DE3300338A1 - Magnetkopf aus zink-ferro-ferrit - Google Patents
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Description
PHN H) -J-iö ,n 25. Λλ. 1982
Magnetkopf aus Ziiik-Ferro-Ferrit
Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf für eine
magnetische Aufnahme- und Wiedergabeanordnung, der einen
Kern au.s Spinell— Ferr i t mit zwei im Abstand voneinander
angeordneten Kernteilen enthält, zwischen denen ein !Iberia tragungsspalt gebildet ist.
Bekanntlich ist die Verwendung von Spinell-Ferriten,
insbesondere der Mn-Zn-Ferriten, als magnetischer Kernwerkstoff
in Magnetkopfen für die Verwendung in Anordnungen
für magnetische Bandaufzeichnung und Bandwiedergabe, wie jQ Tonband- und Videorecorder gewünscht, da Ferrite die Vorteile
hoher Versclileissf es tigkeit, sehr guter magnetischer Eigenschaften, wie hinsichtlich der magnetischen Sättigung,
der Koerzitivkraft und Permeabilität, und sehr guter
Frequenzgänge besitzen.
Magnetfelder die an der Stelle des Ubertragungsspalts von einem Magnetkopf zum Einschreiben von Daten in
ein magnetisches Medium erzeugt werden, stehen in direkter
Abhängigkeit von der Sättigungsmagnetisierung des Kernwerkstoffs des Magnetkopfs. Magnetköpfe für die heutigen
Videorecorder besitzen meist einen Kern aus Mn-Zn-Ferrit mit einer kennzeichnenden Sättigungsmagnetisierung 4 JT M
von etwa 50OO Gauss bei Raumtemperatur. Zlire Magnetisierung
entspricht, auch bei Temperaturen etwas höher als Raumtemperatur,
den Bedingungen, die das Einschreiben von Daten auf herkömmlichen Bändern, wie CrO^-Band mit einer
Koerzitivkraft H von etwa 700 Oersted, stellt.
«c
Zum Erhöhen der Qualität des Videoaufzeichnungsvorfahrens
jedoch wird angestrebt, die herkömmlichen Magnetbänder durch Mägue Lbändur mit einer hohen Koerzitivkraft,
wie Bänder auf Basis von reinem Fe, die eine Koerzitivkraft
H^ von etwa 1100-170O Oersted aufweisen, zu ersetzen.
Die Verwendung derartiger Magnetbänder bedeutet, dass die Werkstoffe des Magnetkerns einen höheren kTM -Wert
~copy1
PHN 10 2Ί8 >T_ 7 - ' .'i5.1l.1Q82
haben müssen als die heutigen Ferritwerkstoffe. Einen derartiger
Werkstoff gibt es schon, aber er hat andere Eigenschaften, wodurch er für die hier gerneinten Anweridungen
weniger geeignet ist. Dieser Werkstoff, Sendust, eine Legierung von etwa 85 Gew.# Fe, 10 Gew.^ Si und 5 Gew.$ Al,
besitzt eine Sättigungsmagnetisierung h TfM von mindestens
7OOO Gauss. Er hat jedoch den Nachteil, dass er im Kontakt
mit einem laufenden Magnetband viel grös.^eren Verschleiss als Ferrit aufweist. Ausserdem hat er einen spezifischen
Widerstand von 10 -/Lern, der um drei Grössenordnungen
kleiner als der beispielsweise eines einkristallinen Mn—Zn—
Ferrits ist. DurcJi diesen niedrigen spezifischen Widerstand ist der Kern eines Video-Sendustkopfes aus einer Anzahl
dünner, voneinander isolierter Lamellen aufzubauen, wodurch die Herstellungstechniken komplizierter werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kern für einen Magnetkopf zu schaffen, der aus einem Werkstoff
besteht, der eine ausreichend höhere Sättigungsmagnetisierung
als 5OOO Gauss und eine Verschleissfestigkeit höher
als die Verschleißsfestigkeit von Sendust hat.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erfindungsgemässe
Magm· tkopf einen Kern aus Zink-Ferro-Ferri t
besitzt.
Von Zink-Kerro-Ferrit (chemische Zusammensetzung
Zn Fe Fe 0,), das für diese Anwendung neu ist, war noch
3. I "■■ Si *£ Μ·
nicht bekannt, da.ss es insbesondere im Zusammensetzungsgebiet mit 0,1 ^. a ^ 0,4 einen hohen Sättigungsmagnetisierungswert
hat. Der höchste Wert in diesem Zusammenstellungsbereich
zeigt sich bei Raumtemperatur (20°C) etwa 7OOO Gauss, womit also der Wert von 5OOO Gauss für das zur
Zeit benutzte Mn-Zn-Ferrit um 40$ verbessert wird, Die
Beschreibung von Magnetbändex*n mit einer Koerzitivkraft
von 14OO Oe erscheint mit Magnetköpfen mit Kernen aus diesem
Werkstoff gut möglich. Das für den Kern benutzte Zink-Ferro-
" Ferrit besitzt die gleichen guten Verschlöisseigenschäfteii
wie das bisher benutzte MN-Zn-Ferrit und ist in diesem Punkt
also wesentlich besser als Sendust.
Der spezifische Widerstand des Werkstoffs beträgt
PHN 10 2·}ϋ y_ If. „ 25.11.1982
etwa 10 -Γ- cm, welcher Wert um etwa zwei Grössenordnungen
höher als der spezifische Widerstand von Sendust ist. Dies ermöglicht es, Kopfkerne aus Zink-Ferro-Ferrit zu verwenden,
die nicht lamelliert sind. Obgleich.die elektrische Leitfähigkeit
also wesentlich niedriger als die von Sendust ist, ist sie zwar so gross, dass sie durch das Auftreten des
Skin-Effekts die Benutzbarkeit von Zink-Ferro-Ferrit für
Magnetköpfe beschränken könnte, die Signale mit höheren
Frequenzen sollreiben sollen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei den heutigen .iUmco^....,:.: ' η Vi is--ok" .·. -iie-ee
verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit keine Probleme gibt.
Mit Kopfkernen mit einer Dicke unter 2OO /um zeigt es sich,
dass die Verarbeitung von Signalen mit einer Frequenz sogar bis zu 4,5 MHz (Videofrequenz) keine Probleme gibt.
Vorzugsweise wird für den Kopfkern des erfindungsgemüssen
Magnetkopfs ein Zink-Ferro-Ferrit-Einkristall be-DUtZ
C.
Einkristalle aus diesem Werkstoff lassen sich auf gleiche Weise mit der sog. "seeded" Bridgman-Technik züchten
wie Einkristalle aus Mn-Zn-Ferrit.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Magnetkopfs in der Perspektive,
Fig. 2 eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang
zwischen der Sättigungsmagnetisierung k '■>
M (in Gauss) eines Magnetkopfs aus Zn Fe1 Fe0 Ok und dem Parameter
a ι — a *~ τ·
zeigt,
Fig. '3 eine grafische Darstellung, die die Sättigungsmagnetisierung
k^ M-- (in Gauss) zweier Zn-Ferro-Ferrit-Werkstoffe
mit verschiedener Zusammensetzung als Funktion der Temperatur T (in 0K) zeigt.
In Fig. 1 ist ein Magnetkopf 1 mit einem Magnetkern
dargestellt. Der Magnetkern 2 ist mit einer Wickelöffnung 3
"^ ausgerüstet, dui-ch die eine Wicklung k gewickelt ist. Der
Magnetkern 2 ist aus zwei Einkristallscheiben 5|6 aus Zink-Ferro-Ferrit
(Zn. FeP", Fe0 111Oj gebildet, die mit Hilfe
von Glas an den S (.eilen 7,& aneinander befestigt sind. —■ /
PHN Io 2ΊΗ !/L^- 2 3 . 1 1 . I <.)82
Von tier Zusammensetzung abhängig Liegt die Sättigungsmagnetisiürung
k'ii M von Zn Fe1 r Fe„ 0. bei 20° zwischen
S et ι ™" ei *£ *4
öOOO und 7000 Gauss (Fig. .2). Die ^TTM -Werte sind mit
1 S
Hilfe eines Schwingprobenmagnetometers gemessen. Der grösste
gemessene Wert betrug 6930 Gauss, was für Ferrite ein neuer
Record ist. Dieser Wert liegt um 40$ über der Sättigungsmagnetisierung des üblichen MN-Zn-Ferrits.
In Fig. 3 sind für zwei verschiedene Zn-Ferro-Ferri
t-Zusammense tzungen (wobei a = 0,2 bzw. a = Ο,-'+) die Sättigungsmagnetisierung 4"(TM, (in Gauss) als Funktion der
Temperatur (in JKj dargestellt. Auch sind die Curie-Temperaturen
Tc angegeben (778°K bzw. 721°Κ). Diese sind wesentlich
höher als die des herkömmlichen Mn-Zn-Curie-Ferrits
(—50O0K). Es stellt sich damit ein weiterer Vorteil von
Zn-Ferro-Ferrit heraus. Durch magnetische Verluste und Reibung mit dem Magnetband zeigt es sich, dass die Temperatur
eines Magnetkopfs im Betrieb über der Raumtemperatur liegt. Beispielsweise bei Temperaturen von etwa 300 bis
310 3K. (Xn Fig. 3 mit T bezeichnet). Bei diesen Temperatüren
ist die Sättigungsmagnetisierung des Zink-Ferro-Ferrits
durch seine hohe Curie-Temperatur viel weniger als die des Mn-Zn-Ferrits abgefallen.
Obiger Beschreibung ist zu entnehmen, dass (einkristallines )Zink-Ferro-Ferrit ein sehr geeigneter Werkstoff
für Magnetköpfe ist-, die zum Schreiben auf hochkoerzitiven Magnetbändern benutzt werden. Ein Schreibkopf aus Zink-Ferro-Ferrit
kann mit einem Lesekopf in Form eines Magnetowiderstandselements
kombiniert werden.Für eine optimale Verwendung eines Magnetkopfs aus Zink-Ferro-Ferrit für Schreiboperationen
ist es wichtig, dass das Zink-Ferro-Ferrit eine ausreichend niedrige Koerzitivkraft besitzt. Diese Kraft
kann durch die Substation einer geringen Kobaltmenge (in der Grössenordnung von 0,1$ gegenüber der Anzahl von Metallionen)
im Zink-Ferro-Ferrit gefördert werden.
" Kennzeichnende Abmessungen L'üv den Magnetkopf 1 nach
Fig. 1 sind L = 3 '"πι und h = 3 nim, dh. die Grosse von h und L
werden in mm ausgedrückt. Bei einer Dickenabmessung t von 200 /um oder darunter zeigte es sich, dass i;in Magnetkopf
PIiX U) 23« /~ ζ. 23.11.1982
aus monokristallinem Zink-Ferro-Ferrit trotz eines verhältnismässig
niedrigen spezifischen Widerstands, auch bei Frequenzen von wenigen MHz ohne Beeinflussung durch den
Skin-EiTekt betrieben werden kann. Der mit dem Vierpunktveri'ahren
gemessene spezifische Widerstand eines einkristal-
-2 λ
Linen Zn ^Fe0 υ. betrug bei 200C 2 χ 10 JL cm, welcher
(J , _} f ~(U j r
Wert immer iiooli um zwei Grössenordnungen höher, als der
spezifische Widerstand von Sendust ist.
Einkristalle aus Zink—Ferro—Ferrit wurden bei einer
Temperatur von 1t>50°C mittels der "seeded" Bridgman-Technik
in einem Pl atin tiegel in einem Sauer.·* tof f/Stickstof f-Gemisch
(Verhältnis 1 : 17) gezüchtet. Die Wachs tumsrictitung war
Γ 100 j , die Wachstumsgeschwindigkei t 2 bis k mm/Stunde.
Es wurden Einkristalle mit einer Länge von 5 cm und mit
einem Durchmesser von 2 cm erhalten.
Für weitere Einzelheiten über die benutzte Technik sei auf die deutsche Patentanmeldung P 31 37 7^1.6 der
Anmelder in verwiesen.
Claims (2)
- PHN 10 238 J/ 25.11.1082P ATENTAN S P RUC HEΜ·/ Magnetkopf für eine magnetische Aufnahme- und Wiedergabeanordnung, der einen Kern aus Spinell-Ferrit mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Kernteilen enthält, zwischen denen ein Übertragungsspalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ferrit ein Zink-Ferro-Ferrit ist.
- 2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zink-Ferro-Ferrit eine Zusammensetzung besitzt, die mit nachstehender Formel definiert ist Zn. Fei1, Fe^11O, mit 0, 1 <· a £ 0,43· Magnotkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zink-Ferro-Ferrit ein kobalthaltiges Zink-Ferrit mit einem Co -Gehalt in der Grössenordnung ivon etwa 0,1% der Metalliorieri ist.'(·. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, dass das Zink-Ferro-Ferrit ein einkristallines Zink-Fc-rro-Kerri t ist.5· Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern eine Dicke besitzt, die 200 /um nicht überschreitet.
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE3300338A Withdrawn DE3300338A1 (de) | 1982-01-19 | 1983-01-07 | Magnetkopf aus zink-ferro-ferrit |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |