DE2124174A1

DE2124174A1 - Magnetschicht fur einen magnetischen Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2124174A1
Application number: DE19712124174
Authority: DE
Inventors: Joseph Evan San Jose Haw kins Cecil Ray Los Gatos Kubec Ronald E San Jose Calif Haefele (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-05-15
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2096031A5; BE768176A; GB1342797A; CA974046A; NL7106779A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket SA 9 70 022

Magnetschicht für einen magnetischen Aufzeichnungsträger

Die Erfindung .betrifft eine Magnetschicht für einen magnetischen Aufzeichnungsträger, bei welcher auf einer nicht magnetisierbaren Unterlage in einem Bindemittel ferromagnetische Teilchen und nichtferromagnetische Teilchen eingebettet sind.

Magnetische Aufzeichnungsträger sind hauptsächlich in Form von Bändern, Platten oder Trommeln bekannt. Bei diesen Aufzeichnungsträgern ist im allgemeinen auf einer Unterlage eine Magnetschicht aufgebracht, bei welcher ferromagnetische Teilchen wie Eisenoxyd in einem Bindemittel, beispielsweise einem Kunstharz eingebettet sind. Die Bindemittel bestehen oft aus komplexen Systemen und auch die ferromagnetischen Teilchen können außer Eisenoxyd andere ferromagnetische Materialien enthalten. Die Magnetschichten werden auf die Unterlage'durch Eintauchen, durch Aufschleudern oder durch Aufsprühen aufgebracht und hinterher getrocknet oder sonstwie gehärtet, um eine dauernde Verbindung mit der Unterlage herzustellen.

Die magnetischen Aufzeichnungsträger werden in Verbindung mit Schreib/Leseköpfen betrieben zur Aufzeichnung und Wiedergabe von

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Signalen, denen jeweils Bereiche bestimmter Magnetisierung entsprechen. Mit fortschreitender Entwicklung dieser Technik werden immer dünnere Magnetschichten verwendet, um eine höhere Aufzeichnungsdichte für die Signale zu erhalten. Das wiederum bedingt, daß die Magnetköpfe in immer enger werdenden mechanischen Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger gebracht werden. Häufig, besonders bei Magnetplattenspeichern, hat dies zur Folge, daß die Magnetköpfe heftig auf die Oberfläche der Platte auftreffen. Dadurch entsteht eine hohe Abnutzung bei den Platten und bei den Magnetköpfen. Die bei diesem Aufprall losgelösten Abriebteilchen bleiben oft an den Köpfen hängen und beeinflussen ihre aerodynamischen Eigenschaften. Zusätzlich kann die Deformierung der Oberfläche an der Berührungsstelle zur Folge haben, daß die dort gespeicherte Information ganz oder teilweise verlorengeht.

Das ferromagnetische Material der Magnetschicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers kann beispielsweise aus einem azyklischen Gammaeisenoxyd bestehen, das in einem organischen Bindemittel, wie einem Kunstharz-Bindemittel, verteilt ist. Das Bindemittel kann aus einer Reihe von organischen Stoffen bestehen und das magnetische Material kann auch Chromdioxyd oder andere magnetischen Materialien enthalten. Diese Stoffe werden meist vor dem Aufbringen auf die Unterlage in einer Kugelmühle gemischt.

Es ist bekannt, daß zur Erzielung gewünschter Eigenschaften der Magnetschicht verschiedene Stoffe zugegeben werden können. So hat man bereits verschiedene organische Stoffe oder Graphit hinzugefügt, die als Schmiermittel dienen. Ferner sind in den letzten 30 Jahren Abriebteilchen der keramischen Kugelmühlen fast immer ein Bestandteil der Magnetschichten gewesen. Die Wirkung dieser keramischen Abriebteilchen der Kugelmühlen besteht darin, daß dadurch der Widerstand der Magnetschicht gegen Abrieb erhöht wird. Mit diesem Vorteil muß jedoch der Nachteil in Kauf genommen werden, daß durch die Hinzufügung von keramischen Materialien im allgemeinen der Rauschpegel der Magnetschicht erhöht wird. Man ist daher gezwungen gewesen, den Zusatz von kerami-

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sehen Teilchen so zu steuern, daß ein möglichst günstiger Kompromiß aus dem maximal zulässigen Abrieb und einem möglichst niedrigen Rauschpegel gebildet wird. Insbesondere hat man durch Teilchen aus Aluminiumoxyd den Widerstand gegen Abrieb und die Dauerhaftigkeit von überzügen auf Magnetplatten erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnetschicht für einen magnetischen Aufzeichnungsträger anzugeben, die einen erhöhten Widerstand gegen Abrieb und gleichzeitig einen niedrigen elektrischen Rauschpegel aufweist. Diese Schicht soll gleichzeitig eine Selbstreinigung des Magnetkopfs bewirken.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Magnetschicht der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ausdehnung der nichtferromagnetisehen Teilchen wenigstens in einer Dimension etwa der Dicke der Magnetschicht entspricht und die Härte dieser Teilchen größer ist als die Härte des Bindemittels.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß der Anteil der nichtferromagnetischen Teilchen 3 bis 5 % des Gewichts der ferromagnetischen Teilchen und der nichtferromagnetischen Teilchen beträgt. Die günstigsten Verhältnisse ergeben sich insbesondere dann, wenn der Anteil der nichtferromagnetisehen Teilehen 4 % des Gewichts der ferromagnetischen Teilchen und der nichtferromangetischen Teilchen beträgt.

Die erfindungsgemäße Magnetschicht ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß die nichtferromagnetischen Teilchen aus Aluminiumoxyd, Bornitrid, Siliciumkarbid oder Wolframkarbid bestehen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Magnetschicht wird darin gesehen, daß die Magnetschicht aus in einer keramischen Kugelmühle gemischten Bestandteilen gebildet ist, wobei die nichtferromagnetischen Bestandteile Abriebsteilchen der Kugelmühle enthalten. Die Dicke der Magnetschicht beträgt vorteilhafterweise 1,15 bis 1^0 μ.

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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung erläuterten Äusführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung ist schematisch ein Querschnitt durch die Magnetschicht und ihre Unterlage dargestellt.

In der Zeichnung ist die Unterlage mit 1 bezeichnet, die beispielsweise durch eine Älumini umplatte gebildet sein kann. Auf der Unterlage ist die magnetische Aufzeichnungsschicht 2 aufgebracht. Diese Schicht besteht aus drei Komponenten mit den ferromagnetischen Teilchen 3 und dem Bindemittel 4. Den dritten Bestandteil bilden die nichtferromagnetischen Teilchen 5. Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß sich, wenn diese nichtferromagnetischen Teilchen 2 bestimmte Eigenschaften aufweisen und in einer bestimmten Menge zugemischt werden, ein hoher Widerstand gegen Abrieb und gleichzeitig ein nieriger Rauschpegel ergibt. Diese beiden wichtigen Eigenschaften bestehen darin, daß die Härte dieser Teilchen größer ist als die Härte des Bindematerials und daß mindestens eine Dimension dieser nichtferromagnetischen Teilchen etwa gleich der Dicke der Magnetschicht ist. Die in das Bindemittel eingebetteten nichtferromagnetischen Teilchen 5 sind nicht alle von derselben Größe. Jedes von ihnen weist jedoch mindestens in einer Dimension eine Dicke auf, die der Dicke t der Magnetschicht entspricht. Wenn diese Teilchen in dem Überzug so enthalten sind, daß diese Dimension im wesentlichen gleich der Schichtdicke ist, dann bilden diese Teilchen eine nicht kompressible Unterlage für eine ausgeglichene Belastung der Schicht. Da die nichtferromagnetischen Teilchen härter sind als das Bindemittel, wird durch sie die Abnutzung bestimmt, die auftritt, wenn der Magnetkopf mit der Schicht des Aufzeichnungsträger in Eingriff kommt. Da sie ferner eine feste Zwischenlage zwischen der Oberfläche der Magnetschicht und der Oberfläche der Unterlage bilden, können sie nicht in das weichere Material des Bindemittels hineingedrückt werden, wie dies der Fall wäre, wenn Teilchen wahlloser Größe verwendet würden. Damit unterstützen diese Teilchen auch den Magnetkopf und verhindern, daß die Magnetschicht ausgekehlt wird.

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Es ist bekannt, daß es sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist, lauter Teilchen von derselben Größe zu verwenden. Wenn keramische Materialien oder überhaupt kleine Teilchen verwendet werden, ist immer eine statistische Verteilung ihrer Größe gegeben. Es kann jedoch erreicht werden, daß der größte Teil der nichtferromagnetischen Teilchen eine Dicke aufweist, die der ·., gewünschten Schicht entspricht. Wenn somit eine Magnetschicht von 1,25 bis 1,80 μ Dicke hergestellt werden soll, so ist eine Verteilung der Teilchengröße anzustreben, bei der die meisten Teilchen in mindestens einer Dimension eine Ausdehnung in diesem Bereich aufweisen.

Als nichtferromagnetische Bestandteile können verschiedene Materialien verwendet werden. Hierzu gehören Aluminiumoxyd in seinen verschiedenen Formen, Borkarbid, Siliciumkarbid, Wolframkarbid, Bornitrid und die harten Metalle und Legierungen wie rostfreier Stahl, Wolfram und andere bekannte Materialien.

Es wurde ferner gefunden, daß die günstigste Menge dieses Materials bei ungefähr 4 % des Gewichts der nichtferromagnetischen Teilchen und der ferromagnetischen Teilchen liegt. Der günstige Bereich erstreckt sich von 3 bis 5 %. Es wurde festgestellt, daß zwischen 0 und 3 % kein bemerkenswerter Anstieg der Dauerhaftigkeit der Schicht auftritt. Oberhalb 5 % ist zwar der Gewinn an Dauerhaftigkeit noch größer als im Bereich zwischen 3 und 5 %, die günstige Wirkung wird jedoch durch den Anstieg des Rauschens wieder kompensiert. Eine typische Zusammensetzung der Magnetschicht besteht somit beispielsweise aus 50 % Bindemittel aus einem organischen Harz und 50 % eines festen, farbstoffhaltigen Materials, wobei das Farbstoffmaterial ferromagnetische Eisenoxydteilchen und 4 % nichtferromagnetische Teilchen wie Aluminiumoxyd enthält.

Die nichtferromagnetischen Teilchen brauchen nicht nur aus bewußt hinzugefügtem keramischen Material bestehen, sondern können auch durch Abriebteilchen der Kugelmühle gebildet werden, wenn

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diese Teilchen den oben aufgestellten Anforderungen entsprechen. Dies hängt natürlich von der Art der Mühle, der Größe der Kugel, der Kapazität der Mühle, der verwendeten Materialien und Lösungsmittel und der Dicke der Schicht ab. Bei einem vorgegebenen System ist somit eine empirische Auswertung erforderlich. Nichtsdestoweniger ist dies eine weitere Quelle für nichtferromagnetische Teilchen, die der Magnetschicht zugefügt werden. Im Hinblick auf einen bestimmten, zur Verwendung kommenden Magnetkopf in Verbindung mit einem bestimmten Aufzeichnungsmaterial ist es auch erwünscht, daß die nichtferromagnetischen Teilchen nicht nur härter als das, Material des Bindemittels sind, sondern auch härter als die Verunreinigungen, die sich um den Magnetkopf anhäufen. Diese Verunreinigungen sind Teilchen, die durch Abnutzung von der Magnetschicht abgelöst wurden, und in der Luft schwebende, der Umgebung entstammende Staubteilchen. Bei einem üblichen Ferritmagnetkopf wirkt somit ein hartes Teilchen wie Aluminiumoxyd in der Weise, daß es den Kopf kontinuierlich jederzeit säubert, wenn der Magnatkopf unbeabsichtigt mit der Oberfläche der Magnetschicht in Kontakt kommt. Auf diese Weise dient die einem Schleifmaterial ähnliche Wirkung des Zusatzes der Magnetschicht zur kontinuierlichen Reinigung des Magnetkopfes und verhindert, daß sich auf diesem Schmutzteilchen ansammeln, die erhöhtes Rauschen und andere Probleme verursachen.

Die folgende Tabelle zeigt Beispiele von verschiedenen Prüfungen, die durchgeführt wurden, um den Zusammenhang zwischen der Teilchengröße, der Dicke der Magnetschicht und der Menge der zugefügten nichtferromagnetischen Teilchen in bezug auf die Erhöhung der Dauerhaftigkeit der Magnetschicht zu zeigen.

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TABELLE

Teilchengröße

Schichtdicke

3/4 μ Keramischer Kugelmühlenabrieb 50 "

3/4 μ Keramischer Kugelmühlenabrieb 100 "

3/4 μ Al₂O₃ 50 " 3/4 μ Al₂O₃ 100 ^I!

ungefährer Al₂O₃ Bestandteil in % des gesamten farbstoffhalt igen Bestandteils

1,5 3

20 25

2	μ	Al₂O₃	50	Il	3,	3	3	,7	3	,4
2	μ	Al₂O₃	100	Il	2,	7	3	,0	2	,3
1	μ	Al₂O₃	50	Il	3,		3	,9
1/2	μ	Al₂O₃	100	Il		1	,3	1	,3

2,3 2,3

3,7

1,7 1,9 3,0

2,8 2,7 3,4 2,1 2,0 1,9

1): Die Zahlen in der Tabelle stellen charakteristische Werte für die Abnutzung der Schicht dar in Form der Anzahl von Strichen, die für 2,54 · 10 μ Abnutzung erforderlich sind. Die Zahl der Striche bedeutet die Zahl der mit einem Schleifpapier in einem bestimmten Bereich ausgeführten Striche, um die besagte Abnutzung zu erzeugen. Je höher die Zahl, desto größer der Widerstand gegen Abnutzung. Dieser Test ist bekannt als PPA (polishing paper abrasion) Test.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(l) Magnetschicht für einen magnetischen Aufzeichnungsträger, bei welcher auf einer nichtmagnetisierbaren Unterlage in einem Bindemittel ferromagnetische Teilchen und nichtferromagnetische Teilchen eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der nichtferromagnetischen Teilchen (5) wenigstens in einer Dimension etwa der Dicke (t) der Magnetschicht (2) entspricht und die Härte dieser Teilchen (5) größer ist als die Härte des Bindemittels (4) .
2. Magnetschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der nichtferromagnetischen Teilchen (5) 3 bis 5 % des Gewichts der ferromagnetischen Teilchen (3) und der nichtferromagnetischen Teilchen (5) beträgt.
3. Magnetschicht nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der nichtferromagnetischen Teilchen (5) 4 % des Gewichts der ferromagnetischen Teilchen (3) und der nichtferromagnetischen Teilchen (5) beträgt.
4. Magnetschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtferromagnetischen Teilchen (5) aus Aluminiumoxyd, Bornitrid, Siliciumcarbid oder Wolframcarbid bestehest
5. Magnetschicht nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht (2) aus in einer keramischen Kugelmühle gemischten Bestandteilen gebildet ist, wobei die nichtferromagnetischen Bestandteile Abriebsteilchen der Kugelmühle enthalten.
6. Magnetschicht nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Magnetschicht (2) 1,25 bis 1,80 μ beträgt.

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