DE2220964A1

DE2220964A1 - Verfahren zur herstellung starrer magnetischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2220964A1
Application number: DE19722220964
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Bachmann; Paul Dr Deigner; Wolfram Dr-Ing Kittler; Werner Dr Loeser; Joachim Dr Stabenow; Karl Dr-Ing Uhl; Jochen Voigt
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1973-11-08
Also published as: GB1420692A; JPS4949603A; IT980372B; BE798853A; FR2182195A1; NL7305786A; CA982419A; FR2182195B1

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG 2220964

Unser Zeichens 0„Z. 29 l48 W/Wil 6700 Ludwigshafen, 27.4.1972

Verfahren zur Herstellung starrer magnetischer Aufzeichnungsträger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verschleißfesten magnetischen Aufzeichnungsträgern mit einem dimensionsstabilen starren Träger, einer damit haftfest verbundenen "cobalthalt igen ferromagnetischen Metalldünnschicht und einer darauf aufgebrachten dünnen Schutzschicht.

Magnetische Aufzeichnungsträger, die eine cobalthaltige ferromagnetische Metalldünnschicht auf einem dimensionsstabilan Träger, z. B. einer nichtmagnetischen Metallplatte, aufweisen, sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Solche Aufzeichnungsträger können in verschiedenen magnetischen Aufzeichnungssystemen verwendet werden und haben besonderes Interesse in der elektronischen Datenaufzeichnung gefunden. Eines der Probleme der Nutzung magnetischer Metalldünnschichtspeicher liegt jedoch in Ihrer -Empfindlichkeit gegen Korrosion und mechanische Beschädigungen. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die ferromagnetische Metalldünnschicht gegen Korrosion und Beschädigungen durch Aufbringen einer Schutzschicht zu schützen. So beschreibt die deutsche Patentschrift 1 279 427 den Schutz von Oberflächen cobalthaltiger ferromagnetischer Metalldünnschichten durch Erzeugen einer kontinuierlichen, aus Co^Oi, bestehenden Schutzschicht. Die so geschützten Magnetogrammträger zeigen zwar eine gegenüber unbehandelten Magnetοgrammträgern gleicher Art verlängerte Lebensdauer, ohne jedoch den hohen Anforderungen im praktischen Gebrauch der Magnetplatten zu genügen. Insbesondere wenn der Magnetkopf die Magnetschicht dauernd kontaktiert, werden nach einiger Zeit lokale Kratzspuren sichtbar, die sich rasch über die gesamte Aufzeichnungsfläche ausbreiten. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 282 084 ist ferner bekannt, den Oberflächen von ferromagnetischen Metalldünnschichten durch Auftragen einer dünnen Schicht aus natürlichen oder synthetischen Wachsen eine verbesserte Widerstandsfestigkeit gegenüber Abrieb

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und "anderen Beschädigungen zu geben. Da Wachse jedoch schlecht auf Metallschichten haften, wird auf diese zuerst eine Zwischenschicht eines Polymeren aufgebracht, die einerseits eine gute Haftung zur Metallschicht aufweist, andererseits eine adsorptionsfähige Unterlage für die Wachsgleitschicht darstellen soll. Es resultieren zwar Magnetοgrammträger mit einem verbesserten Gleitverhalten, die jedoch nicht die erforderliche Widerstandsfähigkeit haben, um wiederholte Landungen der fliegenden Magnetköpfe und wiederholte Kopfkantenberührungen bei den üblichen Rotationsgeschwindigkeiten der Platten von I500 bis 3β00 UpM ohne mechanische Beschädigungen zu überstehen. Nach einiger Zeit entstehen vielmehr lokale Beschädigungen der Metalldünnschicht, die meistens zum Ausgangspunkt einer totalen Zerstörung des Magnetogrammträgers werden. Es ist auch bekannt, Magnetogrammträger mit magnetischen Metalldünnschichten mit einer dünnen Rhodiumschicht zu überziehen, jedoch waren auch diese Magnetogrammträger noch nicht befriedigend widerstandsfähig gegen mechanische Beschädigungen. Aus der US-Patentschrift 3 498 837 ist schließlich auch bekannt, Aufzeichnungsträger mit ferromagnetischen Metalldünnschichten im Peinvakuum mit einer aufgedampften Chrom-Chromoxid-Schicht zu überziehen. Das Verfahren ist jedoch aufwendig und erzielt oft noch nicht befriedigende Ergebnisse.

Es wurde nun gefunden, daß man magnetische Aufzeichnungsträger mit sehr verschleißfesten Oberflächen recht einfach herstellen kann, wenn man auf eine mit einem thermostabilen starren Träger haftfest verbundene cobalthaltige ferromagnetische Metalldünnschicht eine verdünnte Lösung eines filmbildenden organischen Lackbindemittels in einem flüchtigen Lösungsmittel in einer Schichtstärke aufträgt, die im getrockneten uneingebrannten Zustand nicht mehr als 3OOO A beträgt, die Schicht trocknet und in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei ca. 200 bis 300⁰C während ca. 1 bis 15 Stunden einbrennt.

Als thermostabile starre Träger kommen alle üblichen Träger für magnetische Metalldünnschichten in Frage, die bei den Einbrenntemperaturen bis 300⁰C weitgehend dimensionsstabil sind. Bevor zugt sind Platten bzw. Scheiben aus Aluminium oder Aluminium-

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legierungen in den üblichen Stärken, die auch vorbehandelt, z„ B. mit einer chemisch oder galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht versehen sein können.

Als ferromagnetische Metalldünnschichten kommen die üblichen mit Schichtstärken von etwa 600 bis 6000 A in Frage, die in an sich bekannter Weise durch chemische Abscheidung, galvanische Abscheidung oder durch Aufdampfen, d. h. Abscheidung der Metalle oder Metallegierungen aus der Gasphase im Hochvakuum auf gegebenenfalls vorbehandelte Träger abgeschieden werden können. Bevorzugt wird hierbei die chemische und galvanische Abscheidung.

Geeignete cobalthaltige ferromagnetische Metalldünnschichten sind vor allem Cobalt-Phosphor-, Cobalt-Bor- sowie Cobalt-Nickel-, Cobalt-Nickel-Elsen-, Cobalt-Eisen- sowie Phosphor-, Bor- und/oder Stickstoff—enthaltende Legierungen der genannten Art, z. B. Legierungen aus etwa 95 bis 98 % Cobalt und 2 bis 10 % Phosphor, etwa 30 bis 20 % Nickel und 70 bis 80 % Cobalt, etwa 90 % Cobalt, 9 % Nickel und 1 % Phosphor, etwa 88 % Cobalt, 9 % Nickel und 3 % Bor oder etwa 40 bis 50 % Cobalt, 40 bis 50 % Nickel und 1 bis 5 % Bor. Mit den Legierungen lassen sich z. B. durch chemische Abscheidung auf bevorzugt polierte Substrate Filme von unter 0,6 μνα Dicke herstellen mit z. B. einer Koerzitivkraft von 500 bis 900 Oe und einer Magnetisierung 4'/Tl₅ von 10 000 bis 15 000 Gauss.

Erfindungsgemäß wird auf die Metalldünnschicht eine verdünnte Lösung eines filmbildenden organischen Bindemittels in einem flüchtigen Lösungsmittel in einer solchen Stärke aufgetragen, daß die nach dem Abdunsten oder bevorzugt Abschleudern der aufgetragenen dünnen Lackschicht der zurückbleibende, noch nicht eingebrannte Lackbindemittelfilm eine Dicke von nicht mehr als 3000 A und bevorzugt von nicht mehr als 500 A hat. Nach dem Vortrocknen oder Abschleudern der Magnetplatten nach dem Auftrag des Lackes, der bei den Platten bevorzugt nach der sogenannten spin coating-Methode erfolgt, werden dann die Magnetträger mit den sehr dünnen Lackbindemittelfilmen während ca. 1 bis I5 und bevorzugt während ca. 3 bis 5 Stunden in sauerstoffhaltiger Atmosphäre, z. B. an Luft in einem Trockenofen bei ca. 200 bis

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300⁰C und bevorzugt bei etwa 240 bis 27O⁰C eingebrannt. Die genauen Einbrennbedingungen (Zeit und Temperatur) werden von der Art und Stärke des in dünner Schicht aufgetragenen Lackbindemittels mitbestimmt, lassen sich jedoch in wenigen Vorversuchen leicht ermitteln.

Als Lackbindemittel kommen im Auftragungszustand lösliche, filmbildende organische Lackbindemittel in Präge, die beim üblichen Kaschieren von z. B. Stahlblechen und Härten relativ abriebfeste Polymerfilme und bevorzugt vernetzte Polymerfilme zu bilden vermögen. Sehr geeignet sind Lackbindemittel auf der Basis von polyadditions- und Polykondensationsprodukten, z. B. Polycarbonate auf der Basis von Bisphenol A oder Polyurethane sowie deren als Lackbindemittel handelsübliche Vorprodukte, die bevorzugt sich zu vernetzten Lackfilmen aushärten lassen, sowie Polymere oder Copolymere wie N-Methylol(meth)acrylamid-Copolymerisate, deren reaktive Gruppen beim Härten das (Co)Polymere in ein vernetztes Produkt überführen. Bevorzugt sind handelsübliche, sogenannte Urethan- oder Polyisocyanat-Uberzugsmlttel, wie sie z. B. in J. H. Saunders und K. C. Frisch, Polyurethanes, Part II, Technology, Kapitel X, New York 1964, beschrieben sind, wie Gemische von hydroxylhaltigen Polyestern oder hydroxylgruppenhaltigen Polyäthern mit gegebenenfalls verkappten Polyisocyanaten, insbesondere Triisocyanaten.

Sehr geeignet sind als Überzugsmittel auch handelsübliche reaktive Epoxidhare, wie die Polyglycidylather oder -ester mehrwertiger Alkohole oder Phenole und insbesondere die Kondensate aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, mit den handelsüblichen Härtern, wie Polyaminen oder Polyaminoamiden, oder mit löslichen härtbaren Phenoplasten oder Aminoplasten.

Als Phenoplaste oder Aminoplaste, die für sich, jedoch bevorzugt in an sich bekannter Art mit härtbaren Isocyanat-Bindemitteln, Epoxidharzen oder amldgruppen- und/oder hydroxylgruppenhaltigen Acrylatharzen zusammen verwendet werden, kommen die in organischen Lösungsmitteln löslichen reaktive Methylolgruppen aufweisenden Kondensate aus Phenol, einem Alkylphenol, wie tert.-Butylphenol, Melamin oder Harnstoff und einem molaren Überschuß

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an Formaldehyd in Frage, die zweckmäßigerweise durch Kondensation in alkalischem Medium und vorzugsweise in Gegenwart von niederen aliphatischen Alkoholen, wie n-Butanol, hergestellt sind«

Als flüchtige Lösungsmittel kommen zweckmäßig zumindest bei der Einbrenntemperatur flüchtige, gegenüber den Lackbindemitteln nicht reaktive organische Lösungsmittel üblicher Art in Frage, z. B. Aceton, Methyläthylketon, Tetrahydrofuran, Dioxan, Toluol oder Glykol-monoalkyläther-monoester wie Äthylglykolacetat. Der Auftrag der Lackbindemittel erfolgt in Form ihrer sehr niedrig viskosen verdünnten Lösungen, wobei zweckmäßig etwa 0,2 bis und insbesondere 0,2 bis 5 gewichtsprozentige Lösungen angewandt werden, wobei die Konzentration -sich natürlich nach der Viskosität der Lösung des verwandten Lackbindemittels richtet.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in einfacher und wirtschaftlicher Weise Magnetogrammträger und insbesondere Magnetplatten herstellen, die die für hohe Aufzeichnungsdichten erforderlichen magnetischen Eigenschaften und gleichzeitig eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweisen. Diese Eigenschaft ist überraschend, da einerseits die in dünner Schicht aufgebrachte Lackbindemittelschicht nach dem Einbrennen meist zumindest nicht mehr als Schicht feststellbar ist, andererseits sich eine erfindungsgemäß hergestellte Magnetplatte in den Eigenschaften vorteilhaft von einer unbeschichteten, aber sonst in gleicher Art in sauerstoffhaltiger Atmosphäre behandelten platte unterscheidet, wie ein Versuch, bei dem nur auf die Hälfte einer Magnetplatte die Lackbindemittellösung aufgetragen wurde und danach die Gesamtplatte eingebrannt wurde, besonders deutlich zeigte. Die erfindungsgemäß hergestellten magnetischen Aufzeichnungsträger weisen nicht nur eine hervorragende Härte und Gleitfähigkeit ihrer Oberflächen auf, sie zeigen auch praktisch keine Ablagerungen am Magnetkopf. Die magnetischen Dünnschichtspeicher eignen sich daher aufgrund ihrer sehr guten Eigenschaften besonders für den Anwendungsfall, bei dem zum Schreiben und Lesen der Information das Magnetkopfsystem in direktem Kontakt mit der Magnetschichtoberfläche ist, die im Fall der Magnetplatte mit bis zu 36ΟΟ UpM rotieren kann.

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Die.in den nachstehenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind Gewichtseinheiten.

Beispiel 1

3,5 Teile eines handelsüblichen Phenoxyharzes aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit der Grundstruktureinheit

CH-

V-O-CH₂-CH-CH₂-

wobei η etwa 100 beträgt, und 1,5 Teile eines handelsüblichen wärmereaktiven Kondensates aus tert.-Butylphenol und Formaldehyd, das durch alkalische Kondensation des Phenols mit einem 0,5 bis 2fach molaren Überschuß an Formaldehyd hergestellt wurde und in Form einer 60#igen Lösung in n-Butanol angewandt wird, werden in 995 Teilen A'thylglykolacetat gelöst.

Die Lösung wird gleichmäßig auf eine mit einer etwa 800 A dicken Cobalt-Phosphor-Legierung beschichtete verkupferte polierte Aluminium-Scheibe unter Vermeidung des Einbaues von Staubteilchen aufgebraoht und durch Rotation der Scheibe eine dünne Überzugsschicht erzeugt und der Überzug getrocknet. Die Stärke der aufgebrachten Schicht beträgt etwa 500 A. Der überzogene Magnetträger wird dann etwa 4 Stunden bei ca. 280⁰C an der Luft eingebrannt. Di© resultierende Magnetscheibe zeichnet sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit der Oberfläche sowohl beim Betrieb mit fliegenden Magnetköpfen bei einer Rotationsgeschwindigkeit von ca, 1500 UpM als auch beim Kontaktbetrieb mit Magnetköpfen bei gleichen Geschwindigkeiten aus.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird für die Herstellung der Schutzschicht eine Lösung von 1,5 Teilen eines handelsüblichen Epoxidharzes aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht von etwa 2900 und einem Epoxid-Wert von 0,05 bis 0,06 und 3,5 Teilen des in Beispiel 1 genannten tert.Butylphenol-Formaldehyd-Kondensates in 995 Teilen Äthyl-

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glykolacetat verwendet. Auch die so hergestellten Magnetplatten haben Oberflächen mit sehr guter Verschleißfestigkeit.

Beispiel 3

IO Teile eines handelsüblichen hydroxylgruppenhaItigen niedrigmolekularen Polyesters aus ο-Phthalsäure und einem aliphatischen Polyol mit einem Hydroxylgruppengehalt von etwa 8,5 # und 16 Teile einer 75$igen Lösung eines handelsüblichen Reaktionsproduktes aus 1 Mol 1,1,1-Trimethylolpropan und 3 Mol Toluylendiisocyanat mit einem NCO-Gruppengehalt von etwa l~*> % in Äthylacetat werden in 974 Teilen Äthylglykolacetat gelöst. Mit dieser Lösung wird wie in Beispiel 1 angegeben eine Magnetplatte beschichtet und die Schicht an der Luft bei 260°C während 5 Stunden eingebrannt. Es resultiert nach dem Einbrennen eine ganz besonders verschleißfeste Oberfläche der Platte mit sehr guter Härte und Gleitfähigkeit, obwohl an der Oberfläche eine eingebrannte Lackschicht üblicher Art nicht mehr nachweisbar ist.

Beispiel 4

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch eine Magnetplatte aus einer Aluminium-Legierung mit einer Metalldünnschicht aus einer Legierung von 90 % Cobalt, 9 % Nickel und 1 % Phosphor und für die Herstellung der Schutzschicht eine Lösung von 18 Teilen eines wärmehärtbaren Copolymerisates aus 40 Teilen Styrol, 30 Teilen 2-Äthylhexylacrylat, 5 Teilen 1,4-Butandiolmonoacrylat, 20 Teilen N-Methylolmethacrylamid-n-butyläther und 5 Teilen Acrylsäure (in Form der 50#igen Lösung in n-Butanol) und 2 Teilen eines handelsüblichen Epoxidharzes aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht von etwa 900 und einem Epoxidwert von 0,19 bis 0,22 in 980 Teilen Äthylglykolacetat verwendet. Es resultieren Magnetplatten mit sehr guter Resistenz gegen Korrosion und Verschleiß.

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Beispiel 5

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren, jedoch wird für die Herstellung der Schutzschicht eine Lösung verwendet von 5 Teilen des dort genannten Polyesters und 16 Teilen eines handelsüblichen Reaktionsproduktes aus 1 Mol 1,1,1-Trimethylolpropan und 3 Mol Toluylendiisocyanat, dessen NCO-Gruppen durch Umsetzung mit Phenol verkappt (maskiert) worden sind, in 979 Teilen Äthylglykolacetat. Es resultieren Magnetplatten mit besonders guten Eigenschaften für die Verwendung im Kontaktbetrieb mit Magnetköpfen bei Rotationsgeschwindigkeiten bis zu 36OO UpM.

Beispiel 6

Es wird wie in Beispiel 4 verfahren, jedoch werden für die Herstellung der Schutzschicht 20 Teile eines handelsüblichen polycarbonats mit den wiederkehrenden Struktureinheiten

das einen K-Wert (nach H. Fikentscher, Cellulosechemie IjJ (193b) 58 ff.) von ca. 49 aufweist, verwandt, gelöst in 98Ο Teilen Dioxan, Nach dem Einbrennen bei 260°C während ca. 5 Stunden resultieren Metalldünnschicht-Magnetspeicher guter Verschleißfestigkeit,

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Claims

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Patentansprüche

/V/ Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträger durch Auftragen einer verdünnten Lösung eines filmbildenden organischen Lackbindemittels in einem flüchtigen Lösungsmittel auf eine mit einem thermostabilen starren Träger haftfest verbundene cobalthaltige ferromagnetische Metalldünnschicht in einer Schichtstärke, die im getrockneten uneingebrannten Zustand nicht mehr als J5000 A beträgt, Trocknen und Einbrennen der Schicht in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei ca. 200 bis 300⁰C während ca. 1 bis 15 Stunden«

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schicht im getrockneten uneingebrannten Zustand

ο
nicht mehr als 500 A dick ist,

3ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht während ca« 1 bis 5 Stunden eingebrannt wird*

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß als filmbildende organische Lackbindemittel in flüchtigen organischen Lösungsmitteln lösliche vernetzbare Polyurethanvorprodukte, Polyepoxidharze, Polyacrylatharze, Phenoplast- und/oder Aminoplast-Harze verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als cobalthaltige ferromagnetische Metalldünnschicht eine phosphorhaItige Cobalt- oder Cobaltlegierungsschicht verwendet wird.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

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