-
Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmaterial zur Aufzeichnung mit hoher Dichte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das zur Verwendung bei Vertikalmagnetisierungs- Aufzeichnungssystemen geeignet ist.
-
Übliche Magnetaufzeichnungsmaterialien wie z. B. Magnetbänder, Magnetscheiben und Magnetkarten, die in Aufzeichnungssystemen zur Tonfrequenz- oder Videoaufzeichnung und -wiedergabe oder als Datenspeicher für Computer verwendet werden, bestehen aus Substraten und auf dem Substrat ausgebildeten magnetischen Filmen. Diese Magnetaufzeichnungsmaterialien werden parallel zu ihrer Oberfläche magnetisiert (=Horizontalmagnetisierung). Wenn diese Magnetaufzeichnungsmaterialien zur Aufzeichnung mit hoher Dichte verwendet werden, führt die Aufzeichnung mittels Horizontalmagnetisierung jedoch zu einer zunehmenden Selbstentmagnetisierung des Magnetaufzeichnungsmaterials, was eine beträchtliche Verminderung des Wiedergabe-Ausgangspegels zur Folge hat.
-
Zur Lösung des bei der Aufzeichnung mit hoher Dichte auftretenden Problems der Selbstentmagnetisierung wurde auf Magnetaufzeichnungsmaterialien mit magnetischen Filmen, die senkrecht zu ihrer Oberfläche magnetisiert werden (= Vertikalmagnetisierung) und bei denen die Selbstentmagnetisierung im Fall der Aufzeichnung mit hoher Dichte geringer ist, hingewiesen. Diese magnetischen Filme (nachstehend als Vertikalmagnetisierungsfilme bezeichnet) haben senkrecht zu ihrer Oberfläche eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, und ihr magnetisches Moment ist ebenfalls senkrecht zu ihrer Oberfläche gerichtet, d. h., die Konstante K u der magentischen Anisotropie hat einen positiven Wert. Wenn K ┬ die Konstante der Vertikal-Eigenanisotropie und M s die Sättigungsmagnetisierung ist, kann K u folgendermaßen ausgedrückt werden: K u =K ┬-(μ&sub0;/2) · M s ², worin μ&sub0; (=4π · 10-7 N/A²) die Permeabilität im Vakuum ist. Damit der magnetische Film ein Vertikalmagnetisierungsfilm ist, müssen die folgenden Ungleichungen erfüllt sein: K u >0 bzw. K ┬>(μ&sub0;/2) · M s ². Eine Konstante K┬ der Vertikal-Eigenanisotropie des magnetischen Films, die größer als (μ&sub0;/2) · M s ² ist, führt bei dem Magnetaufzeichnungsmaterial zu vorteilhafteren Ergebnissen.
-
Ein magnetischer Film der nur aus Cobalt besteht und keine Fremdstoffe enthält, hat beispielsweise eine Sättigungsmagnetisierung von etwa 1400 kA/m, während seine Konstante der magnetischen Anisotropie einen negativen Wert hat. Folglich kann aus Cobalt allein kein Vertikalmagnetisierungsfilm gebildet werden. Infolgedessen wurde versucht, die Sättigungsmagnetisierung durch Einbau verschiedener Fremdstoffe in Cobalt zu vermindern. Beispiele für bekannte Vertikalmagnetisierungsfilme aus Cobaltlegierungen, die auf diese Weise erhalten wurden, sind durch Kathodenzerstäubung und Aufdampfen im Vakuum erhaltene Co-Cr-Legierungsfilme, durch Kathodenzerstäubung erhaltene Co-Ru-Legierungsfilme und durch stromloses Galvanisieren erhaltene Co-Ni-Mn-P- Legierungsfilme. Bei diesen Cobaltlegierungen ist die C- Achse der hexagonal dichtesten Packung des Cobalts senkrecht zur Filmoberfläche ausgerichtet, so daß die Energie der Vertikal-Anisotropie durch die Anisotropieenergie des Kristalls gewährleistet ist. Durch die Wirkung der in den Legierungen enthaltenen Fremdstoffe ist die Sättigungsmagnetisierung vermindert, so daß die Ungleichung K ┬>(μ&sub0;/2) · M s ² erfüllt ist. Ein magnetischer Film, der z. B. aus 75 Gew.- % Co, 20 Gew.-% Ni, 3 Gew.-% P und 2 Gew.-% Mn besteht, hat zwar eine positive Konstante der magentischen Anisotropie, jedoch liegt ihr Wert in der Nähe von Null. Dieser magnetische Film zeigt folglich keine geeigneten magnetischen Eigenschaften für die Verwendung bei Vertikalmagnetisierungs- Aufzeichnungssystemen und ist deshalb nicht zufriedenstellend.
-
Aus der US-PS 41 53 920 sind Magnetaufzeichnungsmaterialien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, die ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis von etwa 0,7 bis 0,8 haben. Das Rechteckigkeitsverhältnis wird im allgemeinen durch Anlegen eines Magnetfeldes an den magnetischen Film in einer zur Filmoberfläche parallelen Richtung bestimmt. Magnetaufzeichnungsmaterialien für eine Aufzeichnung mittels Vertikalmagnetisierung zeigen ein wesentlich geringeres Rechteckigkeitsverhältnis, wenn dieses in der vorstehend erwähnten Weise bestimmt wird. Die aus der US-PS 41 53 920 bekannten Magnetaufzeichnungsmaterialien sind infolgedessen zwar für eine Aufzeichnung mittels Horizontalmagnetisierung, jedoch nicht für eine Aufzeichnung mittels Vertikalmagnetisierung geeignet. Die magnetischen Filme der aus der US-PS 41 53 920 bekannten Magnetaufzeichnungsmaterialien bestehen aus ferromagnetischen Legierungen, wobei unter einer Vielzahl von Legierungszusammensetzungen als Beispiel auch eine Co-Ni-Zn-P-Legierung erwähnt wird, die jedoch an keiner Stelle näher spezifiziert ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetaufzeichnungsmaterial der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß es eine große positive Konstante der magnetischen Anisotropie aufweist und zur Verwendung bei Vertikalmagnetisierungs-Aufzeichnungssystemen geeignet ist, so daß es eine Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Magnetaufzeichnungsmaterial gelöst, dessen magnetischer Film aus einer Legierung mit der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Zusammensetzung besteht.
-
Das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsmaterial zeichnet sich durch eine große positive Konstante K u der magnetischen Anisotropie aus, wie sich der Tabelle am Ende der Beschreibung entnehmen läßt, und ist infolgedessen zur Verwendung bei Vertikalmagnetisierungs-Aufzeichnungssystemen geeignet.
-
Der magnetische Film (Vertikalmagnetisierungsfilm) des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterials enthält mitgefälltes Zn in einer Menge von höchstens 3,2 Gew.-%, was dazu führt, daß nicht nur die Zusammensetzung des Films stabilisiert wird, sondern auch die Neigung besteht, daß sich die C-Achse der hexagonal dichtesten Packung von α- Cobalt senkrecht zur Oberfläche des ausgefällten magnetischen Films ausrichtet. Ein derartiger magnetischer Film hat eine verminderte Sättigungsmagnetisierung und kann die Bedingung für einen Vertikalmagnetisierungsfilm, nämlich K ┬> (μ&sub0;/2) · M s ², erfüllen.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Fig. 1 ist ein Röntgenbeugungsbild eines gemäß Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterials;
-
Fig. 2 ist ein Röntgenbeugungsbild, das erhalten wird, wenn die Achse des Detektors des Röntgendiffraktometers so festgelegt wird, daß sie mit dem auf die Probe auftreffenden Röntgenstrahl den Winkel 2 · R max der (002)-Ebene des Magnetaufzeichnungsmaterials einschließt;
-
Fig. 3 ist eine Hysteresekurve des Magnetaufzeichnungsmaterials;
-
Fig. 4 ist eine Drehmomentkurve des Magnetaufzeichnungsmaterials.
-
Das Substrat kann z. B. die Form eines Films, eines Bandes, einer Karte, einer Folie oder einer Scheibe haben. Geeignete Substrate sind z. B. Metallbleche bzw. -folien, auf die jeweils durch Plattieren eine Schicht aus z. B. einem Gemisch von Nickel und Phosphor aufgebracht ist. Zu den für diese Zwecke geeigneten Metallen gehören Kupfer und Aluminium. Die Ni-P-Schicht kann auch nach bekannten Verfahren auf Folien, Filmen, Bändern oder ähnlichen Erzeugnissen aus Kunstharzen wie z. B. Polyestern gebildet werden. Alternativ können als Substrat Polyimid-Folien oder -Filme verwendet werden, auf die als Permalloy bekannte Fe-Ni-Legierungen aufgeschichtet sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, lediglich ein Metall wie Kupfer nach einer Oberflächenbehandlung als Substrat zu verwenden.
-
Zur Bildung eines magnetischen Co-Ni-Zn-P-Films auf dem Substrat wird geeigneterweise ein Elektroplattierungs- bzw. Glavanisierverfahren angewandt. Zur Bildung des Films nach dem Galvanisierverfahren werden wasserlösliche Metallsalze, wie z. B. Chloride oder Sulfate, zusammen mit einer phosphorhaltigen Verbindung in Wasser gelöst. Das heißt, das Nickel, das Kobalt und das Zink werden in Form von Salzen eingesetzt. Der Phosphor wird zu der Lösung z. B. in Form von Hypophosphit hinzugegeben. Die Lösung, die die Salze und ein Hypophosphit enthält, wird im allgemeinen auf einen sauren pH-Wert gebracht, um den Galvanisiervorgang zu erleichtern. Die Mengen der jeweiligen Metallsalze und der Phosphorverbindung in der Galvanisierlösung hängen von der erwünschten Zusammensetzung des magnetischen Films ab. Das Galvanisieren erfolgt im allgemeinen bei einer Galvanisierbad-Temperatur von über 30°C, vorzugsweise von 40 bis 95°C, und bei einer Stromdichte von 0,5 bis 5 A/m². Es ist anzumerken, daß die Galvanisierbadtemperatur im Vergleich zum Stand der Technik verhältnismäßig niedrig ist. Die Dicke des magnetischen Films beträgt im allgemeinen 0,1 bis 5 µm und kann in Abhängigkeit von den Verwendungszwecken verschieden sein. Die Galvanisierdauer hängt von der Stromdichte und der gewünschten Filmdicke ab.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterial kann selbst dann ein Vertikalmagnetisierungsfilm erhalten werden, wenn der Co-Gehalt nur 3 Gew.-% der Co-Ni-Zn-P-Legierung beträgt. Der Vertikalmagnetisierungsfilm hat in der senkrechten Richtung eine Koerzitivkraft H c ┬ im Bereich von 1,99 bis 185 kA/m. Durch geeignete Steuerung der Legierungszusammensetzung kann leicht ein H c ┬-Wert im Bereich von 16 bis 64 kA/m erzeugt werden, der für ein Vertikalmagnetisierungs-Aufzeichnungssystem vorzuziehen ist.
Beispiel 1
-
Ein ungefähr 0,2 mm dickes Kupfer-Walzblech wurde gereinigt und an seiner Oberfläche durch elektrolytisches Waschen oder eine Säure-Neutralisationsbehandlung aktiviert, worauf auf einer Oberfläche des Walzblechs beispielsweise durch stromloses Plattieren eine ungefähr 0,2 µm dicke nicht- magnetische Schicht aus 90 Gew.-% Nickel und 10 Gew.-% Phosphor gebildet wurde.
-
Das plattierte Kupferblech wurde dann als Substrat verwendet. Es wurde 6 min lang bei einer Badtemperatur von 55°C und einer Stromdichte von 1 A/m² in eine saure Galvanisierlösung getaucht, die den pH-Wert 4 hatte und 180 g/l Nickelchlorid-Hexahydrat (NiCl&sub2; · 6 H&sub2;O), 60 g/l Cobaltchlorid-Hexahydrat (CoCl&sub2; · 6 H&sub2;O), 6,8 g/l Zinkchlorid (ZnCl&sub2;) und 3,5 g/l Natriumhypophosphit- Monohydrat (NaH&sub2;PO&sub2; · H&sub2;O) enthielt; dadurch wurde ein ungefähr 1,3 µm dicker magnetischer Co-Ni-P-Zn-Legierungsfilm gebildet. Der pH-Wert wurde auf den vorstehend erwähnten Wert 4 durch Verwendung von Salzsäure und Ammoniak eingestellt.
-
Der erhaltene magnetische Film bestand aus 82,8 Gew.-% Ni, 8,4 Gew.-% Co, 2,2 Gew.-% Zn und 6,7 Gew.-% P. Mit dem erhaltenen Magnetaufzeichnungsmaterial wurden die in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigten Röntgenbeugungsbilder, die in Fig. 3 gezeigte Hysteresekurve und die in Fig. 4 gezeigte Drehmomentkurve gemessen. Gemäß dem Röntgenbeugungsbild von Fig. 1 tritt nur in der (002)-Ebene ein Spitzenwert auf, woraus ersichtlich ist, daß die C-Achse der hexagonal dichtesten Struktur von α-Cobalt senkrecht zur Filmoberfläche ausgerichtet ist. Da der Halbamplitudenwert ΔR&sub5;&sub0; des in Fig. 2 gezeigten Röntgenbeugungsbildes nur 10,8° beträgt, zeigt das Ausmaß der Streuung der C-Achse, daß eine gute Ausrichtung gewährleistet ist. Aus den Hysteresekurven in Fig. 3, bei denen H┬ und H ∥ jeweils durch zur Oberfläche des Magnetaufzeichnungsmaterials senkrechtes bzw. paralleles Anlegen eines festgelegten Magnetfelds an das Magnetaufzeichnungsmaterial erzielt wurden, ist ersichtlich, daß diese Kurven den Nachweis für das Wirken des magnetischen Films als Vertikalmagnetisierungsfilm liefern. Das heißt, das Verhältnis einer remanenten Magnetisierung M r (┬) in Vertikalrichtung zu einer remanenten Magnetisierung M r (∥) in Horizontalrichtung ist größer als 1, nämlich M r (┬)/M r (∥)>1, was ein Merkmal des Vertikalmagnetisierungsfilms ist. Darüber zeigt auch die Drehmomentkurve eines der Merkmale eines Vertikalmagnetisierungsfilms.
-
Der bei diesem Beispiel erhaltene magnetische Film hatte eine Sättigungsmagnetisierung M s von 254 kA/m. Das Material hatte eine Koerzitivkraft H c ┬ von 33 kA/m, die durch Anlegen eines Magnetfelds in Vertikalrichtung bezüglich der Filmfläche ermittelt wurde, und eine Koerzitivkraft H c ∥ von 9,55 kA/m, die durch Anlegen eines Magnetfelds in der Parallelrichtung ermittelt wurde. Die Konstante K u der magnetischen Anisotropie des Magnetaufzeichnungsmaterials wurde zu etwa 20 kWs/m³ ermittelt.
-
Somit wurde dieses Magnetaufzeichnungsmaterial als hervorragendes Magnetaufzeichnungsmaterial zur Verwendung in einem Vertikalmagnetisierungs- Aufzeichnungssystem befunden. Der magnetische Film hat keinen zu hohen H c ┬-Wert, so daß nur eine verringerte Stärke des den Magnetköpfen zugeleiteten Stroms erforderlich ist, wobei für die Magnetköpfe nur eine verringerte Anzahl von Windungen notwendig ist. Dies führt nicht zu einem schlechten Hochfrequenzverhalten der Magnetköpfe. Andererseits ist der H c ┬-Wert nicht zu klein, so daß keine Beeinträchtigung der aufgezeichneten Information durch ein von dem Magnetfeld aus den Magnetköpfen verschiedenes äußeres Magnetfeld entsteht.
-
Der vorstehend beschriebene Herstellungsvorgang wurde wiederholt, wobei anstelle des Kupferblechs mit der darauf ausgebildeten Ni-P-Schicht die folgenden vier Substrate verwendet wurden:
- (1) ein Aluminiumblech, auf das eine Schicht aus 91 Gew.-% Nickel und 9 Gew.-% Phosphor aufgebracht und dann hochglanzpoliert wurde;
- (2) eine 50 µm dicke Polyesterfolie, auf der eine 0,2 µm dicke Ni-P-Schicht gebildet wurde;
- (3) eine an der Oberfläche polierte Kupferplatte und
- (4) eine 50 µm dicke Polyimidfolie, auf der durch Aufsprühen eine Permalloy-Schicht (mit 20 Gew.-% Fe und 80 Gew.-% Ni) in einer Dicke von 0,5 µm ausgebildet wurde.
-
Es wurde festgestellt, daß die erhaltenen Magnetaufzeichnungsmaterialien für Vertikalmagnetisierungs-Aufzeichnungssysteme geeignet waren.
Beispiele 2 bis 29
-
Der allgemeine Herstellungsablauf nach Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Galvanisierbad-Zusammensetzung, der pH-Wert des Bades und die Stromdichte verändert wurden, wobei jeweils auf einem Substrat ein Co-Ni-Zn-P-Legierungsfilm gebildet wurde. Die erhaltenen Magnetaufzeichnungsmaterialien wurden jeweils den Messungen der magnetischen Eigenschaften aus den Röntgenbeugungsbildern, der Hysteresekurve und der Drehmomentkurve unterzogen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
-
Im Hinblick darauf, daß ein H c ┬-Wert im Bereich von 16 bis 64 kA/m optimal ist, sollte die Legierung vorzugsweise 5 bis 22 Gew.-% Co, 73 bis 85 Gew.-% Ni, 4 bis 8 Gew.-% P und 0,1 bis 3,2 Gew.-% Zn unter der Voraussetzung enthalten, daß die Bedingung XNi <7,2 Xp+43,2 Gew.-% eingehalten ist. °=c:490&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz48&udf54;