sein als die Koerzitivkraft. Bei hohen Auf_ c

zeiehnungs dichten, z. B. bei mehr als 2 000 Bit pro cm weist das entmagnetisierende Feld bei der Verwendung kohärenter metallischer ferromagnetischer Schichten eine Feldstärke von 100 Oersted ,auf,. Das macht eine Magnetschicht erforderlich,- deren Koerzitivkraft größer als 100 Oersted ist. Keines der bekannten Verfahren zur Gasplattierung ermöglicht die Herstellung einer ferromagnetis ehe η Schicht;, die eine Koerzitivkraft aufweist, die wesentlich größer als 100 Oersted ist.

Dieser Nachteil wird erst durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsträgers dadurch be'Sfiitigtj daß die magnetisierbare Schicht durch Gasplattierung aus einer Mischung von durch Wärme zersetzbaren Gasen gewonnen wird, die aus mindestens einer metallischen und mindestens einer nicht .,metallischen Verbindung besteht.

Nach einem weiteren Merkmal, der Erfindung werden als metallische Verbindungen Nickel-, Eisen- und/oder KobaltverbMdungen und als nichtmetallische Verbindungen Schwefel- oder Phosphorverbindungen gewählt. . '

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Äusführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den

Zeichnungen, von denen zeigt:

Docket 7809 *

: T0981 8/ftrg3 BAD

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Geräte, die für

das Durchführen des Gasplattierungsverfahrens verwendet werden.

Fig. 2 ein stark vergrößerter Querschnitt eines Teiles

eines Aufzeichnungsträgers, der gemäß der Erfindung hergestellt wurdel

Fig. 1 stellt schematisch ein Überdrucksystem dar, das bei der Herstellung'von magnetischen Aufzeichnungsträgern mittels Gäsplattierung verwendet wird. Das zu beschichtende nicht dargestellte Substrat befindet sich in der Plattierungskammer 1, die mittels der Röhre 2 und des Ventils 3 mit einem System verbunden ist, welches imstande ist, die gewünschte Mischgas-Plattierungsatmosphäre zu erzeugen und zuzuführen. Die Plattierungskammer 1 hat eine Austrittsöffnung 4, die von einem Ventil 5 gesteuert wird, durch welches die Abgase hindurchgehen.

Das Überdrucksystem weist eine Eintrittsöffnung 8 auf, durch welche ein reguliertes Trägergas aus einer hier nicht gezeigten Quelle in das. System gelangt. Die Eintritts öffnung 8 ist an die Strömungsuhr ItJ angeschlossen,, die die Geschwindigkeit misst, ^m-rt der das Trägergas in das System eintritt. Die Strömungsuhr 10 ist durch die Röhre 12 mit dem Ventil 14 verbunden, welches das Einströmen des Trägergases in das System regelt. Das Ventil 14 ist über die Röhre 16 mit dem T-Stoss

verbunden, der seinerseits über das Rohr 20 an das" Kreuzstück 22 ah-

■ ■ ι ^!s "·■■

geschlossen ist, wo der Strom von Trägergas in eine von mehreren beliebigen Bahnen geleitet werden kann.

Das Kreuzstück 22 ist über das Rohr 24 mit dem Ventil 26 verbunden, -welches.den Trägergasstrom in das sogenannte "untere Gäserzeugurigssystem" steuert. Das Ventil 26 ist über das Rohr 28 mit der Strömungs-

1.b'2l-2B2

uhr 30 verbunden, die das Einströmen des Trägergases in das untere Gaserzeugungssystem misst. Die Strömungsuhr 30 ist über das Rohr 32 mit dem Ventil 34 verbunden. Dieses ist mit dem Behälter 36 verbunden, der eine flüchtige Verbindung enthalten, kann, aus welcher ein durch Wärme zersetzbares MetaUplattierungsgas erzeugt werden kann.

Der Behälter 36 befindet sich innerhalb des Temperatursteuerbades 38, das die Geschwindigkeit, mit der Plattierungsgas erzeugt wird, durch Steuern der Temperatur des Behälters 36 beeinflusst. Das Meßgerät 40 reicht in den Behälter 36 hinein, um den Gasdruck im Behälter zu messen. Ein Ventil 42 ist an den Behälter 36 ange schlossen und dient mit dem Ventil 34 zur Steuerung der Zugänglichkeit des Behälters 36 für den restlichen Teil des Systems. Das Ventil '42 ist über das Rohr 44 mit dem Ventil 46 verbunden, welches teilweise die Zugänglichkeit des Flüssigkeitsabscheiders 48 steuert. Der Flüssigkeitsabscheider 48 befindet sich in dem Temperatursteuerungsbad 50, das Eis, Wasser oder ein anderes Kühlmittel enthält. Durch das Kühlen des Abscheiders 48 werden eventuell im Gasstrom mitgerissene Tröpfchen entfernt und die Gaskonzentration durch thermisches Einfangen des Gasstroms innerhalb eines Systems mit konstanter Temperatur gesteuert. Der Flüssigkeitsabscheider 48 ist mit dem Ventil 52 verbunden, das zusammen mit dem Ventil 46 die Zugänglichkeit des Abscheiders 48 für den restlichen Teil des Systems steuert. Das in den Flüssigkeitsabscheider 48 hineinreichende Meßgerät 54 misst den Druck im Flüssigkeitsabscheider 48. Das Ventil 52 ist über das Rohr 56 mit dem Ventil 58 verbunden, das die Zugänglichkeit des unteren Gaserzeugungssystems für den restlichen Teil des Systems über das mit dem Kreuzstück 61 verbundene Rohr 60 steuert.

Ein nachstehend noch erwähntes sogenanntes "oberes Gaserzeugungssystem" ist mit dem Kreuzstück 22 durch das. Rohr 62 am Ventil 64

Docket 7809 1098 18/028 3 . :

verbunden, das den Eintritt vonTrägergas in-das oberer system steuert. Das Ventil 64 ist über das Rohr 66 mit derStrömungsuhr 68 verbunden, die das Einströmen von Trägergäs in das obere Gäserzeugungssystem misst. Die Strömungsuhr 68 ist über das Rohr 70 mit dem Ventil 72 verbunden. Dieses ist an den Behälter 74 angeschlossen, der eine flüchtige Verbindung enthalten kann, aus welcher durch Wärme zersetzbares Metallplattierungsgas erzeugt werden kann. Der Behälter 74 befindet sich in einem T emperaturst euer bad 76, durch das die Geschwindigkeit mit der Plattieiungsgäs erzeugt wird,, durch das Steuern der Temperatur des Behälters 74 beeinflusst wird. In den Behälter 75 reicht ein Meßgerät 78 liinein, das den Gasdruck in dem Behälter misst. Das an den Behälter 74 angeschlossene Ventil 80 steuert zusammen mit dem Ventil 72 die Zugänglichkeit des Behälters 74 für den übrigen Teil des Sy st eins. Das Ventil 80 ist über das Röhr 82 mit dem Ventil 84 ver bunden, welches teilweise, die Zugänglichkeit des Abscheiders 86 steuert. Der Abscheider 86 befindet sich in dem Temperatur Steuerungsbad 88, das Eis, Wasser oder ein anderes Kühlmittel enthält. Durch das Abkühlen des Abscheiders 86 werden die eventuell im Gasstrom mitgerissehen Tröpchen besieitigt und die Gaskonzentration wird durch thermisches Einfangen des Gasstroms in einem System mit konstanter Temperaturgesteuert. De*¹ Abscheider 86 ist naittieia Ventil 90 verbunden, das zusammen mit dem Ventil 84 die Zugänglichkeit des Abscheiders 86 für den restlichen Teil des Systeins steuert. Das in den Abscheider 86 hineinreichende Meßgerät 92 misst den Druck im Abscheider» Das Ventil 90 ist über ein Rohr 94 mit dem Ventil 96 verbunden, welches die Zugänglichkeit des oberen Gaserzeugungssystems für den übrigen Teil des Systems überlas Rohr 98 am Kreuzstück 61 steuert. :

Die' durch Ventile 104 bzw* 106 gesteuerten SüEsgaszyMnder 100 und 1102 dienen als Quellen für Hil£sgase₃ die eventuell mit in die Gas plattier ungsatmosphäre aufgenommen werden sollen. Die Zylinder 100 und 102 sind mit dem Plattierungssystem über E>onre 108 bzw; 110 verbunden, die-am

- ν-: ^ 0 98 ί S/n 2a 3 _ „ _ _x

Docket 7809 - /,BADORiGINAL.

T-Stoss 112 zusammentreffen, per T-Stoss. 112 ist über das Rohr 114, das Prüfventil 11.6 und das R/öhr 118 mit der Strömungsuhr 120 verbunden, die die Eintrittsgeschwindigkeit der Hilfsgase in das System misst, Die Strömungsuhr 120 ist über das B-Ohr 122 mit dem Ventil 124 verbunden, das die Zugänglichkeit des Hilfsgas-Zuführurigssystemes für den übrigen Teil des Systems über das Rohr 126 am Kreuz-^: stück 128 ,steuert.

An das System ist eine Vakuumpumpe 130 angeschlossen, durch die das System evakuiert oder sonst sein Druck gesteuert wird. Die Vakuumpumpe 130 ist über das Rohr 132 und das Prüfventil 134 mit dem Abscheider 136 verbunden. Dieser befindet sich in dem Temperatur steuerungsbad 138, durch das die Temperatur im Abscheider 136 gesenkt wird, so daß mitgerissene Teilchen und Flüssigkeiten aus dem Gasstrom eingefangen werden, Das Ventil 140 ist an den Abscheider 136 angeschlossen und steuert die Zugänglichkeit des Vakuumsystems für den übrigen Teil des Systems über das Rohr 142 am T-Stoss 18.

Die entlang des Zentralrohrs angeordneten Ventile 144 und 146 tragen zum Steuern des Stroms der Gase im ganzen System bei.

Das Kreuzstück 128 ist mit der Umgehungsleitung ,für die Plattierungskammer 148 verbunden, die durch ein Ventil 150 gesteuert wird, welches Gas durch die Röhre 152 zum T-Stoss 154 gelangen lässt. Der T-Stoss 154 ist. mit "dem Bohr 156 verbunden, das Abgase aus der Plattierungs kammer hinausbefördert. Außerdem ist der T-Stoss 154 an die Austritts-Öffnung 1-5-8 angeschlossen, die Abgas aus dem System ausstößt.

Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Systems kann eine aus mehreren Bestandteilen bestehende ferromagnetische Legierung in der Gasplatt ierungs kammer mit nur geringer !Schwierigkeit gasplattiert

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-⁹"~ IbSM. 262

werden. Z. B. kann Eisenpentakarbonyl im oberen Gaserzeugungssystem und Nickelpentakarbonyl im unteren Gas er zeugungssy stern hergestellt werden. Dies ermöglicht es, durchΐ Gas plattier ung Eis en-,, Nickel- oder Eisen-Nickel-Legierungen herzustellen. Anstelle des . Eisenpentakarbonyls kann im oberen Gaserzeugungssystem z. B. auch Dikobalt oktakarbonyl erzeugt werden. Dies ermöglicht die Bildung von Kobalt oder Kobalt-Nickel-Legierungen. In die Hilfsgaszylinder 100 bzw. 102 können als Hilfsgase Schwefelwasserstoff oder Phosphine eingebracht werden. Dies ermöglicht die Bildung von schwefel- oder phosphorhaltigen Legierungen, , ,

Beim Betrieb des Systems ist Sicherheit ein sehr wichtiger Faktor wegen der extremen Giftigkeit, Entzündbarkeit und - in einigen F/allen der Luftentzündlichkeit der Gasplattierungsverbindungen. Vor dem Plattieren ist es zweckmäßig, das System zunächst völlig zu evakuieren. Das geschieht durch das Öffnen aller Ventile mit Ausnahme von 5,14, 104, 106 und 150 und durch Ingangsetzen der Vakuumpumpe 130. Nach vollständiger Entgasung des Systems wird das Ventil 140 geschlossen und das System durch Öffnen der Ventile 5 und 14 mit einem chemisch indifferenten Trägergas ausgespült.

Nachdem die Anordnung durch Evakuieren und Spülen für den Betrieb vorbereitet wurden ist, werden die Behälter 36 und 74 nach Bedarf mit geeigneten flüchtigen Verbindungen gefüllt. Anstelle eines der Behälter oder .beider Behälter können Sättigungsapparate verwendet werden. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn die flüchtige Verbindung eine Flüssigkeit ist. Ebenso können anstelle der Abscheider 48 und 86 Nebelfilter verwendet werden, die die gleiche Funktion erfüllen wie die Abscheider.

In einem typischen Plattierungsgang wird das zu plattierende Substrat

Docket 78OiJ "„......,

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103818/n?a '" ^j "

-ίο-

unter sauberen Be.dingungeii in d.er Plattierungskammer 1 angebracht^. '· die Konstruktion der Plattierungskammer 1 ist für jede Art und Form ' des zu plattierenden Substrats verschieden. Die baulichen Einzelheiten der Kammer sind unwichtig, solange in der Kammer die Möglichkeit ' besteht, das Substrat oder die gasförmige Plattierungsatmosphäre zu erhitzen und die Plattierungsatmosphäre in ausreichendem Maße um das zu plattierende.Substrat kreisen zu lassen. Bei ununterbrochenem Materialtransport durch die Kammer sind natürlich in der Zeichnung nicht dargestellte Gasschleusen erforderlich.

Nach Einbringen des Sübstratmaterials in die Plattierungskammer wird das ganze System mit Ausnahme des unteren und des oberen Gaserzeugungs systems und der Hilfsgas zylinder für die Vakuumpumpe geöffnet und auf etwa O₃ 2 Torr evakuiert. Jetzt werden die verschiedenen Tem- * peratursteuertingsbädär wirksam gemacht und die Wärmequelle in der Plattierungskammer eingeschaltet. Danach wird die Vakuumpumpe durch Schließen des Ventils 140 vom System abgeschlossen und das System über die Eintrittsöffnung 8 durch Öffnen des Ventils 14 mit Trägergas gefüllt« Nachdem die Plattierungskammer die gewünschte Temperatur erreicht hat und das thermische Gleichgewicht eingetreten ist, wird das zur Plattierungskammer führende Ventil 3 geschlossen, und das Ventil 150 an der- Umgehungsleitung 148 wird geöffnet. Dann werden die Ventile in dem gewünschten Gaserzeugüngssystem oder den Hilfsgaszylindern zur Vorbereitung der gewünschten Mischung von Plattieiungsgas geöffnet. Die Strömungsgeschwindigkeit jedes Teilgases wird durch PJinstellen der verschiedenen Venti^le eingestellt, und das Strömen des Gases erfolgt in der gewünschten Bahn. 7i. B. könnte das ganze Trägergas entweder Ln das obere oder in das untere Gaserzeugungssystem gelenkt werden. Das Trägergas könnte aber auch am Knotenpunkt 22 in drei Ströme aufgeteilt werden, und zwar in einen durch das Zentralrohr des Systems,

Docket 7809 \ "~~~

in einen durch das untere und in: .einen durch das obere G gupgssysteni. Bei Verwendung ¥ßn Jf;Ksgas. aus den ^yJIjad^rn IQQ und IQ2 wird das Ventil des entsprechenden Zylinders geöffnet und der Strom in das System geregelt, wo eine Mischung mit dem Träger ~ gas und einem oder mehreren anderen durch 'Wärme zersetzbaren Gasen gebildet wird, !fach Erreichen der gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturen wird der Gas-str&m durch die Plattierungskammer | geleitet, indem das Ventil 15Q geschlossen und die Ventile 3 und 5 geöffnet werden. Dies führt zum Beginn des Äb~ s cheidens der Legierung.

Nach der gewünschten Plattterungszeit oder bei einem kontinuierlichen Plattierungs vor gang nach dem Ende der Fabrikation wird der Gasstrom durch Öffnen des Ventils 150 und Schließen der Ventile 3 und 5 wieder über die Umgehungsleitung geleitet. Alle Ventile in den Gaserzeugungssystemen und im Hilfsgas sy st em werden geschlossen. Dann werden die restlichen Trägerleitungen mit Trägergas durchgespült, um alles übriggebliebene Plattierungs gas zu -entfernen.- Nach diesem Vor gang wird die Plattierungskammer für das Träger gas geöffnet und gründlich gespült, bis keine Spur des Plattierungs gas es übrig ist. Dann kann die Erhitzungs einrichtung in der Plattierungskammer abgeschaltet.werden, und die Kühlmittel können aus den verschiedenen Stellen im ganzen System entfernt werden. ' ^

Die nachstehenden Beispiele sollen zum· Verständnis der Erfindung beitragen. Der Fachmann kann Abwandlungen vornehmen, ohne den Rahmen der· Erfindung zu verlassen.

Docket 780-8 __Ä_

iffsait/n:

Beispiel I

Es wurde, eine Anordnung entspr-echencl der in Fig, I gezeigten verwendet, um einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu erzeugen, Nickeltetrakarbony 1 wurde in den Behälter 36 des unteren Gaserzeugungssystems eingebracht, und Schwefelwasserstoff befand sich im Hilfsgas zylinder 100, Ein schleifenförmiges Substrat aus POlyäthylenterephäialat mit einer Stärke von 25 ,u wurde in der Plattierungskammer 1 um eine geeignete Wärme erzeugende Spindel herum angeordnet. Während des Plattier ens wurde die Temperatur der Spindel auf ca. 94 C gehalten. Der gesamte Gasstrom durchströ-mt die Plaitierungskammer während des Plattierens mit der Geschwindigkeit von ca. 15.Litern/min. Die. durch die Plattierungskammef strömenden Gase bestanden aus.Stickstoff, der in diesem Falle als TPrägergas diente, aus Nickeltetrakarbonyl, das mit einer Geschwindigkeit von ca, α, 25 Liter/min strömte und aus Schwefelwasserstoff, das mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,10 Liter/min. sirömte. Unter diesen Bedingungen wurde das Plattieren ca. 1 Minute lang ausgeführt. Die gasplattierte Schleife wurde ab~ kühlen gelassen und aus der Kammer herausgenommen. Der erhaltene magnetische Aufzeichnungsträger hatte einen ähnlichen Querschnitt wie der in Fig. 2 gezeigte, wo eine Schicht aus kohärentem Metall auf dem. Substrat 162 niedergeschlagen ist. Der entstandene magnetische Überzug hatte eine Koerzitivkraft von ca, 150 Oersted, Es stellte sich heraus, daß die Schicht isotropisch war.

Zur Kontrolle wurde eine Niekelgasplattierung unter ebensolchen Bedingungen wie den vorstehend beschriebenen durchgeführt, nur war in der Gasplattierungsatmosphäre kein Schwefelwasserstoff enthalten Die Koerzitivkraft des so entstandenen gasplattierten Niekelüberzugs

Docket 7809 10881 £ / fJ 2 0 3

betrug nur etwa 4 4 Oersted.
Beispiel II

Beispiel I wurde wiederholt, nur,wurde die Strömungsgeschwindigkeit des Nickeltetrakarbonyls auf eine Geschwindigkeit von. ca. 0,15 Liter/min,und die Plattierungstemperatur auf 80 C abgeändert~. Die so entstandene isotropische magnetische Schicht hatte eine Koerzitivkraft von 107 Oersted. . - ... '

Beispiel III

Beispiel I wurde wiederholt unter Verwendung von Phosphin im Hilfszylinder 102 und einer Plattierungstemperatur von 80 C. Der Gesamtstrom der Gase durch die Plattierungskammer hatte eine Geschwindigkeit von etwa 15 Liter/ min. Die durch die Kammer fließenden Gase waren Stickstoff als Träger gas, NickeltetrakarbonyL das mit einer . Geschwindigkeit von ca. 0,10 Liter/min, strömte und Phosphin, deseen StrömungsgeschwindigkeitQ, 10-Liter/min. betrug. Die Plattierungszeit betrug 30 see- Der erhaltene gasplattierte isotropische Magnetüberzug hatte eine Koerzitivkraft von, 107 Oersted. ■-■'-.

Eh wurde ein magnetischer Aufzeichnungsträger unter Vef-weiiüung einer Anordnung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten hergestellt. In den Behälter des oberen GaserzeügungssysLems wurde 'EisenpentakarbOTiyl, in den IIiIfS^- gaszyljrider 100 Sc-hwefelwass er stoff eingebracht. Ein: 25 ;u starkes: Subs'trat

Docket 7809 ·' - ' " · ■ ^; " ' ' ' ' '-.-■'·-■ r

BAD ORSGiNAL

"^u~

zu Beispiel IV-

aus Polyäthylenterephthalat wurde in die Plattierungskamtner eingebracht, und dann wurde Plattierungsgas mit einer Gesehwindigkeit von ca. .15 Liter/min. durch die Kammer geleitet. Das Gas enthielt " Stickstoff als Trägergas, Eisenpentakarbonyl, das mit einer Geschwindigkeit von ca. 0, 40 Liter/min. strömte und Schwefelwasserstoff, dessen Strömungsgeschwindigkeit ca. 0,10 Liter/min. betrug* Die Plattierungstemperatur betrug größenordnungsmäßig ca, 115 bis 125 C. Unter diesen Bedingungen wurde die Plattierung ca. 10 Minuten lang ausgeführt. Der so entstandene Aufzeichnungsträger wurde abkühlen gelassen und aus der Kammer herausgenommen. Der gasplattierte, isotro.pisch.e-, magnetische Überzug hatte eine Koerzitivkraft von 2 78 Oersted. Eine Analyse des Überzugs durch Röntgenstrahlenfluoreszenz ohne Standard ergab einen Gehalt von ca. 80% E] is en und ca. 20% Schwefel.

Zur Kontrolle wurde Eisen aus"Eisenpentakarbonyl gasplattiert, und zwar in einer. Weise ähnlich, der vorstehend beschriebenen und ohne daß die Gasplattierungsatmosphäre Schwefelwässerstoff enthielt» Der erhaltene plattierte Eisenüberzug hatte eine Koerzitivkraft von ca. 10 Oersted.

Es wurde versucht, ferromagnetisch.es Ee O. aus Kisenpentakarbonyl zu erzeugen, und zwar durch das Gasplattieren von Eisen in Gegenwart von Sauerstoff. Die Plattierung fand in einer Kammer bei einer Temperatur von etwa 120 C auf einem Substrat aus Polyäthylenterephthalat ■ statt. Dor Gesamtgäsdruek'in der Kammer entsprach etwa 700 ,u FIg. ·.' E isenpentakarbonyr und Sauerstoff waren in den zur. Erzeugung von FeO. nötigen stöchiometr is'ehen Verhältnissen vorhanden. Nach dein". Plattieren wurde das Substrat abkühlen gelassen und aus der Plattieu'ungskanmiet herausgenommen, und nun stellte man fest, daß sich ein ein-

Docket 7809

10 98187DTi

WlYijS'2.

zu Beispiel IV

heitlicher rötlich-orangefarbener Überzug auf dem Substrat ge-bildet hatte. Eine Prüfung des Überzugs ergab, daß er nicht ferromagnetisch war. Es scheint so, als ob das Eiserloxyd., das entstanden war,, antiferromagnetlschesMs-Fe" O war. Diese Versuchsreihe wurde nicht fortgesetzt angesichts der extremen Gefahr, die man in der Verwendung von Kärbonylverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff sah,- Bs bestand der Eindruck, da'ß die Verwendung höherei· Gasdri}cke nur eine Steigerung der Plattier ungs geschwindigkeit zur- Folge haben würde,

Beispiel V ^ .-.·-_-,-■'

Mit Hilfe einer Anordnung der in Fig, l· gezeigten Art würde ein magnetischer Oberzug-gebildet. und zwar befanden sich Dikobaltokfakarbonyl im oberen Gaserzeugungssystena und Schwefelwasserstoff im Hilfsgas zylinder IDQ, Das Sübstratmaterial in der Plattierungs kammer war 125 ,u starkes Polyäthylenterephthalat, uhd'die Tempe*-

ratur in der Kammer während des Plattierens betrug 120 C. Der _:

Ge samt gasstrom" durch die Kammer hatte eine Geschwindigkeitvon ca, 15 Liter/min. Er umfasste Stickstoff als Ti'ägergas., Dikobalt-.oktakarbonyl, das mit einer Geschwindigkeit von 0, 6 Liter/min, strömte und Schwefelwassei'stoff_Λ dessen Strömungsgeschwindigkeit ca. 0, Liter/min. betrug. Die Plattierungs zeit betrug 7 Minuten. Der- erhaltene isötröpische magnetische Überzug hat eine Koerzitivkraft von etwa 320 Oersted, Die Analyse durch Eöntgens.trahlenflUoreszenz ohne Standard ergab, daß der Überzug aus ;etwa 86% Kobalt und 14% Schwefel bestand, _; ·

Docket t8Q9 V C " BAD

Zur Kontrolle wurde der vorstehende Vorgang unter ähnlichen Bedingungen unter Verwendung von Diköbaltöktakarbönyl als einzigem Plattierungsgas wiederholt. 0er erhaltene gasplattierte Überzug hatte eine Koerzitivkraft von ca. 47 Oersted.

Kobalt aus Dikobältoktakärbonyl wurde wie zuvor plattiert ,ohne daß sich Schwefelwasserstoff in der Plattierungsatmosphäre befand, und · zwar wurde das Plattierungsgas in einem Winkel von 64 auf das Substrat gerichtet. Der so entstandene Überzug hatte eine Koerzitivkraft von 128 Oersted. Es wird angenommen,, daß die durch diese schräge Aufbringung erreichte erhöhte Koerzitivkraft auf Formeffelcten in der resultierenden kristallögfaphischen Struktur des plattierten Materials beruht. .

Beispiel VI -

Unter Verwendung einer Anordnung der in FnLg. 1 gezeigten Art wurde ein magnetischer Überzug erzeugt, und zwar befanden sich Nickeltetrakarbonyl im unteren Gaserzeugungssystem, Dikobältoktakärbonyl im oberen Gas er zeugungs system und Schwefelwasserstoff im Hilfsgas zylinder 100, Das Substrat war 125 ,u starkes Polyäthylenterephthalat, und während des Plattierens herrschte in der Plattierungskammer eine Temperatur von 94 C. Die Gesamtströmungsgeschwindigkeit der Gase durch die Plattierungskammer betrug 15 Lit er/min. Es waren vorhanden Stickstoff als Trägergas, Nickeltetrakarbonyl, das mit einer Geschwindigkeit von ca. 0, 009 Liter/min. strömte, Dikobältoktakärbonyl, das mit einer Geschwindigkeit von ca. 0, 06 Liter/min. strömte und Schwefelwasserstoff, dessen Ströniungsgeächwindigkeit ca. 0,035 Liter/min. bis etwa 0, 040 Liter/min, betrug. Die Gesamtplättierungszeit betrug etwa 5; Mifiüten. Mäch dleirt Abkühlen wurde das plattierte Substrat aus der Plattierungskainmer herausgehornmen. Das isOtropische Beschichtüngs-

Doeket 7809 f Ög S f$/ {) 7§ '$ ' ..-"■

material hatte eine Koerzitivkraft von 400 Oersted. Eine Analyse des Materials durch Röntgenstrahlenfluoreszenz ohne. Standard zeigte, daß es aus etwa 84% Nickel/ 10% Kobalt und 6% Schwefel feestand. -

flach einem ähnlichen Verfahren wurde ein Nickel-Kobalt-Überzug ohne Verwendung von Schwefelwasserstoff in der Plattierungsatmosphäre plattiert. In zwei aufeinanderfolgenden Versuchen mit leicht voneinander abweichenden Strömungsgeschwindigkeiten betrug die Koerzitivkraft 68 Oersted bzw. 95 Oersted.

Bei ©mem anderen Versuch zur: Erzeugung eines gasplattierten Miekel-Kobalt-Überzüges nach dem oben beschriebenen Verfahren,, .aber ohne Verwendung von Schwefelwasserstoff., hatte der erhaltene Überzug eine Koerzitivkraft von ca. 340 Oersted. Eine Analyse dieses Materials durch Röntgenstrahlenfluoreszenz ohne Standard zeigte/ daß es etwa 50% Kobalt und etwa 50% Nickel enthielt; Dieses Resultat dürfte gegenüber den anderen Versuchsdaten anomal sein. Vielleicht lässt es sich durch die kristallographieche Struktur der besonderen Legierung erklären, die so entständen ist, wie es nachstehend erläutert wird,. -'-

Folgende Theorie' wird als mögliche Erklärung für die verbesserten · magnetischen Merkmale vox'getragen, die man durch die Anwendung des elfjndungsgemäßeii Verfahrens erhält. Es wird angenommen, daß ■durch den Einschluß von Schwefel, Phosphor oder anderen Substanzen in das Gefüge des· plattierten FIIn)S die kohärente Kontinuität des metallischen Films, in mikroskopischem Maßslab, aufgelockert uhdcla- «lurc-ia der Film veranlässt-wird, sich als aus einzelrien liere-ie'hen be-¹ ndes Aggregat zu verhalten.' Kin solches'Aggregat hätte dann eine

^: · BADORiGIiSlAL

hohe Koerzitivkraft aufgrund'der Tatsache, daß die mikroskopis chen Bereiche jeweils eine einzige Domäne bilden. Solche Teilchen verhindern die Bloch-Wand-Wanderung, durchweiche normalerweise die Koerzitivkraft reduziert wird. Bei einer solchen vorgeschlagenen Struktur sind kohärente Rotationsprozesse unwahrscheinlich. Inkohärente Umkehrungen können je- · doch auftreten und damit als Erklärungen für die beobachteten magnetischen Eigenschaften dienen. Diese Theorie könnte auch die anomalen Resultate erklären,, die im vorausgehenden Beispiel gezeigt sind, bei dem ein Kobalt-Nickel-Überzug mit hoher Koerzitivkraft ohne Einschluß nichtmetallischen Materials in das Gebilde erhalten wurde. In dieseitr Falle hatte die betreffende ■ · Legierung vielleicht eine Struktur, die sich wie ein aus einzelnen Bereichen bestehendes Aggregat verhielt.

Aufgrund der vorstehenden Theorie wird es deutlich, daß zusätzlich zu den bereits ausdrücklich erwähnten Materialien auch andere in " die Gefüge magnetischer Legierungen aufgenommen werden körinen, um eine hohe Koerzitivkraft zu erreichen. Zu diesen Materialien könnten z. B. ohne einschränkende Wirkung Materialien gehören, die aus den Seleniden und Telluriden plattiert worden sind. Weiter ist natürlich die Schwefel-.oder Phosphorquelle nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt, sondern dazu würde vielmehr jede durch Wärme zersetzbare Schwefel- oder Phosphorquelle gehören.

Eine Analyse der gasplattierten Metallegierungen wies auf das Fehlen von Kohlenstoff in der Gefügestruktur hin. Durch Experimente wurde festgestellt, daß hohe Plattierungstemperatiiren zur; Bildung von Kohlenstoff in den gasplattierten Legierungen beitragen, während relativ niedrige Temperaturen, wie '/,, B. die wegen-derBeschaffenheit des Sub-

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stratmateriais in der vorliegenden Anmeldung verwendeten, nicht zur Bildung von Kohlenstoff beitragen* Dies ist nur insofern von Bedeutung," als es das Fehlen von Kohlenstoff in den hier angeführten Experimentierbeispieleh zeigt; denn der Einschluß von Kohlenstoff kann die Struktur durchaus dazu veranlassen,--sich wie ein aus einzelnen Bereichen bestehendes-Aggregat mit verbesserten magnetischen Merkmalen zu verhalten. · · '

Die durch Gäsplattierung in den vorgenannten Beispielen erzeugten Überzüge wären isotropisch. Zur Erzeugung solcher isotropischer . Schichten wurde kein Spezialverfahren verwendet. Es sieht so aus, als ob solche durch Gäsplattierung erzeugten Überzüge von Natur aus isoiropisch sind. " ' ■

Zwar wurden zur Orientierung der Struktur keine magnetischen Felder bei der vorliegenden Erfindung verwendet, aber es wird erwogen, entweder ein Stationäres oder ein veränderliches magnetisches Feld zu verwenden, um die magnetischen Eigenschaften der gaspiattierten Überzüge zuΓ verbessern.

Bfocket 780&

Claims

-20- ■ ■ IbZI Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Auf -

/ Zeichnungsträgers/ dadur.ch gekennzeichnet, läaß die

"'"'' magnetisierbare Schicht durch Gasplattierung aus

einer Mischung von durch Wärme zersetzbaren Gasen gewonnen wird, die aus mindestens einer metallischen und mindestens einer nichtmetallischen "Verbindung besteht..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Verbindungen Nickel-, Eisen- und/oder Kobaltverbindungen und als nichtmetallische Verbindungen Schwefel- oder Phosphorverbindungen gewählt werden.

3». Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Verbindungen Nickeltetrakarbonyl, 'Eisenpentakarbonyl und/ oder Dikobaltoktakarbonyl gewählt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenhzeiclinet, daß als nichtmetallische Verbindungen Schwefelwasserstoff oder Phosphörwass er stoff gewählt wird.

5. Nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellter magnetiseher Aufzeichnungsträger/ dadurch gekennzeichnet, daß er eine Koerzitivfeidstärke oberhalb 100 Öersted aufweist.

Docket 7809 - _ΛΛ

109818/0283