DE1955699B2 - - Google Patents

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DE1955699B2 DE19691955699 DE1955699A DE1955699B2 DE 1955699 B2 DE1955699 B2 DE 1955699B2 DE 19691955699 DE19691955699 DE 19691955699 DE 1955699 A DE1955699 A DE 1955699A DE 1955699 B2 DE1955699 B2 DE 1955699B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetaufzeichnungsträger, der aus einem Schichtträger und einer Magnetaufzeichnungsschicht aus einem Bindemittel und einem darin dispergierten ferromagnetischen Eisenoxydpulver besteht.
Magnetaufzeichnun^sträger, die aus einem Schichtträger und einer Magnetaufzeichr.ungsschicht aus in einem Bindemittel dispergiertem ferromagnetischem Eisenpulver bestehen, sind bereits bekannt. Diese werden üblicherweise so hergestellt, daß man den Schichtträger mit einer Dispersion beschichtet, die aus einem Bindemittel und darin dispergierten nadeiförmigen oder körnigen ferromagnetischen Eisenoxydteilchen besteht und anschließend das Ganze trocknet. Aus »Journal of Applied Physics«, Bd. 32, Nr. 7, Juli 1961, S. 1269 bis 1274, ist es ferner bereits bekannt, daß Magnetaufzeichnungsträger unter Verwendung von Chromoxyd-Pulver hergestellt werden können. In der deutschen Patentschrift 805 811 ist außerdem bereits ein Verfahren zur Herstellung von Magnetogrammträgern aus feinverteilten magnetisierbaren Stoffen und Papier als Trägerstoff beschrieben, bei dem man den magnetisierbaren Stoff in Form einer wäßrigen Lösung von Salzen der Metalle Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom oder Aluminium, gegebenenfalls einer Kombination von Eisenchlorid und Kobaltchlorid, in den Papierbrei einarbeitet.
Auf Grund der raschen Entwicklung auf diesem technischen Gebiet in den letzten Jahren hat sich nun aber gezeigt, daß die bisher bekannten Magnetaufzeichnungsträger hinsichtlich ihrer Aufzeichnungsund Wiedergabeeigenschaften, insbesondere in bezug auf Signale mit einer kurzen Aufzeichnungswellenlänge, den heute an sie gestellten Anforderungen nicht mehr genügen. Während es bisher ausreichte, wenn ein Magnetaufzeichnungsträger bei üblichen magnetischen Tonaufzeichnungen eine minimale Aufzeichnungswellenlänge des Signals von 15 μ aufzeichnen kann, müssen die für die heutige Videobildaufzeichnung verwendeten Magnetaufzeichnungsträger die Fähigkeit haben, auch Signale mit einer kürzeren Wellenlänge bis herunter zu 2 bis 3 μ aufzuzeichnen und wiederzugeben. Ferner ist es heute erforderlich, Magnetaufzeichnungen mit einer höheren Aufzeichnungsdichte durchzuführen. Bisher nahm man an, daß dies in einfacher Weise dadurch geschehen könne, daß man einfach die Koerzitivkraft der für die Magnetaufzeichnung verwendeten ferromagnetischen Substanz steigert. Bei näheren Untersuchungen auf diesem Gebiet hat sich jedoch gezeigt,
ίο daß Magnetaufzeichnungsträger, die den heute an sie gestellten erhöhten Anforderungen genügen, die folgende Kombination von Eigenschaften aufweisen müssen, die zum Teil gegenläufig sind, d. h., wenn man die eine Eigenschaft verbessert, verschlechtert sich die andere:
1. eine hohe Koerzitivkraft,
2. eine ausgezeichnete Oberflächenglätte der Aufzeichnungsschicht,
3. eine hohe Packungsdichte der ferromagnetischen Substanz und
4. ein hohes quadratisches Verhältnis Br/Bm in der B-H-Kurve.
Das bisher üblicherweise verwendete ferromagnetische Eisenoxyd hat nun aber die Eigenschaft, daß sich das quadratische Verhältnis in der B-H-Kurve verschlechtert, wenn seine Koerzitivkraft erhöht wird, außerdem ist es sehr schwierig, daraus eine Magnetaufzeichnungsschicht mit den gewünschten Oberflächeneigenschaften herzustellen. Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei mit Kobalt und anderen Metallen modifiziertem rFe2°3 unc* bei Fe3O4 oder mit Kobalt modifiziertem Fe3O4 auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen neuen Magnetaufzeichnungsträger anzugeben, der die obengenannten Bedingungen erfüllt und bei dem die bisher beobachteten Schwierigkeiten nicht auftreten. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe auf überraschend einfache Weise dadurch gelöst werden kann, daß man in dem zur Herstellung der Magnetaufzeichnungsschicht verwendeten Bindemittel neben dem ferromagnetischen Eisenoxydpulver noch ein ferromagnetisches Chromdioxydpulver in einem ganz bestimmten, auf das Gewicht bezogenen Mischungsverhältnis dispergiert.
Gegenstand der Erfindung ist ein aus einem Schichtträger und einer Magnetaufzeichnungsschicht aus einem Bindemittel und einem darin dispergierten ferromagnetischen Eisenoxydpulver bestehender Magnetaufzeichnungsträger, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Magnetaufzeichnungsschicht neben dem ferromagnetischen Eisenoxydpulver noch ein ferromagnetisches Chromdioxydpulver in einem auf das Gewicht bezogenen Mischungsverhältnis von 1: 4 bis 4:1 enthält.
Der Magnetaufzeichnungsträger der Erfindung hat gegenüber den bisher bekannten Magnetaufzeichnungsträgern den Vorteil einer besseren Oberfl ächenbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf die Glätte der Oberfläche und die Haftung der Magnetaufzeichnungsschicht auf dem Schichtträger und eines besseren quadratischen Verhältnisses in der B-H-Kurve. Außerdem kann er wirtschaftlich hergestellt werden und weist eine gute Wärmebeständigkeit auf. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird in dem Magnetaufzeichnungsträger der Erfindung ein ferromagnetisches Eisenoxydpulver verwendet, das mit
mindestens einem der Metalle Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan und Zink dotiert ist.
Als Chromdioxydpulver kann außer dem reinen ferromagnetischen Chromdioxydpulver auch ein in üblicher Weise dotiertes ferromagnetisches Chromdioxydpulver verwendet werden.
Die Teilchen der erfindungsgemäß verwendeten ferromr.gnetischen Pulver können nadeiförmig oder körnig sein, und ihr Durchmesser kann beliebig gewählt werden.
Bei dem in dem Magnetaufzeichnungsträger der Erfindung enthaltenen Bindemittel, in dem die ferromagnetischen Pulver dispergiert sind, kann es sich um irgendein synthetisches Harz, z. B. ein Vinylchlorid/Vinylacetat-Mischpolymerisat, ein Acrylharz, ein Celluloseharz, ein Epoxypolyamidharz, ein Polyurethanharz oder um eine geeignete Mischung davon, handeln.
Das ferromagnetische Eisenoxydpulver und das ferromagnetische Chromdioxydpulver liegen in der Magnetaufzeichnungsschicht in einem auf das Gewicht bezogenen Mischungsverhältnis von 1:4 bis 4 :1 vor. Im übrigen kann der Magnetaufzeichnungsträger der Erfindung nach den üblichen Methoden hergestellt werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.
Ve rgl e ic h s bei sp i el 1
32 g Nitrocellulose als Hauptbestandteil des Bindemittels, 9 g Dibutylphthalat, 1 g Rizinusöl und 100 g nadeiförmiges -/-Fe2O8 (durchschnittliche Teilchengröße 0,6 X 0,1 X 0,i μ) wurden zusammen mit Äthylacetat als Lösungsmittel in eine Kugelmühle eingebracht, und nach 4tägigem Rühren zum Dispergieren wurde die so erhaltene Beschichtungsmasse ;iuf einen Polyäthylenterephthalatfilm einer Dicke von 24 μ in einer solchen Menge aufgetragen, daß nach dem Trocknen eine Trockenschichtdicke von 5 μ erhalten wurde. Der so hergestellte Magnetaufzeichnungsträger wurde mittels einer Oberflächenkalandrierwalze behandelt und anschließend zur Herstellung von Tonbändern geschlitzt.
Außerdem wurde nach der vorstehend beschriebenen Beschichtungsstufe der magnetische Träger, während die magnetische Schicht noch feucht war, einem Magnetfeld ausgesetzt, um die nadeiförmigen ferromagnetischen Teilchen zu orientieren, um eine maximale Empfindlichkeit in Aufzeichnungsrichtung zu erzielen. Die Charakteristik des dabei erhaltenen Magnetaufzeichnungsbandes ergab eine Koerzitivkraft von 310 Dc und ein quadratisches Br/Bm-Verhältnis von 0,76, wobei das Band eine Ungleichförmigkeit in bezug auf die Oberflächenbeschaffenheit von 0,26 μ aufwies.
Bei der Prüfung der Wiedergabeempfindlichkeit dieses Magnetaufzeichnungsbandes bei einer SignalauLzeichnungswellenlänge von 3 μ in einem Videobandaufnahmegerät, das zum Aufzeichnen eines Videosignals bei einer Geschwindigkeit von 11 m/sec für einen Magnetkopf geeignet war, war die Wiedergabeempfindlichkeit niedriger als der gewünschte Wert von etwa —2 dB.
Vergleichsbeispiel 2
Zur Verbesserung des quadratischen Verhältnisses und der Oberflächenbeschaffenheit eines Magnetaufzeichnungsträgers wurden andere Bindemittel und geeignete Dispergiermittel ausgewählt. Dabei wurde ein Magnetaufzeichnungsträger mit einem ferromagnetischen Eisenoxyd in Kombination mit einem oder mehreren Harzen als Bindemittel, die aus Epoxyharzen, Acrylharzen, Harnstoffharzen und Celluloseharzen ausgewählt wurden, und einem oder mehreren oberflächenaktiven Mitteln als Dispergiermittel, die aus quaternären Ammoniumsalzen und Alkylpyridiniumsalzen, Polyoxyäthylenalkyläthern, Polyoxyäthylenalkylestern, Estern von Sorbitan und aliphatischen Säuren und anionischen Alkylphosphorsäureestersalzen und Alkylschwefelsäuresalzen ausgewählt wurden, hergestellt, und die Charakteristik des so erhaltenen Magnetaufzeichnungsträgers wurde geprüft. Dabei betrug im besten Falle die Ungleichförmigkeit der Oberfläche etwa 0,2 μ, und das quadratische Verhältnis Br/Bm betrug nur etwa 0,77. Daher war die mit diesem Träger erzielte Wiedergabeempfindlichkeit bei einer Aufzeichnungswellenlänge von 3 μ nur um 1 dB höher, verglichen mit derjenigen des Vergleichsbeispiels 1.
Vergleichsbeispiel 3 32 g Nitrocellulose als Hauptbestandteil des Bindemittels, 7 g Dibutylphthalat, 1 g Rizinusöl und 100 g CrO2 mit einer Koerzitivkraft von etwa 320 Oe wurden zusammen mit 100 g Äthylacetat als Lösungsmittel in eine Kugelmühle eingebracht, und nach 4tägigem Dispergieren wurde die so erhaltene Masse auf einem Polyäthylenterephthalatfilm einer Dicke von 24 μ als Überzug aufgebracht, der nach dem Trocknen eine Trockenschichtdicke von 5 u hatte. Der so erhaltene Träger wurde mittels eines Kalanders behandelt und danach zur Herstellung von Magnetaufzeichnungsbändern geschlitzt.
Außerdem wurde nach der vorstehend beschriebenen Beschichtung und vor dem Trocknen der Überzugsschicht der magnetische Aufzeichnungsträger einer magnetischen Orientierungsbehandlung unterworfen, wie sie gewöhnlich bei der Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers ausgeführt wird. Die Charakteristik des dabei erhaltenen Magnetaufzeichnungsbandes ergab eine Koerzitivkraft von 320 Oe und ein quadratisches Bi Bm-Verhältnis von 0,90. Das Band besaß eine Ungleichförmigkeit der Oberflächenbeschaffenheit von 0,14 μ.
Die Wiedergabeempfindlichkeit bei einer Aufzeichnungswellenränge von 3 μ wurde in gleicher Weise, wie vorstehend in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben, gemessen, wobei festgestellt wurde, daß dieses Magnetband eine um 2 dB höhere Wiedergabeempfindlichkeit als in Vergleichsbeispiel 1 besaß und in dieser Hinsicht für ein Aufzeichnen bei hoher Dichte geeignet war. Jedoch wurde eine Abnahme der Wiedergabeempfindlichkeit beim Erhitzen beobachtet, die für CrO., kennzeichnend ist, und es wurde gefunden, daß die Wiedergabeempfindlichkeit nach einer Stunde bei 90° C auf etwa die Hälfte des anfänglichen Wertes gesunken war.
Im Falle der Verwendung von CrO.,, wie in diesem Vergleichsbeispiel, besteht daher, falls nach dem Aufzeichnen Wärme einwirkt, die Gefahr, daß es praktisch unmöglich wird, das aufgezeichnete Signal wiederzugeben.
Beispiel 1
32 g Nitrocellulose als Hauptbestandteil des Bindemittels, 8 g Dibutylphthalat, 1 g Rizinusöl und 100 g
eines magnetischen Pulvers wurden zusammen mit Temperaturen als auch bei erhöhter Temperatur an-
Äthylacetat als Lösungsmittel in einer Kugelmühle wendbar ist, bei einem Mischungsverhältnis CrO2 zu
4 Tage lang behandelt, als Überzug auf einen Poly- J-Fe2O., im Bereich von 1:4 bis 4:1 erhalten werden,
äthylenterephthalatfilm einer Dicke von 24 μ so auf- B e' s ο' e 1 2
gebracht, um nach dem Trocknen eine Trocken- 5 ^
schichtdicke von 5 μ zu ergeben. Danach wurde die 32 g Nitrocellulose als Hauptbestandteil des Binde-Oberfläche des Überzugs mittels eines Kalanders be- mittels, 8 g Dibutylphthalat, 1 g Rizinusöl und jeweils handelt, worauf das Material zur Herstellung von 50 g von mit Co dotiertem ^-Fe2O3 und CrO2 mit je-Magnetaufzeichnungsbändern geschlitzt wurde. In weils einer Koerzitivkraft von 420 Oe wurden in diesem Falle wurde das magnetische Pulver unter 10 einer Kugelmühle 4 Tage lang behandelt und danach Verwendung eines Pulvers von nadeiförmigem als Überzug auf einen Poly äthylenterephthalatfilm J-Fe2O3 mit einer durchschnittlichen Teilchengröße mit einer Dicke von 24 μ so aufgebracht, daß nach von 0,6 μ X 0,1 μ X 0,1 μ oder von CrO2-PuIver mit dem Trocknen eine Trockenschichtdicke von 5 μ ereiner Koerzitivkraft von 320 Oe allein oder unter halten wurde. Ferner wurde die Oberfläche des Verwendung einer Mischung von den beiden Pulvern 15 Überzugs mittels eines Kalanders behandelt und das auf eine Menge von 100 g gebracht, und es wurden Material zur Herstellung von Magnetaufzeichnungszehn Arten von magnetischen Beschichtungsmassen bändern geschlitzt. Nach dem Aufbringen der magneunter Variieren des Mischungsverhältnisses dieser tischen Beschichtungsmasse wurde der Träger einer beiden Pulver für Magnetaufzeichnungsbänder her- magnetischen Orientierungsbehandlung vor der gestellt. Nach dem Aufbringen des Überzugs aus der 20 Trocknung der Uberzugsschicht in ähnlicher Weise magnetischen Beschichtungsmasse wurde der be- wie bei der Herstellung des gebräuchlichen magnetischichtete Träger einer magnetischen Orientierungs- sehen Aufzeichnungsträgers unterworfen,
behandlung unterworfen, bevor die Überzugsschicht Die Charakteristik des so erhaltenen Magnetaufgetrocknet war, wobei dies in ähnlicher Weise wie zeichnungsbandes wurde gemessen, und dabei wurim Falle des gebräuchlichen Magnetaufzeichnungs- 25 den eine Koerzitivkraft von 420 Oe und ein quadraträgers ausgeführt wurde. tisches Br/Bm-Verhältnis von 0,86 erhalten, wobei
Die Charakteristika der so erhaltenen Magnet- das Band eine Ungleichförmigkeit in der Oberflächenaufzeichnungsbänder, nämlich die Oberflächen- beschaffenheit \on 0,15 μ aufwies. Bei der Aufzeichbeschaffenheit, das quadratische Verhältnis in der nung eines Signals mit einer Wellenlänge von 3 μ B-H-Kurve (Br/Bm) und die Erniedrigung der Wie- 30 zeigte das Band eine Wiedergabeempfindlichkeit von dergabeempfindlichkeit beim Erhitzen wurden ge- +2,1 dB, und es war somit für das Aufzeichnen mit messen. Es wurden dabei die in den F i g. 1 und 2 hoher Dichte geeignet,
der Zeichnung dargestellten Ergebnisse erhalten. Dagegen zeigte die Charakteristik von J-Fe2O3,
In den Fig. 1 und 2 zeigt die Abszisse 100°/o das kein CrO2 enthielt und mit Co dotiert war und
>-Fe.,O3-Pulver auf der linken Endseite und 100 % 35 das in gleicher Weise hergestellt worden war, ein
CrOÖ-Pulver auf der rechten Endseite, und sie zeigt quadratisches Br/Bm-Verhältnis von 0,705, eine Un-
das Mischungsverhältnis, bezogen auf Gewicht, der gleidiförmigkeit von 0,23 μ und eine Wiedergabe-
beiden Pulver zwischen den beiden Endseiten an, empfindlichkeit von—1,2 dB.
während die Ordinate in F i g. 1 das quadratische Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich,
Verhältnis (Br/Bm) und die Oberflächenungleichför- 40 daß gemäß der Erfindung eine Verbesserung der
migkeit (Einheit: μ) anzeigt und die Ordinate in Charakteristika, wie Oberfiächenbeschaffenheit eines
F i g. 2 die Empfindlichkeit (Einheit: dB) für das Magnetaufzeichnungsträgers und quadratisches Br/
Signal einer Aufzeichnungswellenlänge von 3 μ an- Bm-Verhältnis bei der B-H-Kurve, erzielt wird, die
zeigt. im Falle der Verwendung von ferromagnetischem
In F i g. 1 zeigt die Kurve (α) das quadratische 45 Eisenoxyd allein als magnetisches Pulver für einen
Verhältnis und die Kurve (b) die Oberflächen- Magnetaufzeichnungsträger nicht erhalten werden
ungleichförmigkeit an, und in F i g. 2 zeigt die Kurve kann, und daß eine Verbesserung hinsichtlich des
(a) die Empfindlichkeit vor dem Erhitzen und Kurve Nachteils der Abnahme der Wiedergabeleistung
(b) die Empfindlichkeit nach dem Erhitzen an. durch Erhitzen erzielt wird, die im Falle der Ver-Aus den in F i g. 1 dargestellten Ergebnissen ist er- 50 Wendung von magnetischem Chromdioxyd allen-
sichtlich, daß die Oberflächenungleichförmigkeit und nicht erzielt wird.
das quadratische Verhältnis des Magnetaufzeich- Die Tatsache, daß beim Erhitzen der Magnetauf-
nungsbandes mit zunehmendem Gehalt an CrO2 ver- zeichnungsträger unter Verwendung von Chromdi-
bessert. wurden und bei dem Punkt von 2O°/o des oxyd die Wiedergabeempfindlichkeit verschlechten
Verhältnisses von 55 wird, geht auf den niedrigeren Curie-Punkt des
qtq ferromagnetischen Materials selbst zurück. Es wire
—- angenommen, daß der Grund dafür, daß die Kombi
γ - Fe2O3 + CrO2 nation der beiden ferromagnetischen Materialier
Eisenoxyd und Chromdioxyd gemäß der Erfindung
stärker an- bzw. abstiegen. Außerdem ist aus den 60 eine Verbesserung in bezug auf Wiedergabeempfind
in F i g. 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, daß die lichkeit beim Erhitzen ergibt, darauf beruht, daß di<
Wiedergabeempfindlichkeit, die nach dem Aufzeich- Magnetisierung des Eisenoxyds selbst auf Grund sei
nen eines Signals mit einer Aufzeichnungswellen- nes hohen Curie-Punktes nicht erniedrigt wird unc
länge von 3 μ auf dem Magnetaufzeichnungsband daß Chromdioxyd während der Abkühlung au
unter anschließendem Erhitzen auf 90° C während 05 Raumtemperatur nach dem Erhitzen auf Grund sei
1 Stunde gemessen wurde, durch das Mischen ver- ner niedrigeren Koerzitivkraft bei hoher Temperatu
bessert wurde. Somit kann ein ausgezeichnetes Ma- rückmagnetisiert wird,
gnetaufzdchnungsband, das sowohl bei gewöhnlichen Außerdem kann der Magnetaufzeichnungsträge
gemäß der Erfindung durch das Mischen von verhältnismäßig billigem ferromagnetischem Eisenoxydpulver billiger hergestellt werden, da die Herstellungskosten von ferromagnetischem Chromdioxyd hoch sind.
Ein bemerkenswerter Vorteil, der gemäß der Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß die Wirkung des Mischens von Chromdioxydpulver und Eisenoxydpulver auf der Tatsache beruht, daß die Charakteristik sich nicht proportional dem Verhältnis der gemischten Pulver ändert, sondern im wesentlichen die positiven Eigenschaften von beiden Pulvern aufweist. Wie in F i g. 1 gezeigt, bleiben das quadratische Br/Bm-Verhältnis und die Ungleichförmigkeit der Oberfläche nahezu auf der gleichen Höhe, selbst wenn dem Chromdioxyd eine beträchtliche Menge an Eisenoxyd zugegeben wird. Wie ferner aus F i g. 2 ersichtlich ist, fällt die Wiedergabeempfind-
lichkeit vor dem Erhitzen [Kurve (α)] auf Grund des Zusatzes einer beträchtlichen Menge an Eisenoxyd zum Chromdioxyd nicht sehr stark ab; die Wiedergabeempfindlichkeit nach dem Erhitzen [Kurve (b)] weist sogar ein Maximum in der Nähe des Mischungsverhältnisses von 40 zu 60 von CrO2 zu }-Fe2O3 auf. In den beiden Figuren sind die theoretisch erwarteten Werte durch die gestrichelten Kurven angezeigt. Es ist ersichtlich, daß die gemäß der
ίο Erfindung erzielten bemerkenswerten Effekte daher völlig überraschend waren.
Es wird angenommen, daß diese Effekte darauf zurückzuführen sind, daß die Anwesenheit von CrO2-Teilchen mit einer guten Orientierung die Orientierung der Eisenoxydteilchen fördert und andererseits die Wärmestabilität der Eisenoxydteilchen eine Stabilisierung des dazwischen eingebrachten CrO2 bewirkt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

■J Patentansprüche:
1. Magnetaufzeichnungsträger, bestehend aus einem Schichtträger und einer Magnetaufzeichnungsschicht aus einem Bindemittel und einem darin dispergierten ferromagnetischen Eisenoxydpulver, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetaufzeichnungsschicht neben dem ferromagnetischen Eisenoxydpulver noch ein ferromagnetisches Chromdioxydpulver in einem auf das Gewicht bezogenen Mischungsverhältnis von 1:4 bis 4:1 enthält.
2. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Eisenoxydpulver ein mit mindestens einem der Metalle Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan und Zink dotiertes ferromagnetisches Eisenoxydpulver ist.
3. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Chromdioxydpulver ein mit mindestens einem der Metalle Kobalt, Nickel, Mangan und Zink dotiertes ferromagnetisches Chromdioxydpulver ist.
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