DE2250460C3

DE2250460C3 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2250460C3
Application number: DE2250460A
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl.-Phys. Dr. Stoffel
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1972-10-14
Filing date: 1972-10-14
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE2250460B2; JPS5433523B2; JPS4974912A; DE2250460A1; GB1439869A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger, bei dem auf einem metallischen Substrat eine metallische magnetische Schicht angeordnet ist, bei dem zwischen Substrat und der magnetischen Schicht eine metallische Zwischenschicht sowie über der magnetischen Schicht eine nichtmagnetische, korrosionsfeste Deckschicht angeordnet ist.

Ein derartiger magnetischer Aufzeichnungsträger ist aus der CH-PS 5 08 961 bekannt. Bei diesem bekannten magnetischen Aufzeichnungsträger ist auf einem metallischen Substrat eine metallische magnetische Schicht angeordnet und zwischen dein Substrat und der magnetischen Schicht eine metallische Zwischenschicht. Darüber ist dann eine nichtmagnetische, korrosionsfeste Deckschicht vorgesehen. Die metallische Zwischenschicht besteht bei dieser bekannten Anordnung aus Nickel und dient der Bildung einer harten und glatten Unterlage für die eigentliche magnetische Schicht. Metallische Magnetschichten sind sehr korrosionsanfällig, was bei Verwendung von metallischen Substraten noch gravierender ist.

Aus der DE-AS 10 54 247 ist es bei schiehtförmigem Aufbau von MagnetogramiiHrägern bekannt, zur Verminderung der Reibung zwischen magnetischem Aufzeichnungsträger und den Magnetköpfen im Hochvakuum Metalle oder Oxyde als Deckschicht aufzudampfen. Gemäß dieser bekannten Anordnung werden zur Aufdampfung dieser Deckschichten eine Reihe von Metallen genannt, die korrosionsfest und zweckmäßig sind und zu denen Chrom, Nickel, Kupfer, Titan, Aluminium oder Chrom — und nickelhaltigc Legierungen gehören. Gemäß dieser bekannten Anordnung könnte auch Siliciiimdioxyd als Deckschicht verwendet werden. Die Verwendung und Vorsehung einer Zwischenschicht zwischen dem Träger und der eigentlichen magnetischen Schicht ist dieser Entgegenhaltung fremd. Es läßt sich damit auch das Problem der "> Korrosion des Substrats durch die Verwendung von reibungsmindernden Deckschichten nicht lösen.

Die magnetischen Schichten der bekannten Aufzeichnungsträger bestehen in der Regel aus in Kunststoff eingelagerten magnetischen Oxydteilchen. Diese

in Schichten können nicht beliebig dünn gemacht werden. Da man jedoch bestrebt ist, die Aufzeichnungsdichte der magnetischen Schichten zu erhöhen, und nur sehr dünne Schichten die Forderung nach hoher Aufzeichnungsdichte erfüllen können, geht man dazu über, aufge-

ii dampfte oder aufplattierte Mognetschichten herzustellen. Es wurde bereits vorgepchlagen, eine magnetische Eisenoxydschicht in der Weise herzustellen, daß Eisen in einer Sauerstoff atmosphäre auf eine Unterlage aufgedampft wird. Dadurch 'jrhält man ausreichend dünne

2u magnetische Schichten. Es wurde jedoch festgestellt, daß die aufgedampften Oxydschichten nur ein relativ geringes magnetisches Moment besitzen. Die aus diesen Schichten gewonnenen Lesesignale genügen daher oft nicht den gestellten Anforderungen.

:-■> Magnetische Metallschichten können z. B. durch Aufdampfen ausreichend dünn hergestellt werden, um eine sehr hohe Aufzeichnungsdichte zu ermöglichen. Auch ist das magnetische Moment bei diesen Schichten, insbesondere bei Eisen-Kobalt-Schichten, relativ groß,

«ι so daß trotz der geringen Schichtdicke (Mindestdicke ca. 300 bis 500· 10-'⁰ITi) die gelesenen Signale eine ausreichende Stärke besitzen. Metallische Schichten weisen gegenüber Oxydschichten jedoch einen erheblichen Nachteil auf, da sie viel stärker korrosionsanfällig

>■■> sind als diese. Die Gefahr einer Korrosion wird zudem noch durch die allgemeine Verwendung von metallischen Substraten erhöht. Als Substratmaterial wird vorzugsweise eine im wesentlichen aus Aluminium bestehende Legierung gewählt.

κι Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, bei einem magnetischen Aufzeichnungsträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I dafür Sorge zu tragen, daß eine erheblich höhere Korrosionsfestigkeit erreicht wird.

ii Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die metallische Zwischenschicht aus einem der Metalle Chrom, Titan, Mangan oder Vanadium gebildet ist. Es wird damit der wesentliche Vorteil erreicht, daß die durch das Substrat bedingte Korrosion unterbunden

)(i wird und daß die Grundlage dafür gelegt wird, daß durch eine Kombinationswirkung mit der Deckschicht eine weitere Erhöhung der Korrosionsfestigkeit erzielt ist. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäß gestalteten magnetischen

"ii Aufzeichnungsträgers sind in den Umeransprüchen niedergelegt.

Es ist hierzu festzustellen, daß auch bei einem inerten Substrat, d. h. bei keiner Korrosionseinwirkiing auf die metallische Magnetschicht vom Substrat her, eine

W) Deckschicht von nur 200-10 '" m Dicke und auch eine solche von z.B. 500-10 "'m Dicke in keinem Falle ausreichen winde, um eine Korrosion der Magnetschicht zu verhindern bzw. in genügendem Maße zu beeinträchtigen, l-s ist daher nicht so, daß die

ti ι Zwischenschicht aus tiiiein tier Metall·.¹ Chrom, Titan, Mangan oner Vanadium nur die durch das Subsiral bedingte Korrosion unterbindet, sondern es besteht durchaus eine Komhinationswirkiing der Zwischen-

schicht und der Deckschicht Fur die Deckschicht kann eines der bekannten korrosionsfesten Materialien verwendet werden. Es sind dies insbesondere Oxyde, Nitride oder korrosionsfeste Metalle.

Zur Untersuchung der Korrosionsfestigkeit des beanspruchten Aufzeichnungsträgers wurden verschiedene Proben hergestellt, die in Korrosionskammern unterschiedlichen Einwirkungen ausgesetzt wurden. Es wurden verschiedene Temperaturen im Bereich von 25 bis 75⁰C sowie verschiedene Feuchtigkeiten der Kammeratmosphäre im Bereich von 50 bis 95% für die Prüfung der Aufzeichnungsträger verwendet. Außerdem wurde der Atmosphäre Schwefeldioxyd zugesetzt. Die maximale Schwefeldioxydkonzentration betrug 1 : 1 000 000. Die einzelnen Beanspruchungsdauern lagen zwischen 2 und 5 Tagen. Die Versuchsbedingungen wurden im allgemeinen so eingestellt, daß jeder Test etwa einer mehrjährigen Beanspruchung unter normalen Bedingungen entsprach.

Es wurden in einem Vergleich folgende 5 Proben verwendet:

1. Auf einem Al Mg 5-Substrat waren eine magnetische Eisen-Kobalt-Schicht von 300· 10-'" m Dicke und darüber eine Deckschicht aus den Oxyden der Metalle der Magnetschicht von 50010-'°m Dicke angeordnet.

2. Auf dem Al Mg 5-Substrat befanden sich eine Titanoxyd-Zwischenschicht von 2000· 10"¹⁰ m Dikke und darüber eine (Fe Co)-Schicht von 300· 10-¹⁰m Dicke.

3. Das Al Mg 5-Substrat war mit einer Titanoxyd-Zwischenschicht von 200010-¹⁰m bedeckt, darüber waren eine (Fe Co)-Schicht von 300· 10'^1U ni Dicke und über dieser eine (Fe Co)-Oxydschicht von 500· 10"^l0 m Dicke angeordnet.

4. Auf dem Substrat befanden sich in der vom Substrat ausgehenden Reihenfolge die Schichten: 500· 10 ~'°m Titan, 1500-10-^|nm Titanoxyd, 300-10-¹" m Eisen-Kobalt end 50010-¹¹¹Hi (Fe Co)-Oxyd.

5. Hier wurde der folgende Schichtaufbau gewählt: Al Mg 5-Substrat, 2000· 10-^l0 in Chrom und Chromoxyd, 300-10-^|0m Eisen-Kobalt und 500· 10-¹« ni(Fe Co)-Oxyd.

Die einzelnen Proben wurden jeweils den gleichen Beanspruchungen unterworfen. Bei den Proben 1 und 2 war die Korrosion in der Regel so stark, daß die Magnetschiehten vollständig weggeätzt wurden. Die Probe 3 brachte befriedigende Ergebnisse; es fand nur eine leichte Korrosion statt. Die Proben 4 und 5 zeigten die besten Resultate; es fand so gut wie keine Korrosion statt. Es hatten sich lediglich einige kleine Korrosionspunkte gebildet, die die weitere Verwendbarkeit des Aufzeichnungsträgers jedoch nicht einschränkten. Das Chromoxyd in der Zwischenschicht der Probe 5 wirkt sich nicht nachteilig aus. Eine reine Chromoxyd-Schicht bewirkt jedoch keine Erhöhung der Korrosionsfestigkeit.

Auch das Substratmaterial hat einen Einfluß auf die Korrosion des Aufzeichnungsträgers. Gewöhnliches ϊ Al Mg 5 ist relativ stark mit Mangan und Silizium verunreinigt. Bei Verwendung von hochreinem Al Mg 5, bei dem das Aluminium eine Reinheit von mindestens 99,9 Prozent besitzt, war die Korrosion im allgemeinen geringer als bei entsprechenden Proben mit einem

hi Substrat aus gewöhnlichem Al Mg 5.

Es werden im folgenden die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung eines beanspruchten Aufzeichnungsträgers beschrieben:

Es erfolgt zuerst ein Aufheizen des Substrats in einer

ι") Kammer bis auf eine gewünschte Temperatur im Bereich von 100 bis 250⁰C. Es werden dann in der Kammer ein Vakuum hergestellt, das besser als 1,3· 10-> mbar ist, und anschließend reines Titan oder reines Chrom mit einer Geschwindigkeit von

J'i 5· 10-¹⁰ m/s bis zu einer Dicke von 500· 10-'"m aufgedampft. Es wird nun ein Sauersioffleckveniil geöffnet, wodurch in der Kammer eine Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von etwa 6.5x10 ''mbar gebildet wird. Das weiterhin aufgedampfte Titan oder

-·"' Chrom wird nun mindestens teilweise oxydiert, so daß sich ein reines Oxyd oder eine Mischung aus dem Metall und dem Oxyd niederschlägt. Es wird dabei mit einer Geschwindigkeit von 5· 10-¹⁰ m/s bis zu einer Dicke der Schicht von etwa 2000-10-¹¹¹In aufgedampft. Das

«ι Sauerstoffleckventil wird daraufhin wieder geschlossen und in der Kammer wird ein. Vakuum, das besser ist als 1,3· 10~⁵ mbar, hergestellt. Es erfolgt dann das Aufdampfen der Eisen-Kobalt-Schicht unter einem Winkel von 60° zur Substratnormalen und mit einer Geschwin-

i"i digkeit von ca. 1 · 10-'° m/s, bis eine Dicke von etwa 2'>0 bis 300-10-^l0 m erreicht ist. Schließlich wird wieder eine reine Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 6,5 χ 10"⁴ mbar hergestellt, so daß das weiterhin aufgedampfte Eisen-Kobalt oxydiert. Auf diese Weise

"i erhält man eine unmagnetische Deckschicht von etwa 500-10-¹⁰Hi Dicke, die eine hohe Abriebfestigkeit besitzt und die einen Korrosionsschutz bildet. Die direkt unter der Magnetschicht angeordnete Schicht, die mindestens teilweise aus Titanoxyd oder Chromoxyd

··'· besteht, sowie die Schrägaufdampfung der Eisen-Kobalt-Schicht dienen zur Erhöhung der Koerzitivkraft der Magnetschicht.

Die Herstellung der einzelnen Schichten erfolgt somit in einem Arbeitsgang, wodurch dieses Verfahren sehr

""' einfach und kostensparend ist. Die einzelnen Quellen für die Bedampfungsmaterialien befinden sich in der Kammer und werden in der gewünschten Reihenfolge durch Elektronenstrahlen aufgeheizt. Werden höhere Aufdampfgeschwindigkeiten als im beschriebenen Bei-

■>■> spiel verwendet, dann werden auch die einzelnen Druckwerte entsprechend erhöht.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger, bei dem auf einem metallischen Substrat eine metallische magnetische Schicht angeordnet ist, bei dem zwischen dem Substrat und der magnetischen Schicht eine metallische Zwischenschicht sowie über der magnetischen Schicht eine nichtmagnetische, korrosionsfeste Deckschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht aus einem der Metalle Chrom, Titan, Mangan oder Vanadium gebildet ist.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Mindestdicke von 100-10-¹⁰ITi besitzt.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine Mindestdicke von 200-10-"'m besitzt.

4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus AlMg5 besteht.

5. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht aus Eisen-Kobalt besteht.

6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus Oxyden der die magnetische Schicht bildenden Metalle besteht.