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Nagnetaufzeichnungselement und Verfahren zu dessen Herstellung Die
Erfindung bezieht sich auf ein Magnetaufzeichnungselement, beispielsweise eine Magnetplatte,
eine Magnettrommel od. dgl., für Magnetaufzeicllnungs- und -wiedergabevorrichtungen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines
derartigen Magnetaufzeichnungselementes.
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Magnetaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtungen besitzen grundsätzlich
Magnetköpfe zum Aufzeichnen und Wiedergeben und Magnetaufzeichnungselemente.
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Im allgemeinen können Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme für Magnetaufzeichnungsvorrichtungen
in zwei Arten unterteilt werden. Beim einen System wird zu Beginn des Vorgangs
der
Magnetkopf auf die Oberfläche des iIagnetaufzeichnungselementes aufgelegt bzw. gebracht,
worauf das Auf zeichnungselement mit einer vorgegebenen Gekhwindigkeit und in einer
Weise rotierend angetrieben wird, daß sich zwischen der ilagnetkopf und der Oberfläche
des Magnetaufzeichnungselementes ein Abstand ergibt, wodurch die Aufbeichnungs-
und Wiedergabevorgänge ermöglicht werden. Bei diesem System wird bei Beendigung
des Vorganges die Rotation des Aufzeichnungselementes in einen Zustand angehalten,
in dern der magnetkopf und das Aufzeichnungselement, wie zu Beginn des Vorganges,
in Reibungskontakt miteinander sind.
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Beim anderen System wird der fiiagnetkopf plötzlich, nachdem zuvor
das ilagnetaufzeichnungselement mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotierend angetrieben
worden ist, zur Oberfläche des Aufzeichnungselementes hin gebracht, so daß ein einer
Luttschicht zwischen dem Magnetkopf und dem Aufzeichnungselement entsprechender
Abstand erreicht wird, um die Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge zu ermöglichen.
Beim zuletzt genannten System werden also der Magnet kopf und das Aufzeichnungselement
dann in Reibungskontakt mit einander gebracht, wenn der Magnet kopf zur Oberfläche
des Aufzeichnungselementes hin bewegt wird.
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Solch ein Reibungskontakt führt zu Beschädigungen am Magnet kopf und
am Magnetaufzeichnungselement, so daß befriedigende Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge
unmöglich
werden. Darüber hinaus gibt es Fälle, bei denen der Magnetkopf die Oberfläche des
Aufzeichnungselementes unerwartet berührt, so daß der Magnetkopf und das Aufzeichnungselement
beschädigt werden können.
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Selbst wenn der Magnetkopf und das Aufzeichnungselement nicht beschädigt
werden, wird auf eine zum Halten des Magnet kopf es dienende Feder immer mehr eine
Kraft ausgeübt, da sich die Kontaktfrequenz des Magnet kopf es und des Aufzeichnungselementes
erhöht. Aus diesem Grunde schwankt der Abstand zwischen dem Magnetkopf und der Auf
zeichnungsfläche des Elementes. Außerdem wird ein als eigentliches Aufzeichnungselement
verwendetes magnetmetallisches Dünnfilmmedium möglicherweise einer hohen Umgebungs-Temperatur
und -feuchtigkeit ausgesetzt, so daß die Oberfläche des Aufzeichnungselementes korrodiert.
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Dies beeinflußt die magnetischen Eigenschaften des Elementes und verschlechtert
deshalb dessen Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristik. Demzufolge ist elne
Schutzschicht oder ein Überzug auf der Oberfläche des magnetmetallischen Dünnfilmmediums
erforderlich, das als ein magnetisches Speichermedium der Magnet auf ze ichnungsvorr
ichtung dient.
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Diese genannte Schutzschicht muß folgende Merkmale erfüllen: (1) Das
Medium für die Schutzschicht sollte eine unerwartete oder unbeabsichtigte Berührung
des betreffenden Magnet kopfes mit dem Magnetaufzeichnungselement
während
derufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge aushalten (Widerstandsfähigkeit gegen einen
Magnetkopfdruck bzw. -reibun, 1,head-crushing") (2) Die auf eine Feder übertragene
Kraft sollte gering sein, die durch eine Reibkraft zum Halten des Magnetkopfes bewirkt
wird, welche durch den Reibungskontakt des Magnetkopfes mit dem Aufzeichnungselement
über eine Vielzahl von Eerührungszyklen ausgeübt wird (Lubrizitt;.
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(3) Auch bei Reibungskontakten über eine Vielzahl von Berührungszyklen
hinweg sollte das Schutzschichtmedium frei von Eeschädigungen und Abblättern oder
Ablösen gehalten werden Abriebfestigkeit).
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(4) selbst unter dem Einfluß einer hohen Temperatur und einer hohen
Feuchtigkeit sollte das chutzschichtredium das magnetmetallische Dünnfilmmedium
schützen, um die gewünschten Aufzeichnungs- und Kiedergabeeigenschaften sicherzustellen
(Beständigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen).
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(5) Das Schutzschichtmedium sollte die magnetischen Eigenschaften
eines metallischen substrats einschließlicn des kagnetspeichermediums nicht beeinträchtigen.
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Gemäß dem U.?-Patent 3 466 156 wird ein Oxydfilm als Schutzschicht
verwendet, den man dadurch erhalt, daß
die Oberfläche des magnetischen
Films unter Erwärmung bei Atmosphärendruck mit einem Sauerstoffträger oxydiert wird.
Die Verwendung dieser Echutzschicht ist jedoch verschiedene Nachteile. ilt anderen
rorte-r., der Hagnetfilm korrodiert wegen des Sauerstofftr'ffi"ers bei der Oxydation,
so daf ein -ehler beim h.rreichen der Einheitlichkeit im Hagnetfim dessen verschlechterte
magnetische Eigenschaften mit sich bringt.
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Ferner wird durch die @ärmebehandlung mittels hoher Temperatur eine
Unterschicht des Magnetfilms magnetisiert, was zur Folge hat, daß sich die Aufzeichnungs-und
@iedergabeeigenschaften verschlechtern. Des weiteren bewirken Bedingungen unter
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit notwendigerweise eine Korrosion des Hagnetfilrns;
insbesondere hat ein ustand bei einer entsprechend höheren Feuchtigkeit ein Reiben
des Magnetkopfes zur Folge. Ein solcher Oxydschutzfilm kann also die genannten Merkmale
(1) bis (5) nicht erfüllen.
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Darüber hinaus ist es bekannt, SiO2 als Schutzfilm mittels eines Sprüh-
bzw. Spritzverfahrens auf einem Nagnetaufzeichnungselement aufzutragen. Jedoch erfüllt
der durch Aufsprühen von SiO2 gebildete Film nicht die Merkmale (1) und (2). Es
wurde zwar auch ein erfolgreicher Versuch zur Erfüllung der Merkmale (1) bis (5)
dadurch unternommen, daß mittels eines Sprühverfahrens Glas als Schutzfilm aufgetragen
wurde.
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Jedoch bringt die Verwendung des Sprühverfahrens Schwierigkeiten bei
der Herstellung auf Massenproduktionsbasis
unausweichlich mit sich,
so daß die H-erstellungskosten anwachsen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß
mit dem Anwachsen der Größe des Magnetaufzeichnungselement es ein Anwachsen der
SprühflCche verbunden ist.
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Aus diesem Grunde kommen zumAnwachsen der Gesamtkosten des Gerätes
technische Schwierigkeiten hinzu.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein tiagnetaufzeichnungselement
und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile
der bekannten Xagnetaufzeichnungselemente nicht mehr aufweist.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des r1agnetaufzeichnungs elementes
durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 und hinsichtlich des Verfahrens
zum Herstellen eines flagnet aufzeichnungselementes durch die Merkmale im Kennezichen
des Anspruchs 5 gelöst.
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weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles naher beschrieben und erläutert wird. Die einzige Figur zeigt
einen Teilschnitt durch ein Magnetaufzeichnungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt das lagnetaufzeichnungselement
5 gemtiß vorliegender Erfindung einen aus einer Legierung bestehenden Träger bzw.
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Platte 1, eine Schicht 2 aus einer unmagnetischen Legierung, welche
die Oberfläche der legierten Platte 1 überzieht, ein aus einem magnetmetallischeniQedium
bzw. Substanz bestehender Dünnfilin 3, der eine hochglanzeschliffene Oberfläche
oder Spiegeloberfläche der unmagnetischen Legierungsschicht 2 überzieht, und eine
dünne Schutzschicht bzw. -haut bzw. -film 4, die bzw. der aus Polysilicat hergestellt
und auf dem Dünnfilmmedium 3 gebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Aufzeichnungselement 5 wird in folgenden Schritten
hergestellt: Die unmagnetische Legierung wird auf die Oberfläche der legierten Platte
1 durch Plattierung aufgebracht das magnetmetallische Dünnfilirnedium wird auf der
hochglanzgeschliffenen Oberfläche der so gebildeten Legierungsschicht 2 mittels
eines Plattierungsverfahrens gebildet; eine Lösung aus Tetrahydroxysilan (-Siliziumwasserstoff),
das durch Hydrolyse von Tetraalkoxysilan gewonnen wird, wird auf der Oberflache
des Dünnfilmmediums 3 aufgebracht, die die auf diese Weise vorbereiteten, zusammengesetzten
Schichten besitzende Platte wird einer Tempetur von mehr als 100°c derart getrocknet
bzw. gebrannt, daß eine minderung in der magnetischen Eigenschaft des Dünnfilmmediums
die Aufzeichnung s- und Jiedergabeeigenschaften des Magnetaufzeichnungselementes
nicht nachteilig beeinflußt.
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Dadurch ird die dünne Schicht nus Polysilicat, das ein Polymer von
Cetrahydroxysilan ist, auf der Oberflache des Dünnfilmmeliuns 3 gebilaet.
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Die legierte Platte 1 muß zu einer wenn, bzw. unbedeutrend topc;rahischen
Oberfläche fertigbearbeitet werden, da.h. nicht mehr als 50>1 in Umfangsrichtung,
nicht mehr als 10 /u in radialer Richtung der Platte.
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Dies msu.Q deshalb erfolgen, weil bei einer VergröBerung bzw. Xergroberung
der topographischen Struktur ein tag netkcpf bei der Aufnahme und Viedergabe nicht
mehr in befrIedigender Teise über der Oberfläche des Magnetaufzeichungselementes
schwebt oder fliegt, so daß der Abstand des Magnetkopfes vom Aufzeichnungselement
schwankt. Dies verändert die Aufzeichnungs- und fiedergabeeigenschaften des Aufzeichnungselementes,
entweder dann, wenn der Magnetkopf die Oberfläche des Auf zelchnungselementes berührt,
oder dann, wenn der Magnetkopf von der Elementoberfläche einen Abstand besitzt.
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Die Oberfläche der auf die Oberfläche der legierten Platte 1 plattierten
unmagnetischen Legierungsschicht 2 wird bis auf eine Oberflächenrauhigkeit von weniger
als 0,04 /u durch mechanisches Polieren bzw. Glanzschleifen hochglänzend bearbeitet
bzw. poliert. Es sei hervorgehoben, daß dann, wenn ein Metall, das zu einer Spiegelfläche
hochglänzend poliert werden kann, als legierte Platte 1 verwendet wird, die Legierungsschicht2
nicht mehr notwendig ist. Das Dünnfilmmedium 3, das für Aufzeichnungen hoher Dichte
geeignet ist, wird auf die Oberfläche der Legierungsschicht 2 gebracht. Die aus
Polysilicat hergestellte Schutzschicht 4 schützt das Medium 3 vor einem Reibungskontakt
und vor einem durch Temperatur und Feuchtigkeit
verursachten chemischen
Angriff bzw. Korrosion. Die Schutzschicht 4 kann dadurch leicht gebildet werden,
daß eine Lösung aus Tetrahydroxysilan, das durch Hydrolyse von Tetraalcoxysilan
gewonnen wird, auf das Medium 3 gebracht wird, das mit der Platte 1 und der Schicht
2 rotiert, worauf die Trocken- und EinbrennvorÕänge folgen.
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Je höher die Flughöhe des ;lagnetkopfes, also der Abstand zwischen
dem Magnetkopf und der Schutzschichtoberfläche beim Aufzeichnen und TTiederbeben
des Magnetaufzeichnungselementes ist, desto widerstandsfähiger ist das Aufzeichnungselement
Je*enüber einer Magnetkopfreibung. Zur Sicherung der Aufzeichnung und der Wiedergabe
des Aufzeichnungselementes ist jedoch ein geringerer Abstand zwischen dem Magnetkopf
und der Oberfläche des Aufzeichnungselementes beim Aufzeichnen und Wiedergeben vorteilhafter.
Aus diesem Grunde ist es wichtig, die Dicke der Schutzschicht 4 auf ein Minimum
herabzudrücken. In dieser hinsicht wird eine Dicke tn Bereich von 0,1 p unter Berücksichtigung
der Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit der Schutzschicht 4 bevorzugt. Der Dickenbereich
der Schutzschicht 4 kann nur bis auf 0,3 /u erweitert werden, weil die Dicke, die
die genannte Grenze von -,3 /u überschreitet wegen der bei der Polymerisation von
Tetrahydroxysilan erzeugten Spannung ein ReiSen der Schutzschicht bewirkt. ie später
noch zu beschreiben sein wird, ist(es unerläßlich, die Schutzschicht 4 auf dem Magnetaufzeich
nungselement bei einer Temperatur von nehr als 10000
zu trocknen
bzw. einzubrennen, wobei die obere Grenze der Zinbrenntemperatur von den sich tbermisch
ändernden @@genscnaften des Filmediu@s @ abhängt. @eim fediu 3 @@t die Bleichm@figbeit
der @erzitivlraft bei lerfraturen über 300°c verloren, wouurch sice die Aufzeichnurgs-
und wiedergabeeigenschaften des Aufzeichrungselementes verserlechtern, Aus diesem
Orurde @u@ der Bereich der @inbeenntemperaturen zwischen 150°c und 300°c sein. Fine
Te@peratur von mebr als 250°c verursacht eine @argnetisierung in der unmagnetischen
Legierungsschicht 2, was eine Verschlechterung der Wiedergabe zur Fclge hat. Tenperaturen
äber 250°c jedoch beeinflussen die obengenannten Figenschaften des Aagnetaufzeichnungselementes
micht wesentlich.
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Jedoch verursachen auch Temperaturen über 350°c der Unt erschiede
in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Legierungsscheibe 1 und
der Legierungsschicht 2 ein Reißen am Aufzeichnungselement.
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in amorphes, anorganisches Material, das eine Struktur bzw. Aufbau
ähnlich der bzw. dem SiO2-Glas besitzt, wird auf die Oberfläche des Aufzeichnungselementes
5 als Schutzschicht 4 gebracht. Das hier verwendete amorphe Material ist eine Art
von anorganischer hochmolekularer Verbindung bzw. kette einer weiter unten dargestellten
Netzstrukturformel, in welcher jede Si-O-Bindung, die aus kovalenten Bindungen besteht,
ung die Si-OH...O-Bindungen, die aus Hydrogen-Bindungen bestehen, dreidimensional
miteinander verkettet werden.
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Dieses Material wird im weiteren als Polysilicat bezeichnet:
| ---O---Si |
| 0 0- JO 0 |
| O---Si---O---Si---O---Si--- |
Durch ausgezogene Linien sind die kovalenten Bindungen und durch gestrichelte Linien
die Hydrogenbindungen in der obigen Netzstrukturformel dargestellt.
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Das erwähnte Polysilicat wird durch dehydratisierende Kondensations-Polymerisation
von Tetrahydroxysilan erzeugt, das durch Hydrolyse von Tetraalcoxysilan abgeleitet
ist. Das Ausgangsmaterial für Tetrahydroxysilan, also Tetraalcoxysilan, ist durch
die Formel Si (OR)4 gegeben, worin R das Alcyl-Radikal darstellt, d.h. eines der
Methyl-, Athyl-, Propyl- und Buthyl-Radikale.
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Tetraalcoxysilan ist in minderwertigem Alkohol löslich und wird durch
Carbonsäure leicht hydrolisiert, so daß sich -Tetrahydroxysilan ergibt. Dieses Tetrahydroxysilan
ist sehr stark aktiviert, so daß es schwierig ist, es von anderen zu trennen, und
es ist in Alkohol,
insbesondere in -ethyl-, Äihyl-, Propyl- oder
Buthyl-Alkohol relativ hoch beständig. ei der Anwendung einer Alkohollösung von
Tetrahydroxysilan auf die Oberfläche eines magnetmetallischen iediums bzw.
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Substanz 3 und bei Verdampfen von dessen Lösungsmittel, wirddas Polymer
der dreidimensionalen Netzstrukturformel, also Polysilicat, als Haut oder dünne
Schicht 4 auf der Oberflache des Aediums 3 durch wasserentziehende bzw. dehydratisierende
Kondensat ions-Polymerisat ion von Silanol-Radikalen Si-OH wie folgt gebildet:
| Si---OH + HO ---Si--#--Si ---O---Si--- + H2O |
In diesem Falle verbleibt das nicht reagierte Silanol-Radikal Si-Ofi im Polysilicat,
wodurch dessen Adsorptions-und Okklusions- bzw. Absorptionswirkungen vergrößert
werden, und das nicht reagierte Silanol-Radikal kann in seiner :ene bzw. Gehalt
durch Trocknen bzw. Sinbrennen des Polysilicats bei hoher Temperatur verringert
werden. Auf diese Weise wird die Dichte des Polysilicats weiter erhöht. Infolgedessen
kann das Polysilicat mit stark kovalenten Bindungen von Si-O eher erhalten werden
als mit schwachen Hydrogenbindungen eines Silanol-Radikals, so daß eine harte Schutzschicht
2 erzeugt werden kann. Vom Gesichtspunkt der für die Schicht 4 erforderlichen Härte
aus ist es wünschenswert, daß das Polysilicat bei Temperaturen über 100°C
crwärnt
wird. B alne @berflöchenbese@ ffenheit mit dine geringer@n ned@argskoeffizienten
zu ertalten, den man durch die Alsorgtiors- und Okklusionswirkungen von Wasser oder
I :T entsprechend dem unreagierten Silanol-Radikal erhält, ist es andererseits erwänscht,
das Polysillcat bie Fenperaturen von unter 750°c zu erwärmen, bei welchen das unreagierde
@ilanol-@aadi@al verschwindet. Die Infrarotabsorptions-Epektralanalyse dieses nicht
reaglerten silanol0hadikals zeigt, @a@ ein Absorptionsspektrun des Silanol-Radikals
Si-OK bei einer Frequenz von 3400 cm-1 verschwindet und weist darauf bin, das das
nicht reagierte Silanol-Radikal im Polysilicat enthalten ist. In dem Falle Jedoch,
in de Polysilicat bei Temperaturen von über 7500C gebrannt wird, verschwindet das
Infrarotabsorptionsspektrum tiers Silancl-Radikals Si-O:r .
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Wie weiter unten beschrieben werden wird, besitzt die bekannte Schutzschicht
aus SiO2, die durch ein Sprühverfahren aufgebracht wird, verglichen mit der Schutzschicht
4, die aus durch das erfindungsgem'fe Verfahren aufgebracht es Polysilicat besteht,
die Tendenz, leicht ein Magnetkopfreiben zu bewirken und eine verminderte Oberflächeneigenschaft.
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Im Gegensatz hierzu ist in der Schutzschicht 4, die durch das vorliegende
Verfahren geschaffen wird, das nicht reagierte Silanol-Radikal enthalten, was durch
die Infrarotabsorptions-Spektralanalyse bestätigt wird.
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@omit besitzt die Schicht 4 wemen dr Atsorption und @kklusien von
Wasser oder Öl in das im Fil@ werbleitende bilanol-Radi@al eine vertesserte Oberflächeneigenschaft
mit einem geringen Reiburgsbeflizienten.
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Aus diesem Grunde sind bei der Verwaendung der Schicht 4 die Widerstandsfähigkeit
gegenäber einem lagnetkoofiruck bzw. -reiben, die Verschleis- bzw. Abriebfestigteit
und diC Schmierwirkung bzw. Lubrizitat für das magnetische Aufzeichnungselenent
5 verbessert. Da eine Absorptionskraft von Wasser oder Öl in das Silanolradikal
so groß ist, daß sich selbst dann, wenn das Aufzeichnungselement 5 bis auf 200°c
erwärmt wird, daraus weder eine @nderung in seiner Wider standsfäbigkeit gegenüber
einem Magnetkopfreiben noch hinsichtlich der Verschleißfestigkeit ergibt.
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Die folgenden Beispiele zeigen die Eigenschaften der Herstellungsverfahren
des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungselementes 5, wobei die Erfindung im Vergleich
mit bekannten Beispielen beschrieben wird.
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Stand der Technik Beispiel 1: Ein scheibenförmiges Substrat bzw. eine
Grundplatte aus einer Aluminiumlegierung wurde durch Drehen und Abflachen mittels
Wärme zu einer leicht topographischen Oberfläche fein bearbeitet. Die Topographie
sollte in diesem Falle weniger als 50 ji in U-nlfangsrichtung und
weniger
als 10 P in radialer Richtung sein. Es wurde dann eine unmagnetische Nickel-Phosphor
( Ni-P) -Legierung auf das aluminiumlegierte substrat mit einer Dicke von etwa 50
P plattiert. Der Ti-P-plattierte Überzug wurde dann zu einer Spiegelfläche mit einer
Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,04 /u und bis auf eine Dicke von etwa 30
/u mittels eines mechanischen Polierverfahrens fein bearbeitet. Es wurde danach
eine magnetmetallische Cobalt-Nickel-Phosphor(Go-Ni-P)-Legierung als magnetisches
Speichermedium auf die Oberfläche der Ni-P-plattierten Schicht mit einer Dicke von
etwa 0,05/u u aufplattiert. Dann wurde iO2 auf die Oberfläche der magnetmetallischen
Co-Ni-P-Legierungsschicht als Schutzschicht mit einer Dicke von etwa O,1'u aufgetragen,
wobei ein Sprühverfahren verwendet wurde. Auf diese Weise erhielt man ein Iagnetaufzeichnungselement
für eine ?.iagnetplattenvorrichtung Beispiel 2: Eine unmagnetische Ni-P-Legierung
wurde auf die Oberfläche einer scheibenartigen Aluminiumlegierung in ähnlicher weise
wie beim bekannten Beispiel 1 plattiert.
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Dann wurde eine Cobalt-Nickel-Phosphor(Co-Ni-P)-Legierung auf die
Oberfläche der unmagnetischen Ni-P-Legierungsschicht plattiert. Borosilicat-Glas
der unten angegebenen zusammensetzung wurde dann als Schutzschicht auf die Oberfläche
der Co-Ni-P-Legierungsschicht unter Verwendung eines Sprühverfahrens mit
einer
Dicke von 0,1 @ aufplattiert, wodurc'. man ein Wagnetaufzeichnungselement erhielt,
claus als eine Magnetplattenvorrichtung dient: SiO2 50,2 % BaO 25,1 % P2O3 13,0
% Al2O3 10,7 % As2O3 0,4 %.
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Vorliegende Erfindung Seispiel 1: Eine scheibenförmige Aluminiumlegierung
wurde fein bearbeitet, um eine leicht topographische Oberfläche durch Verfahrensvorgänge
wie Drehen und Abflachen mittels :;r:me zu erhalten, so daß die legierte Scheibe
1 hergestellt werden kann. Dann wurde eine unmagnetische Nickel-Phosphor(Ni-P)-Legierung
auf die AluminiumlegierungsoberflCche plattiert, wobei die unmagnetische Legierungsschicht
2 eine Dicke von etwa 50 X erhielt.
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Die Oberfläche der Ni-P-plattierten Schicht wurde mittels eines mechanischen
Polierverfahrens zu einer Spoegelfläche, d.h. zu einer Fläche mit einer Oberflächenrauhigkeit
von weniger als 0,04 , und bis auf eine Dicke von etwa 30>i fein bearbeitet.
Dann wurde eine magnetmetallische Cobalt-Nickel-Phosphor(Co-Ni-P)-Legierung aufplattiert,
wobei das magnetmetallische
Dünnfilmmedium 3 eine Dicke von etwa
0,05>1 erhielt.
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Danach wurde eine Lösung aus einer unten angegebenen Zusammensetzung
gründlich gemischt und durch eine dünne Filterschicht gefiltert, um abgesetztes
bzw. niedergeschlagenes SiO2 oder Staub zu entfernen. Die Lösung wurde auf die Oberfläche
der magnetmetallischen Co-Ni-P-Legierungsschicht durch ein Schleuder-Überzugsverfahren
aufgetragen. Das scheibenartige Aluminiumlegierungs-Substrat auf welches die Ni-P-
und dann die Co-Ni-P-Schicht plattiert wurden, wurde mit einer Geschwindigkeit von
mehr als 200 U/min. in einer horizontalen Ebene gedreht, während die die oben erwähnte
Zusammensetzung besitzende Lösung von einem Behälter aus auf die Scheibenoberfläche
aufgetragen wurde. Die so abgegebene Lösung wurde aufgrund der Zentrifugalkraft
über die Scheibenoberflache zum Außenumfang hin gesprüht. Wenn das Lösungsmittel
(Athyl- und Buthylalkohol) der auf die Scheibenoberfläche aufgetragenen Lösung verdampft
war, war eine Polysilicat-Schicht auf der Scheibenoberfläche als Schutzschicht 4
gebildet. Die Scheibe bzw. Platte, die eine Polysilicat-Schutzschicht 4 von 0,1
P Dicke besitzt, wurde dann eine Zeitlang Raumtemperatur (etwa 25°C) ausgesetzt,
um das aus Athyl- und Buthyl-Alkohol bestehende und in der Polysilicatschicht verbliebene
Lösungsmittel auszudampfen. Auf diese Weise wurde eine Schutzschicht auf der Scheibenoberfläche
für eine Magnetscheibenvorrichtung erzeugt.
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Zusammensetzung: Die Äthyl-Alkohollösung enthält 20 Gew. c Tetrahydroxysilan
von 11 Gew.% und 80 Gew. ,g, n-Buthylalkohol.
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Beispiel 2: ei einem dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 ähnlichen Verfahren
wurde zuerst eine Ni-P-Schicht und dann eine Co-Ni-P-Schicht auf eine aluminiumlegierte
Scheibenoberfläche plattiert. Auf der Scheibenoberfläche wurde dann unter Verwendung
des Schleuderüberzugsverfahrens eine Polysilicatschicht von 0,1 M Dicke gebildet.
Die mit der Polysilicatschicht versehene Scheibe wurde dann bei einer Temperatur
von 10000 in einem elektrischen Ofen 8 Stunden lang getrocknet bzw. gebrannt.
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beispiel 3: Iqachdem die Polysilicatschicht ähnlich dem erfindungsgemäßen
Beispiel 2 auf die Scheibenoberfläche gebracht wurde, wurde die Scheibe bei einer
Temperatur von 15000 in einem Elektroofen 5 Stunden lang getrocknet bzw.
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gebrannt.
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Beispiel 4: Die Polysilicatschicht wurde auf der Scheibenoberfläche
gemäß einem ähnlichen Verfahren wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 2 gebildet und
dann die Scheibe bei einer Temperatur von 20000 im Elektroofen 3 Stunden lang getrocknet
bzw. gebrannt.
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beispiel D: Cllnlich dem Beispiel a wurde die Polysilicatschicht auf
der Scheibenoberfläche gebildet und dann die Scheibe bei einer Temperatur von 2O0C
0 L?lee'ktro ofen 3 Stunden lang getrocknet bzw. gebrannt.
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Beispiel 6: Desgleichen wurde die Polysilicatschicht auf der Scheibenoberfläche
in einem dem erfindungsgemäßen Beispiel 2 ähnlichen Verfahren gebildet und darauf
die Scheibe bei einer Te:nperatur von 300 0C 1 Stunde lang getrocknet bzw. gebrannt.
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Beispiel 7: Ähnlich dem erfindungsgemäßen Beispiel 2 wurde die Polysilicatschicht
auf der Scheibenoberfläche gebildet und darauf die Scheibe bei einer Temperatur
von 3500C im Elektroofen 1 Stunde lang getrocknet bzw. gebrannt.
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Beispiel 8: Gemäß einem dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 ähnlichen
Verfahren wurde zuerst eine Ni-P- und dann eine Co-Ni-P-Schicht auf eine alwniniumlegierte
Scheibenfläche plattiert. Dann wurde eine unmagnetische Ni-P-Legierung von 0,4 F
Schichtdicke durch Plattieren auf der Scheibenoberfläuhe und danach darauf mittels
des Schleuderüberzugsverfahrens eine Polysilicatschicht bis auf 0,1)1 Dicke gebildet.
Zuletzt wurde die Scheibe bei einer Temperatur von 200 0C im Elektroofen 3 Stunden
lang getrocknet bzw. gebrannt.
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tfie oben beschrieben, kann eine Polysilicatschichtdicke von mehr
als O,3>i wegen des möglichen Reißens der Schicht nicht zugelassen werden.
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Deshalb wurde, wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 8 beschrieben,
eine unmagnetische Ni-P-Legierung auf der Oberfläche des magnetischen Co-Ni-P-Dünnfilms
bis 11 auf eine Dicke von 0,4 plattiert. Dann wurde Polysilicat auf die Oberfläche
der unmagnetischen Ni-P-Legierungsschicht bis auf eine Dicke von 0,1 >1 aufgetragen,
um eine Schutzschicht von 0,5 p zu bilden, was die Gesamtdicke der vorgenannten
Ni-P-Legierungsschicht und der Polysilicatschicht, die auf der Oberfläche des magnetmetallischen
Co-Ni-P-Dünnfilms gebildet sind, bedeutet.
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Es wurden mit den betreffenden Magnetplatten, die gemäß den bekannten
Beispielen 1 und 2 und gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 8 hergestellt
wurden, Betriebsversuche durchgeführt, bei denen die Start- und Stopp-Vorgange während
des Aufzeichnungs-und Wiedergabe zustandes wiederholt wurden, wobei jeder EWiagnetkopf
immer dann mit der Magnetplatte in Reibungskontakt gebracht wurde, wenn die erwähnten
Start- und Stoppvorgänge durchgeführt wurden. Bei diesen Versuchen wurue folgendes
gemessen: (1) Die Frequenzen beim Auftreten eines Magnetkopfdruckes bzw. -reibens
während der sich wiederholenden Versuche,
(2) Änderungen bzw. Schwankungen
in der Wiedergabe am Ausgang durch den laOnetkopf aufgrund einer Vielzahl von Reibungskontaktzyklen
des Magnetkopfes und der Magnetplatte und ()J Beobachtung einer Schutzschichtabnutzung
aufgrund einer Vielzahl von Reibungskontakt zyklen des Magnetkopf es auf der Magnet
platte.
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Bei jeder Magnetplatte, die gemäß den bekannten Beispielen 1 und 2
und den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 8 hergestellt wurden, wurden zusätzliche
flessungen gemacht, um folgendes zu überprüfen: (4) Die Änderung bzw. CTchwankung
sowohl der Wiedergabe durch den Magnetkopf als auch der Oberflchenbeschaffenheit
der Schutzschicht, und (5) die Gleichmäßigkeit der Wiedergabe.
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Tabelle 1 zeigt die erwähnten Versuchsergebnisse.
Tabelle
1
| Merkmale |
| Reispiele (1) (2) (3) (4) (5) |
| Magnetkopf- Änderung abgeblätterter äußere Einfluß- Änterung |
| reiben am Ausgang Bereich prufüung am Ausgang |
| head-crushing (Verhältnis) |
| bekanntes |
| Beispiel 1 einmal pro 10 5 PeineÄnderung <40 |
| 100 Umdrehun- bemerkt |
| gen |
| bekanntes |
| Bei- |
| spiel 2 keiner keiner keiner dito dito |
| erfindungs- |
| gemäes |
| Beispiel 1 dito dito 10 % - <30 % |
| "2 " " keiner keine Änderung dito |
| "3 " " dito dito " |
| "4 " " " " " |
| "5 " " " " " |
| "6 " " " " " |
| "7 " " " " >30 % |
| "8 " " " " <30 % |
Im folgenden werden die \Tersuc?'ser benisse beschrieben bzw.
ausgewertet.
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ferkmal (1): Bs wurden 50.000 Reibungskontaktversuche der jagnet köpfe
mit Yiagnetplatten aller Beispiele durchgeführt.
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I, Laufe der Versuche haben sich kleine Teile bzw.
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Plättchen der Schutzschicht von der -,agnetplattenoberflache abgelöst,
was durch ein Auftreten und Reiben des Mag net kopfes verursacht wurde; dann wurden
die Versuche auf einer anderen Spur derselben Plattenoberfläche fortgesetzt. Da
jedoch die Magnetplatte, die nach dem bekannten Beispiel 1 hergestellt wurde, des
öfteren eine Magnetkopfberührung bzw. -reibung erfuhr, wurden die Versuche nach
1.000 Reibungskontaktversuchen abgebrochen. Als Ergebnis hat sich herausgestellt,
daß der Magnetkopf der Magnetplatte beim bekannten Beispiel 1 in die Plattenoberfläche
einschneidet, und deshalb kontinuierliche Aufzeichnungs-und Wiedergabevorgänge nach
100-fach wiederholten Reibungskontaktversuchen des Magnet kopfes auf der Magnetplatte
unmöglich wurden.
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Im Gegensatz dazu ergab sich in den Fällen des bekannten Beispiels
2 und der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 8 kein Einschneiden des Magnet kopfes
in Magnetplattenfläche in einem solchen Maße, daß er das magnetmetallische Co-Ni-P-Dünnfilrtimedium
erreicht hätte. Deshalb wurden die Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge normal
fortgesetzt.
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rerkinal (2): Eine über einen Verstärker wiedergegebene Ausgangsspannung
wurde mit einem Oszilloskop während der fliegenden oder schwebenden Bewegung des
über die .Iagnetplatte gebrachten Nagnetkopfes beobachtet.
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Es wurde dann der Vergleich des oder der Ausgangssignale zu Beginn
mit dem oder den Ausgangssignalen nach 30.000-fach wiederholten Reibungskontaktversuchen
des f4agnetkopfes mit der dagnetplatte durchgeführt.
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Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die gemäß dem bekannten
Beispiel 2 und gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 8 hergestellten Magnetplatten
innerhalb eines richtigen Meßbereichs frei von Ausgangsverschlechterungen sind.
Demgegenüber erfuhr die Platte nach dem bekannten Beispiel 1 ein Reiben des Magnetkopfes,
was zur Folge hat, daß die Reibungskontaktversuche des Magnet kopfes mit der Magnetplatte
unterbrochen wurden, bevor die beabsichtigten 30.000 Zyklen erreicht wurden. Mit
anderen Torten, die vorgenannten Betriebsversuche wurden bis zu 1.000 Zyklen mit
dem Ergebnis einer 10 XO-igen Ausgangsverminderung wiederholt.
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Merkmal (5): Der Reibungskontaktversuch des Magnet kopfes mit der
Magnetplatte wurde in 30.000 Zyklen wiederholt. Es wurden dann die Magnet kopf spuren
auf einer Spur der Magnetplattenfläche mit einem Mikroskop zur Messung des abgeblätterten
Bereiches der Magnetplattenoberfläche
beobachtet, jedoch konnte
inan auf der Oberfläche der fiagnetplatte nach den bekannten Beispiel 2 und auf
denen der Magnetplatten nach den erfindungsgemäßen Beispielen 2 bis 8 kein Abblättern
feststellen.
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Andererseits besaß besaß die Magnetplatte nach dem erfindungsgemäßen
Eeispiel 1 einen abgeblätterten @ereich, der etwa 10 % des Magnetkopf-Perührungsbereiches
auf seiner 2-pur ausmacht. In Felle des bekannten Deispieles 1 jedoch konnte der
Reibungskontaktversuch bis zu 30.000 zyklen wegen des Magnetkopfrcibens richt ausgeführt
werden, so daß 8er Versuch bei 1.DOO Zyklen gestoppt wurde. Der sich danach ergebende
abgeblätterts ereich war etwa 5 % des Magnetkopf-Perührungsbereiches auf der betreffenden
Spur.
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Merkmal (4): Die ußere Einflußprüfung, die aus zwei Zyklen eines Versuches,
der bei einer Temperatur von 650c und einer relativen Feuchtigkeit von °O 7 4 Stunden
lan, unter nommen wurde, und aus einer Zyklus bei einer Temperatur von -40°c 3 Stunden
lanO bestand, wurde zehnmal wiederholt. Die Versuchsergebnisse ergaben keine Veränderung,
in der dagnetplattenoberfläche weder bei der nach dem bekannten Beispiel 1 noch
bei denen nach den erfindungsgemäßen Beispielen 2 bis 8.
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Es sei erwähnt, daß der Umgebungsversuch bei der Aagnetplatte nach
dem erfindungsgemäf.en Beispiel 1 nicht durchgeführt wurde, weil die Platte einer
Erwärnung
bis auf 65°c ausgesetzt wird.
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erital (5): die Veränderung bzw. @chwankung in wiedergegebenen Ausgang
wurde überprüft, also das Verbältnis der Differenz zwischen dem daxinum und den
Ainimum der vom Magnetkopf wiedergegebenen Ausgänge zu desser maximale Ausgang.
Es ergab sich bei den Magnetplatten nach den bekannten Beispielen 1 und 2 und den
erfindungsgemäßen beispielen 1 bis 6 keine Änderung der riedergabe am Ausgang von
mehr als 30 %, während man bei der Magnetplatte nach dem erfindungsgemäßen Beispiel
7 eine Änderung bzw. Schwankung der Wiedergabe am Ausgang von über 30 % erhielt.
Dies ergab sich aufgrund der Tatsache, deß beim trennen der Magnetplatte bei einer
hohen Temperatur die Gleichmäßigkeit in den Eigenschaften. des Magnetaufzeichnungselementes
mit ä.ngeln behaftet wird.
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sSie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, sind die Magnetplatten,
die eine Schutzschicht aus SiO2 besitzen, die mittels eines Sprübverfahrens wie
bei den bekannten Beispielen gebildet ist, für ein Magnetaufzeichnungselement hoher
Zuverlässigkeit nicht geeignet.
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an hat festgestellt, daß die Magnetplatten, die Schutzscbichten aus
Polysilicat besitzen, die entsprechend den erfindungsgemäßen Beispielen aufgetragen
werden,
eine hohe Zuverlässigkeit innerhalb von Brenntemperaturbereichen
von 1000C und 300 0C als auch ausgezeichnete Aufnahme- und Wiedergabe eigenschaft
en besitzen.
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Ferner können die Magnetplatten5 die Schutzschichten besitzen, die
durch das beim bekannten Beispiel 2 verwendete Glassprühverfahren hergestellt sind,
eine ausreichend hohe Zuverlässigkeit und gute Auf nahme-und Wiedergabeeigenschaften
besitzen. Der Produktionsausstoß der herkömmlichen Scheiben pro Stunde ist jedoch
1/10 von dem der erfindungsgemäßen Magnetscheiben, die die auf Massenproduktionsbasis
hergestellten Polysilicat-Schutzschichten besitzen. Ferner ist mit dem Sprühverfahren
die Verwendung eines komplizierten Vakuumsystems, das viel Zeit und Anstrengung
erfordert, und mit der Verwendung eines kostspieligen Sprühgerotes zum Auftragen
der Schutzschicht auf eine großflächige Magnetplatte verbunden.
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Auf der anderen Seite können die Polysilicatschichten bei geringen
Kosten derart in einfacher Tdeise gebildet werden, daß eine Alkohollösung von Tetrahydroxysiland
auf die Grundplattenfläche mittels des oben erwähnten Schleuderüberzugsverfahrens
aufgebracht, der Alkohol in der Alkohollösung verdampft wird und daß die so erhaltenen
Scheiben in der Atmosphäre getrocknet werden.
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Aus diesem Grunde sind die Schutzschichten, die aus Polysilicat bestehen,
hinsichtlich derjenigen Eigenschaften ausgezeichnet, die für die Schutzschichten
und
die Massenproduzierbarkeit erforderlich sind, und hinsichtlich
le Ferstellungskost und der freien Größenwahl (keine Abmessungsbeschränkungen) eines
Magnetaufzeichnungselementes vorteilhaft.
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Pei den vorgenannten Beispielen vorliegender Erfindung wurden die
Aluminiumlegierungsplatte, die Ni-P-Legierungsschicht und das Cc-Ni-P als Legierungsscheibe
1, als unmagnetische Legierungsschicht 2 bzw. als magnetmetallisches D3nnfili.%riedium
3 verwendet, mit dem Ergebnis, daß die Trocken- bzw. Einbrenntemperatur der Schutzschicht
4 bis auf eine Temperatur von 300°c beschrf.nkt wurde. Es iståedoch auch klar, daß
bei einer kcbinierten Verwendung einer Legierungsscheibe, die eine geringere thermische
Änderung besitzt, einer uniagnet isc hen Legierungsschicht und einem magnetischen
Dünnfilmmedium eine solche Temperaturbeschränkung wegfallen kann.
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Bei den obengenannten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen kann
anstelle der für die Scheibe 1 verwendeten Al-Legierungsplatt e eine Titan-Legierung
verwendet werden, die auf einer Oberfläche fein bearbeitet werden kann. Demgemäß
kann dann die unmagnetische Legierungsschicht 2 weggelassen werden. Dann kann ein
magnetmetallisches Dünnfilmmedium auf einer derart vorbereiteten Legierungsscheibe
mittels eines Plattierverfahrens gebildet werden, und dann kann darauf die Schutzschicht
aus Polysilicat hergestellt werden.
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Be4-n erfindunsgemäßen Beispiel 9 wurde zuerst die unmagnetische Mi-P-Legieung
auf die Obefläche ler Aluminiumlegierun-splatte und dann das mgnetmetallische Co-Ni-P-Dünnfilmmedium
auf die unmagnetische Ni-P-Legierung plattiert, die zu einer Flcche fein bearbeitet
wurde. Dann wurde darauf eine weitere unmagnetische Ni-P-Legierung plattiert, welchem
Vorgang das Überziehen der dünnen Polysilicatschicht folgte. Obgleich die Schutzschicht
die Oberfläche des magnetmetallischen Co-Ni-P-Dünnfilmmediwas überzieht, ist es
trotzdem möglich, eine Schutzschicht nit einer Dicke von mehr als 0,3 u dadurch
zu erreichen daß das Polysilicat die Oberflc.che der unmagnetischen Ni-P-Legierung
überzieht. Eine Polysilicatschicht von mehr als 0,3 /u Dicke kann man wegen Rissebildung
nicht herstellen, während die unmagnetische Ni-P-Legierung mit einer einheitlichen
Dicke von mehreren 1/10 (lOtel) u plattiert werden kann. Ferner können selbst im
Falle des erfindungsgemäßen Beispiels 1, in welchem die Polysilicatschicht nicht
ausreichend gehärtet werden kann, zuerst die unmagnetische Ni-P-Legierung und dann
das Polysilicat nacheinander die Oberflche des magnetmetallischen Co-Ni-P-Dünnfilmmediums
plattiert werden, um so das magnetmetallische Co-Ni-P-Medium zu schützen. TWenn
beispielsweise ein Teil der Polysilicatschicht abblättert, schützt die unmagnetische
Ni-P-Legierung das obengenannte Dünnfilmmedium. Nur die Verwendung der unnagnetischen
Ni-P-Legierung allein kann das magnetmetallische Co-Ni-P-Dünnfilmmedium nicht gut
schützen, weil durch die unmagnetische Ni-P-Legierungssc hicht ein
Magnetkopfreiben
verursacht wird. Die unmagnetische Mi-P-Legierung hat jedoch hinsichtlich Zusammensetzung
und Lage im periodischen system eine enge Beziehung zum magnetmetallischen Co-fTi-P-Dünrifilmmediutn.
Aus diesem Grunde kann die erstere auf der Oberfläche der letzteren fest plattiert
werden. Dadurch kann, wenn die Polysilicatschicht, die kein Magnetkopfreiben zur
Folge hat, auf die Oberfläche der magnetischen Ni-P-Legierungsschicht aufgebracht
ist, das magnetmetallische Co-Ni-P-Dünnfilmmedium gut geschützt werden, selbst wenn
ein Teil der Polysilicatschicht abgeblätter@ ist.
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Obwohl die vorliegende erfindung in Verbindung mit einer Anzahl von
Beispielen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß verschiedene Abwandlungen
und Anderun;ren innerhalb des Rahmens der vorlietenden Erfindung; -n'^lich sind.
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-Patentansprüche-