DE3519383C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmedium nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges bekanntes Magnetaufzeichnungsmedium (Patents Abstracts of Japan, P 245, Dezember 24, 1983, Vol. 7/Nr. 290) weist einen Träger auf, auf dem eine ferromagnetische Metall­ schicht angeordnet ist, die mit einer Schutzschicht aus Bor­ nitrid überzogen ist.

Die Bornitridschutzschicht wird dabei mittels eines chemi­ schen Gasabscheidungsverfahrens in einer Wasserstoffatmos­ phäre auf die ferromagnetische Metallschicht des Aufzeich­ nungsmediums aufgebracht, das geheizt wird.

Es ist nun bekannt, daß Bornitride in zwei Gruppen einge­ teilt werden können. Die eine Gruppe besitzt dabei Schmier­ eigenschaften und eine geringe Härte, so daß sie für Schutz­ schichten nicht geeignet ist. Die andere Gruppe besitzt eine Härte, die mit der von Diamant vergleichbar ist, muß jedoch unter hohen Temperaturen und hohem Druck gebildet werden, also unter Bedingungen, wie sie auch bei der Herstellung von künstlichen Diamanten erforderlich sind.

Bei dem bekannten chemischen Gasabscheidungsverfahren ist es erforderlich, das magnetische Aufzeichnungsmedium auf eine Temperatur von 200°C aufzuheizen, woraus sich Beschränkungen für die verwendbaren Trägermaterialien ergeben. Außerdem besteht durch die Verwendung von Ammoniakgas bei dem be­ kannten Abscheidungsverfahren die Möglichkeit der Korrosion des Trägermaterials und der ferromagnetischen Metallschicht, so daß dieses bekannte Abscheidungsverfahren die zuverlässi­ ge Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit Schutzschicht nicht gewährleistet.

Versuche haben nun gezeigt, daß Bornitridschichten, die mit einer HF-Zerstäubungsvorrichtung auf einen NiP-plattierten Aluminiumträger in einer Argongasatmosphäre mit einem Druck von 3 bis 8 mTorr unter Verwendung einer HF-Leistung von 500 W bei 170°C aufgebracht wurden, einen Gleitreibungs­ koeffizienten zwischen 1,0 und 0,71 je nach verwendetem Argongasdruck aufweisen. Bei einer visuellen Untersuchung der Oberfläche des Magnetaufzeichnungsmediums nach der Mes­ sung des Gleitreibungskoeffizienten wurde festgestellt, daß derartige Bornitridschichten teilweise abgeschabt werden.

Es zeigt sich somit, daß die relativ weichen Bornitridschich­ ten keine genügende Festigkeit aufweisen, um als Schutz­ schicht für ein Magnetaufzeichnungsmedium verwendet werden zu können. Zusätzlich besitzen die Bornitridschichten einen relativ hohen Gleitreibungskoeffizienten.

Aus "sputtering by particle bombardement II", R. Behrisch, 1983, Springer-Verlag, ist es zum einen bekannt, Nitride von Metallen und Silizium zur Oberflächenveredelung durch Implantation zu bilden (Seite 107 f). Zum anderen ist es bekannt, Zerstäubungsverfahren in einer reaktiven Atmosphäre durchzuführen (Seite 111).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Magnetaufzeichnungsmedium der eingangs genannten Art mit einer Schutzschicht zu versehen, die eine gute Abriebsbe­ ständigkeit besitzt und die gute Wiedergabeeigenschaften und gute Korrosionsbeständigkeit des Magnetaufzeichnungsmediums gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Kohlenstoffnitridschutz­ schicht für das Magnetaufzeichnungsmedium besitzt nun über­ raschenderweise neben einer guten Abriebbeständigkeit einen geringen Gleitreibungskoeffizienten und schützt gut gegen Korrosion.

Bei erfindungsgemäßen Kohlenstoffnitridschutzschichten mit einer Dicke von 0,05 µm und 0,1 µm wurden Gleitreibungs­ koeffizienten von 0,22 bzw. 0,25 gemessen. Außerdem konnte bei einer anschließenden visuellen Untersuchung der Kohlen­ stoffnitridschutzschichten kein Abrieb festgestellt werden, woraus sich eine erheblich verbesserte Abriebbeständigkeit zeigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher schematisch ein Querschnitt eines Magnetaufzeichnungsmediums dargestellt ist.

Das Magnetaufzeichnungsmedium M umfaßt einen nichtmagnetischen Träger 1, z. B. eine Folie oder Platte aus einer Aluminiumlegierung, aus Polyethylen­ terephthalat oder ähnlichen Materalien. Der Träger 1 kann vorteilhafterweise eine Zwischenschicht 2 auf seiner Oberfläche tragen. Die Zwischenschicht 2 ist auf dem Träger 1 beispielsweise nach beliebigen bekannten Arbeitsweisen aus­ gebildet einschließlich der Abscheidung von Ni-P, der anodischen Behandlung von Al unter Bildung von Al₂O₃ oder durch Vakuumablagerung oder durch "Sputtering" bzw. Zer­ stäubung von Cr. Die Dicke der gegebenenfalls vorliegen­ den Zwischenschicht 2 liegt im allgemeinen im Bereich von 0,05 bis 20,0 µm. Entweder auf dem Träger 1 oder der Zwi­ schenschicht 2 ist eine dünne magnetische Metallschicht 3 durch Plattieren oder "Sputtering" bzw. Zerstäubung in eine Dicke üblicherweise von 0,03 bis 2,0 mm abgeschieden. Die als Aufzeichnungsschicht dienende magnetische Metallschicht 3 kann aus verschiedenen Metal­ len oder deren Legierungen hergestellt sein, einschließ­ lich z. B. Co, Co-Ni-legierungen, Co-Cr-legierungen, Ni-Co-P- legierungen und dergl.

Der Träger 1, die Zwischenschicht 2 bzw. die magnetische Metallschicht 3 kann auch aus verschiedenen weiteren Materialien, wie sie üblicherweise für diese Zwecke ein­ gesetzt werden, hergestellt sein.

Die magnetische Me­ tallschicht 3 ist mit einer Schutzschicht 4 aus Kohlenstoff­ nitrid bedeckt. Die Schutzschicht 4 wird unter Anwendung einer "Sputtering-Apparatur" bzw. einer Zerstäubungs- Apparatur, in welcher ein Kohlenstofftarget mit Hoch­ frequenz in einer Atmosphäre von Stickstoffgas beauf­ schlagt wird, unter Erhitzen des Trägers 1 bis auf eine Temperatur von 50°C bis 250°C gebildet. Das Kohlenstoff­ nitrid wird vorteilhafterweise in einer Dicke von 0,02 bis 0,15 µm ausgebildet. Falls die Dicke unterhalb von 0,02 µm liegt, werden der Reibungswiderstand und die Korrosion nicht signifikant verbessert. Wenn anderer­ seits die Dicke 0,15 µm übersteigt, verschlechtern sich die Magnetaufzeichnungseigenschaften, da der Aufzeich­ nungskopf von der magnetischen Metallschicht 3 zu weit entfernt gehalten wird. Die Dicke kann beliebig durch Steuerung der Sputteringzeit bzw. der Zerstäubungszeit ge­ steuert werden.

Das Kohlenstoffnitrid in der Schutzschicht 4 sollte vorzugs­ weise ein Atomverhältnis Kohlenstoff : Stickstoff von 4 : 1 bis 3 : 2, bestimmt mittels Auger-Analysentechnik, wie sie im folgenden noch in den Beispielen gesondert beschrieben wird, besitzen. Das Atomverhältnis kann hauptsächlich durch den Druck des Stickstoffgases in der Sputteringatmosphäre bzw. Zerstäubungsatmosphäre und durch die Hochfrequenz­ leistung variiert werden. Ein höherer Stickstoffgasdruck ergibt ein höheres Verhältnis von Stickstoff in dem Koh­ lenstoffnitrid. Im Gegensatz hierzu ergibt eine höhere Hochfrequenzleistung einen höheren Gehalt an Kohlenstoff­ atomen in der Schutzschicht 4. Daher kann das Atom­ verhältnis in geeigneter Weise durch Steuerung des Stick­ stoffgasdruckes und der Hochfrequenzleistung eingestellt werden. Der Stickstoffgasdruck in der Atmosphäre liegt üblicherweise im Bereich von 0,67 bis 5,32 Pa (5,0 mTorr bis 40,0 mTorr).

Das Magnetaufzeichnungsmedium kann in Form einer Platte, einer Karte oder eines Bandes vorliegen. Die magnetische Metallschicht 3 und die Schutzschicht 4 können auf einer Seite oder auf gegenüberliegenden Seiten des Magnetaufzeichnungsmediums ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein plattenförmiger Träger 1 aus Aluminiumlegierung wurde hergerichtet und mit 10 Gew.-% Ni-P unter Bildung einer 15,0 µm starken Zwischenschicht 2 auf einer Oberfläche des Trägers 1 plattiert. Dann wurde eine magnetische Schicht 3 aus Ni-Co-P auf die Ni-P-plattierte Zwischenschicht mit einer gleichförmigen Dicke von etwa 0,06 µm in üblicher Weise aufplattiert.

Die so plattierte Platte wurde anschließend in einer Sputtering- Apparatur mit HF-Magnetron angeordnet, in der die HF-Leistung an ein Kohlenstofftarget in einer Stickstoffgasatmosphäre von etwa 1,33 Pa (10 mTorr) angelegt wurde, während die Platte auf etwa 100°C erwärmt wurde, und zwar derart, daß eine etwa 0,05 µm starke Schutzschicht 4 aus Kohlenstoffnitrid auf der Schicht 3 aus Ni-CO-P gebildet wurde. Die Auger-Analyse zeigte, daß die Kohlenstoffnitrid-Schutzschicht 4 ein Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff von 3 : 1 besaß.

Die zuvor beschriebene Arbeitsweise wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß keine Kohlenstoffnitridschicht gebildet wurde.

Diese Platten wurden dann einem Kontakt-Start-Stopp-Test, im folgenden mit CSS abgekürzt, unterzogen, wobei ein Plat­ tenantriebssystem verwendet wurde. Als Ergebnis wurde ge­ funden, daß die zum Vergleich hergestellte Magnetaufzeichnungsplatte ohne Kohlenstoffnitrid-Schutzschicht 4 eine Erniedrigung von 5 dB hinsichtlich des Wiedergabeausgangspegels nach 1000 CSS- Zyklen zeigte und daß ein Kopfbruch bei 300 CSS-Zyklen die Folge war. Im Gegensatz dazu zeigte die Magnetaufzeichnungsplatte mit der Kohlenstoffnitridschutzschicht 4 auf ihrer Oberfläche nur eine geringe Erniedrigung beim Wie­ dergabeausgangspegel nach 10 000 CSS-Zyklen.

Die beiden Platten wurden weiterhin einem Korrosionstest unterzogen, bei welchem jede Platte zu Teststücken von 6 mm × 6 mm zerschnitten wurde, die zwei Wochen unter Bedingungen einer Temperatur von 40°C und einer rela­ tiven Feuchtigkeit von 90% aufbewahrt wurden. Danach wurden die Teststücke durch eine optisches Mikroskop auf ihrer Oberfläche untersucht, hierbei zeigte sich, daß keine Korrosion auf der Oberfläche des Teststückes, auf welchem die Kohlenstoffnitrid-Schutzschicht 4 ausgebildet war, ge­ funden werden konnte. Demgegenüber zeigte das Vergleichs­ teststück, welches keine Kohlenstoffnitridschicht aufwies, Korrosion auf seiner Oberfläche.

Weiterhin wurden die Platten noch magnetischen Messungen unter Verwendung eines Probenvibrationsmagnetometers unter­ zogen. Hierbei wurde gefunden, daß das Vergleichsmedium ohne Kohlenstoffnitrid eine Erniedrigung von 5%, bezo­ gen auf die Magnetisierungsintensität, zeigte, während bei dem erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmedium im Gegensatz hierzu eine ge­ ringe Erniedrigung der Magnetisierung festgestellt wurde.

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine Kohlenstoffschicht anstelle der Kohlenstoffnitridschicht auf einer Magnetaufzeichnungsplatte ausge­ bildet wurde. Die auf diese Weise hergestellte Vergleichs­ platte und die erfindungsgemäße Platte des Beispiels 1 wurden unter Bedingungen einer normalen Temperatur und einer relativen Feuchtigkeit von 90% während zwei Tagen aufbewahrt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die er­ findungsgemäße Platte nur geringe Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche aufwies, während die Vergleichsmagnetplatte mit der Kohlenstoffschicht auf ihrer Oberfläche Unregel­ mäßigkeiten zeigte, da die Kohlenstoffschicht partiell ab­ gelöst wurde. Hieraus ergibt sich, daß die erfindungsge­ mäßige Magnetaufzeichnungsplatte mit der Schutzschicht 4 aus Kohlenstoff­ nitrid wesentlich standfester war als die Vergleichs­ platte mit der Kohlenstoffschicht.

Weiterhin wurde gefunden, daß eine hohe Standfestigkeit oder Dauerhaftigkeit erhalten werden konnte, wenn das Kohlenstoffnitrid in der Schutzschicht 4 ein Atomverhältnis von Kohlenstoff : Stickstoff von 4 : 1 bis 3 : 2 besaß.

Beispiel 2

Auf einem nichtmagnetischen Träger 1 des in Beispiel 1 ver­ wendeten Typs wurde eine etwa 0,05 µm dicke Magnetschicht 3 aus 20 Gew.-% Co-Cr-legierung unter Verwendung einer HF- Magnetron-Sputtering-Apparatur ausgebildet. Danach wurde Stickstoffgas in die Sputtering-Apparatur in einer Menge, die etwa 1,33 Pa (10 mTorr) entsprach, eingeführt, dann wurde die HF-Leistung an ein Kohlenstofftarget in üblicher Form angelegt, um eine etwa 0,05 µm dicke Schutzschicht 4 aus Koh­ lenstoffnitrid auf der Magnetschicht 3 auszubilden. Auf diese Weise wurde eine weitere erfindungsgemäße Magnetplatte her­ gestellt.

Die zuvor beschriebene Arbeitsweise wurde zum Vergleich mit der Ausnahme wiederholt, daß keine Kohlenstoffnitridschicht ausgebildet wurde.

Diese Platten wurden dem CSS-Test in einem Hartplatten- Antriebssystem unterzogen, wobei sich zeigte, daß der Wiedergabeausgangspegel der Vergleichsmagnetplatte sich um 5 dB nach 2000 CSS-Zyklen erniedrigt hatte und daß ein Kopfbruch nach 7000 CSS-Zyklen auftrat. Demgegen­ über erlitt die erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsplatte nur eine geringe Erniedrigung des Wiedergabeausgangspegels nach 10 000 CSS-Zyklen.

Claims (4)

1. Magnetaufzeichnungsmedium

• - mit einem nichtmagnetischen Träger,
• - mit einer auf wenigstens einer Oberfläche des Trägers ausgebildeten dünnen magnetischen Metallschicht und
• - mit einer auf der magnetischen Metallschicht ausgebilde­ ten Schutzschicht aus Nitrid,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Schutzschicht (4) aus Kohlenstoffnitrid be­ steht,
• - eine Dicke von 0,02 bis 0,15 µm besitzt,
• - ein Atomverhältnis von Kohlenstoff : Stickstoff von 4 : 1 bis 3 : 2 aufweist und
• - durch Zerstäuben eines mit HF-Leistung beaufschlagten Kohlenstofftargets in einer Stickstoffatmosphäre gebil­ det ist.

2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem nichtmagnetischen Träger (1) und der oder den magnetischen Metallschichten (3) eine Zwischenschicht vorgesehen ist.

3. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetaufzeichnungsmedium eine Magnetplatte ist.