DE3714358C2

DE3714358C2 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE3714358C2
Application number: DE3714358A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Ueda; Masatoshi Nakayama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2007-04-30
Also published as: US4863811A; JP2523279B2; JPS62259222A; DE3714358A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Aufzeichnungs träger gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5.

Magnetische Aufzeichnungsträger für Video-, Audio- und andere Zwecke sind Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung, wobei es sich gewöhnlich wegen der Kompaktheit einer Magnet bandrolle um Magnetbänder mit einer Magnetschicht in Form eines zusammenhängenden Dünnfilmes handelt.

Bevorzugte Magnetschichten für solche Träger mit zusammen hängenden Filmen bestehen aus Co, Co-Ni, Co-O, Co-Ni-O und ähnlichen Systemen, die durch das sogenannte Schrägeinfall aufdampfverfahren ausgebildet werden, bei denen Kobalt und ausgewählte Elemente verdampft und bei einem vorgegebenen Winkel, bezogen auf die Normale, auf den Träger gerichtet werden, weil solche aufgedampften Filme überragende Eigenschaf ten aufweisen. Die aufgedampften Magnetschichten werden jedoch mit der Zeit leicht oxidiert und rosten folglich, wodurch Leistungsverlust eintritt, wie verschlechterte Ausgangsleistung und Laufeigenschaften (d. h. Dauerhaftigkeit des Bandes, das in Reibungskontakt mit starren Teilen einer Videoanlage hindurch läuft). Die Träger erleiden durch Kräuselungen und Einbeulun gen geringen Kopfkontakt und Schwankungen der Ausgangsleistung.

Zur Überwindung dieser Probleme sind große Anstrengungen unternommen worden. Ein typischer Versuch besteht darin, auf der Magnetschicht einen plasmapolymerisierten Film vorzusehen, wie in den japanischen Patentanmeldungen Kokai No. 58-8828, 58-8829, 58-102330, 58-194131, 59-72653, 59-154641, 59-154643 und 59-160828 offenbart ist. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Oberfläche der Magnetschicht zu oxidieren, um einen Metalloxidbereich zu erzeugen, und einen plasmapolymeri sierten Film auf diesem auszubilden, wie in der japanischen Patentanmeldung Kokai No. 59-171028 offenbart ist. Durch diese Versuche konnte folglich die Korrosionsbeständigkeit und Dauer haftigkeit verbessert werden, jedoch versagen sie hinsichtlich vollständig befriedigender Ergebnisse bei der Minimierung der Ausgangsleistungsschwankungen des Trägers infolge von Kräuse lung und Einbeulungen desselben. In dieser Beziehung sind noch weitere Verbesserungen erforderlich.

Aus der DE-A-35 29 580 ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger mit einer Aufzeichnungsschicht aus einem aus einem Substrat gebildeten magnetischen Film bekannt, bei dem auf der Aufzeichnungsschicht der Reihe nach eine Zwischenschicht und ein plasmapolymerisierter Film gebildet sind, wobei der plasmapolymerisierte Film aus einem Kohlenwasserstoff-Monomer gebildet sein kann. Ein auf Kobalt basierender Dünnfilm, der ein spezifisches Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt enthält, ist nicht entnehmbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten magnetischen Aufzeichnungsträger anzugeben, der weitgehend frei ist von Kräuselungen und Einbeulungen und dessen Ausgangs leistungsschwankungen auf einem Minimum gehalten sind und der darüber hinaus verbesserte Korrosionsbeständigkeit und Lauf eigenschaften aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind den abhängigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger vorgesehen, der aus einem Trägermaterial und einem zusammenhängenden metallischen Dünn film als Magnetschicht auf dem Träger besteht, wobei die Magnet schicht eine polymere organische Verbindung enthält.

Erfindungsgemäß enthält die Magnetschicht Kobalt in einem Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt von 10^-8 bis 10^-2. Der Träger enthält vorzugsweise weiterhin auf der Magnetschicht noch eine Deckschicht.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Aufzeichnungs träger gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen, bei dem die Magnet schicht unter Einarbeiten einer ersten organischen Verbindung in diese ausgebildet und die organischen Verbindungen polymerisierbar sind.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die organische Ver bindung einer Plasmaatmosphäre oder durch Bestrahlung poly merisierbar. Vorzugsweise wird die organische Verbindung in die Magnetschicht eingearbeitet, ehe sie polymerisiert wird.

Ein magnetischer Aufzeichnungsträger, der aus einem Träger material, einer Magnetschicht aus einem zusammenhängenden metallischen Dünnfilm und einer Deckschicht besteht, wird her gestellt, indem man die Magnetschicht unter Einarbeiten einer ersten organischen Verbindung in diese ausbildet, eine zweite organische Verbindung auf der Magnetschicht abscheidet und die organischen Verbindungen polymerisiert.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Be schreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser verständlich. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verdampfungsvorrich tung für die Verwendung bei der Herstellung einer Magnetschicht gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Plasmabehandlungsanlage für die Verwendung bei der Herstellung eines magneti schen Aufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung.

Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung weist auf einer Hauptfläche des Trägermaterials eine Magnetschicht auf. Die hier verwendete Magnetschicht ist ein zusammenhängender, vorzugsweise ferromagnetischer metallischer Dünnfilm, der sich über das gesamte Trägermaterial erstreckt und der im all gemeinen zu einem Hauptteil oder vollständig aus Kobalt und/ oder Nickel besteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Magnetschicht im wesentlichen aus Kobalt; Kobalt und Nickel; Kobalt und Sauerstoff; und Kobalt, Nickel und Sauerstoff bestehen. So kann die Magnetschicht im wesent lichen aus Kobalt allein oder einem Gemisch aus Kobalt und Nickel bestehen. Wenn die Schicht im wesentlichen aus Kobalt und Nickel besteht, kann das Gewichtsverhältnis von Co/Ni vor zugsweise mindestens etwa 1,5 betragen.

Bessere Resultate werden erhalten, wenn die metallische Dünn filmmagnetschicht neben dem Kobalt; Kobalt und Nickel; Kobalt und Sauerstoff; oder Kobalt, Nickel und Sauerstoff noch Chrom enthält. Die Anwesenheit von Chrom trägt zu weiteren Verbesse rungen der elektromagnetischen Eigenschaften, des Ausgangs pegels, des Signal-Rausch-Verhältnisses (S/N-Verhältnis) und der Filmfestigkeit bei. Das Gewichtsverhältnis von Cr/Co (bei Nichtvorhandensein von Nickel) oder Cr/(Co + Ni) liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,001 bis 0,1, noch besser von etwa 0,005 bis 0,05.

Die Magnetschicht kann weiterhin neben Kobalt oder Kobalt und Nickel noch Sauerstoff enthalten. Die Anwesenheit von Sauerstoff trägt zu weiteren Verbesserungen der elektromagneti schen Eigenschaften und der Laufeigenschaften bei. Das Atom verhältnis von O/Co (bei Nichtvorhandensein von Nickel) oder von O/(Co + Ni) beträgt vorzugsweise bis zu etwa 0,5, noch besser etwa 0,15 bis 0,45.

Die Magnetschicht kann außerdem Spurenelemente, insbesondere Übergangsmetallelemente, beispielsweise Fe, Mn, V, Zr, Nb, Ta, Ti, Zn, Mo, W oder Cu enthalten.

Die Magnetschicht ist vorzugsweise eine Koaleszenz von Teil chen auf Kobaltbasis von säulenförmiger Struktur, die schräg zu der Normalen des Trägermaterials orientiert sind. Genauer gesagt, ist die Achse der Teilchen mit säulenförmiger Struktur vorzugsweise in einem Winkel von etwa 20° bis 60°, bezogen auf die Normale, zu der Hauptfläche des Trägermaterials geneigt. Jedes säulenförmige Teilchen erstreckt sich über die Dicke der Magnetschicht und hat eine Breite oder kleineren Durchmesser in der Größenordnung von 5 bis 50 nm. Kobalt und wahlweise Metalle, wie Nickel und Chrom, bilden die säulenförmigen Teil chen selbst aus, während Sauerstoff, wenn er vorhanden ist, im allgemeinen an der Oberfläche jedes säulenförmigen Teil chens in der Oberflächenschicht in Form von Oxiden vorliegt.

Die Magnetschicht hat im allgemeinen eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 µm, vorzugsweise von etwa 0,07 bis 0,3 µm.

Die Magnetschicht kann auf dem Trägermaterial entweder direkt oder über eine Zwischenschicht gut bekannter Art ausgebildet werden. Weiterhin wird die Magnetschicht im allgemeinen als einzige Schicht ausgebildet, aber in einigen Fällen kann sie aus einer Vielzahl von laminierten Verbundschichten mit oder ohne dazwischen befindliche nichtmagnetische metallische Dünn filmschicht ausgebildet sein.

Die Magnetschicht oder der ferromagnetische metallische Dünn film kann nach beliebigen bekannten Techniken ausgebildet werden, wie Elektroabscheidung, Verdampfung, Ionenplattierung und Metallisierung, noch besser durch das sogenannte Schräg einfallaufdampfverfahren. Das letztere kann auf bekannte Weise durchgeführt werden, vorzugsweise unter Verwendung einer Elektronenstrahlenkanone, wobei der minimale Einfallswinkel auf das Trägermaterial, bezogen auf die Normale, vorzugsweise mindestens 20° beträgt. Einfallswinkel von weniger als 20° führen zu verschlechterten elektromagnetischen Eigenschaften. Die Verdampfungsatmosphäre kann im allgemeinen aus einer Inert gasatmosphäre aus Argon, Helium oder einem Sauerstoffgas ent haltenden Vakuum mit einem Druck von etwa 10^-5 bis 10° Pa bestehen. Der Durchschnittsfachmann kann ohne weiteres andere Verdampfungsparameter, wie den Abstand zwischen Quelle und Trägermaterial, die Zuführungsrichtung des Trägermaterials, die Konfigurationen und Anordnung von Abschirmbecher und Maske, ohne unzumutbare Versuche ermitteln. Für die weitere Information bezüglich des Aufdampfverfahrens wird auf D.E. Speliotis et al., "Hard magnetic films of iron, cobalt and nickel", J. Appl. Phys., 36, 3972 (1965), und Y. Maezawa et al., "Metal thin film video tape by vacuum deposition", IERE Conference Proceedings 54 (The Fourth International Conference on Video and Data Recording, The University of Southampton, Hampshire, England, 20.-23. April 1982), Seiten 1-9, hinge wiesen. Nachbehandlungen sind auf diesem Gebiet gut bekannt, und aus diesen können beliebige ausgewählt werden. Eine effek tive Nachbehandlung ist eine Behandlung zum Einbringen von Sauerstoff in die Magnetschicht, welche ebenfalls einschlägig gut bekannt ist.

Die Magnetschicht nach der Erfindung enthält eine polymere organische Verbindung. Das organische Polymere ist in der Magnetschicht in der Weise vorhanden, daß es die Zwischenräume zwischen den säulenförmigen Teilchen ausfüllt. Das organische Polymere ist so dicht, daß es verhindert, daß die säulenförmi gen Teilchen der Magnetschicht mit den Sauerstoffmolekülen der Luft direkt in Kontakt gelangen.

Die ein organisches Polymer enthaltende Magnetschicht hat ein Atomgewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt (C/Co) im Bereich von 10^-8 bis 10^-2. Außerhalb dieses Bereiches werden Ausgangsleistung und Koerzitivkraft der Magnetschicht herab gesetzt, und es ist nur eine geringe Verbesserung der Korro sionsbeständigkeit zu beobachten. Das C/Co-Atomverhältnis der Magnetschicht kann durch Identifizieren der Zusammensetzung der Schicht durch Auger-Spektroskopie und SIMS (Sekundärionen- Massenspektroskopie) leicht ermittelt werden.

Die hier verwendeten bevorzugten organischen Polymeren sind solche< die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Das Atom verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff (C/H) beträgt vor zugsweise etwa 1 : 1 bis etwa 6 : 1. Fluorhaltige Polymere sind ebenfalls verwendbar.

Das organische Polymere kann auf die folgende Weise, die je doch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeutet, in die Magnetschicht eingearbeitet werden.

In den Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung sind Vorrichtun gen zur Verwendung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger erläutert. Fig. 1 zeigt eine Verdampfungs anlage zur Ausbildung einer Magnetschicht unter Einarbeitung einer organischen Verbindung in diese. Fig 2 erläutert eine Plasmabehandlungsanlage als typische Vorrichtung zum Polymeri sieren der organischen Verbindung.

Die allgemein mit 1 in Fig. 1 bezeichnete Verdampfungsanlage enthält ein eine Vakuumkammer definierendes Gehäuse, eine Zuführungsrolle 2 mit einem Trägermaterial in Form einer langgestreckten Bahn 3, die auf sie aufgewickelt ist, eine rotierende Kühltrommel 4 und eine Aufnahmerolle 8 zum Aufnehmen der Bahn 3. Die Bahn 3 wird von der Zuführungsrolle 2 zu der Aufnahmerolle 8 über die Kühltrommel 4 geführt. Innerhalb der Kammer befindet sich eine Düse 5, durch die ein Strahl eines gasförmigen organischen Materials gegen die Trommel gerichtet wird. Die Düse 5 ist so angeordnet und ausgerichtet, daß der Strahl inner halb eines Bereiches a-b auf die Trommel oder die Bahn auf trifft, in dem ein magnetisches Metall abgeschieden wird. Am Boden der Kammer befindet sich eine Verdampfungsquelle in Form einer Erhitzungseinrichtung 6, die ein magnetisches metalli sches Material enthält. Ein Schild 7 ist zwischen der Trommel 4 und der Erhitzungseinrichtung 6 angeordnet.

Dampfförmiges metallisches Material wird von der Erhitzungs einrichtung 6 verdampft und auf der Bahn 3 bei fortlaufend sich ändernden Einfallswinkeln von dem maximalen Einfalls winkel θmax bis zu dem minimalen Einfallswinkel θmin unter Ausbildung einer Magnetschicht abgeschieden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird der maximale Einfallswinkel θmax von einer von der Erhitzungseinrichtung 6 an die Umfangslinie der Trom mel 4 angelegten Tangente und einer radialen Linie, die den Trommelmittelpunkt mit dem Tangentialpunkt a verbindet, und der minimale Einfallswinkel θmin von einer Linie, die die Erhitzungseinrichtung 6 mit der Kante des Schildes 7 verbindet, und einer radialen Linie, die den Trommelmittelpunkt und die Kreuzung b zwischen der Linie und dem Trommelumfang verbindet, gebildet. Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird das organische Material durch die Düse 5 wäh rend der Magnetschichtausbildung ausgesprüht, so daß das orga nische Material während der Ausbildung der Magnetschicht in diese eingearbeitet wird. Der Aufprallpunkt des Strahls an organischem gasförmigem Material auf die Bahn muß innerhalb des Bereiches liegen, der sich zwischen dem Tangentialpunkt a und der Kreuzung b erstreckte
Die hier verwendbaren organischen Materialien sind solche organischen Verbindungen, die bei einem Vakuum von etwa 1,33 × 10^-3 Pa (1,33 × 10^-5 mbar) in gasförmigem Zustand vorliegen. Beispiele für solche organischen Verbindungen sind:

(A) gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Ethylen, Propylen, Buten, Butadien, Acetylen, Methylacetylen, Benzol oder Styrol;
(B) gesättigte oder ungesättigte fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Fluormethan, Difluormethan, Trifluormethan, Difluorethan oder Tetrafluorethan;
(C) gesättigte oder ungesättigte Fluorkohlenstoffe, wie Tetra fluormethan, Hexafluorethan, Octafluorpropan, Octafluorcyclo butan, Tetrafluorethylen oder Hexafluorpropylen; und
(D) andere Monomere, wie Methylmethacrylat, Acrylsäure, Vinyl chlorid oder Vinylidenchlorid. Zu bevorzugen von diesen sind solche mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen, wie Methan, Ethan, Ethylen, Acetylen, Propan, Propylen, Methylacetylen, Tetra fluormethan und Tetrafluorethylen. Gewöhnlich kann eine aus den Gruppen (A) bis (D) ausgewählte Verbindung allein als Reaktionsgas eingesetzt werden, wenn auch ein Gemisch aus zweien oder mehreren verwendbar ist. Gewünschtenfalls können kleinere Anteile an Spurenelementen, wie Stickstoff, Sauerstoff, Bor und Phosphor, dem Reaktionsteilnehmer zugesetzt werden.

Die organische gasförmige Verbindung wird in die auszubildende Magnetschicht innerhalb des Abscheidungsbereiches a-b des magnetischen Metalls (vgl. Fig. 1) eingeführt, so daß verdampfte Teilchen an organischer Verbindung mit verdampften, die Magnet schicht bildenden Metallteilchen in Kontakt kommen können. Die Strömungsgeschwindigkeit an gasförmiger organischer Ver bindung kann in Abhängigkeit von dem Volumen der Vakuumkammer und anderen Faktoren richtig eingestellt werden, wenn auch eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 bis 1000 cm³/min im all gemeinen zu empfehlen ist.

Es versteht sich, daß, wenn die Magnetschicht durch ein anderes Verfahren als die Vakuumabscheidung aufgebracht wird, beispiels weise durch Ionenplattieren oder Kathodenzerstäubung, die vor stehend erläuterte Technik zum Einbringen der organischen Verbindung auf gleiche Weise ohne wesentliche Modifizierungen angewandt werden kann.

Die so in die Magnetschicht während deren Ausbildung eingear beitete organische Verbindung wird dann polymerisiert, beispiels weise unter Verwendung einer die Polymerisation bewirkenden Vorrichtung. Die Mittel, die in diese die Polymerisation bewirkende Vorrichtung installiert sind, sind nicht kritisch. Gewöhnlich wird (1) eine Plasmaanlage zum Polymerisieren in einer Plasmaatmosphäre und (2) Bestrahlung zum Polymerisieren durch Strahlen, wie Elektronenstrahlen und Ultraviolettstrahlen, angewandt. Es versteht sich, daß, wenn zum Polymerisieren be strahlt wird, die in die Magnetschicht eingearbeitete organische Verbindung auf solche beschränkt ist, die eine Mehrfachbindung aufweisen, wie Ethylen, Acetylen, Propylen, Butadien, Styrol und Benzol.

Fig. 2 erläutert eine die Polymerisation bewirkende Vorrich tung 10, die eine Plasmaanlage zum Polymerisieren der in die Magnetschicht eingearbeiteten organischen Verbindung in einer Plasmaatmosphäre ist. Die Plasmaatmosphäre kann von einem anorganischen Gas, wie H₂, O₂, N₂, Ar, He und Ne, und Aktivie ren des Gases zu einem durch elektrische Entladung erhaltenen Plasma erzeugt werden.

Das Prinzip des Plasmabetriebes wird kurz erläutert. Wenn ein elektrisches Feld an ein bei vermindertem Druck gehaltenes Gas angelegt wird, werden freie Elektronen, die in kleineren An teilen in dem Gas vorhanden sind und einen bemerkenswert größe ren intermolekularen Abstand unter Atmosphärendruck haben, unter dem elektrischen Feld beschleunigt, wobei sie eine kinetische Energie (Elektronentemperatur) von 5 bis 10 eV erhalten. Diese beschleunigten Elektronen kollidieren mit Atomen und Molekülen, wobei deren Atom- und Molekülorbitalen aufbre chen, so daß sie zu unter Normalbedingungen instabilen chemi schen Spezies, wie Elektronen, Ionen, Neutralradikalen usw. dissoziieren. Die dissoziierten Elektronen werden unter dem elektrischen Feld erneut beschleunigt und dissoziieren weitere Atome und Moleküle. Diese Kettenreaktion hat zur Folge, daß das Gas umgehend in einen hochgradig ionisierten Zustand über geführt wird. Dieser wird im allgemeinen als Plasma bezeichnet. Da gasförmige Moleküle eine geringere Chance haben, mit Elek tronen zu kollidieren und wenig Energie absorbieren, werden sie bei einer Temperatur nahe Raumtemperatur gehalten. Ein solches System, bei dem die kinetische Energie (Elektronen temperatur) der Elektronen und die Wärmebewegung (Gastempera tur) der Moleküle nicht zueinander in Beziehung stehen, wird als Niedertemperaturplasma bezeichnet. In diesem System legen die chemischen Spezies den Zustand fest, der zu einer zusätz lichen chemischen Reaktion, wie der Polymerisation, befähigt, während sie gegenüber den Originalen relativ unverändert gehal ten werden. Die vorliegende Erfindung nutzt diesen Zustand aus, die in die Magnetschicht eingearbeitete organische Verbin dung in einer Plasmaatmosphäre zu polymerisieren. Die Verwendung eines Niedertemperaturplasmas vermeidet alle thermischen Ein flüsse auf das Trägermaterial und die Magnetschicht selbst.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Plasmapolymerisier anlage 10 erläutert, die einen Reaktionsbehälter R enthält, in welchen ein oder mehrere Behandlungsgas(e) aus einer Quelle 11 und/oder 12 über einen Mengenflußregler 13 und/oder 14 eingeleitet werden. Gewünschtenfalls können auch unterschied liche Gase aus den Quellen 11 und 12 in einem Mischer 15 ge mischt werden, ehe sie als Gasgemisch in den Reaktionsbehälter eingegeben werden. Die Behandlungsgase können jeweils bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 250 ml/min eingebracht werden.

In dem Reaktionsbehälter R befinden sich Mittel zum Aufnehmen der Bahn, bei dieser Ausführungsform ein Satz von Zuführungs- und Aufnahmerollen 21 und 20, auf die die Bahn gewickelt wird. Die Bahn wird von der Zuführungsrolle 21 zu der Aufnahmerolle 20 durch einen Plasmabereich bewegt, wo die organische Ver bindung innerhalb der Magnetschicht polymerisiert wird.

Auf den gegenüberliegenden Seiten der Bahn sind ein Paar Elektroden 17 und 57 angeordnet, von denen die eine Elektrode 17 mit einem HF-Generator mit variabler Frequenz 16 verbunden und die andere Elektrode 57 bei 18 geerdet ist.

Der Reaktionsbehälter R ist weiterhin mit einem Vakuumsystem zum Evakuieren des Behälters verbunden, welches eine Flüssig stickstoffalle 111, eine Öldrehkolben-Vakuumpumpe 112 und einen Vakuumregler 113 enthält. Das Vakuumsystem hatte eine solche Kapazität, daß der Reaktionsbehälter auf ein Vakuum von 1,3 × 10^-1 bis 13,3 × 10² Pa (0,013 bis 13,3 mbar) evakuiert und auf diesem Vakuum gehalten werden kann.

Im Betrieb wird der Reaktionsbehälter R zunächst mittels der Vakuumpumpe auf ein Vakuum von 1,33 × 10^-10 Pa (1,33 × 10^-3 mbar) oder weniger evakuiert, ehe ein oder mehrere Behandlungsgas(e) bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit in den Behälter einge bracht werden. Danach erreicht das Innere des Reaktionsbehälters ein Vakuum von 1,33 × 10^-10 bis 13,3 × 10² Pa (0,013 bis 13,3 mbar). Ein (nicht dargestellter) die Aufnahmerolle antreibender Motor wird eingeschaltet, um das Trägermaterial zu befördern. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches und die Fördergeschwindigkeit des Träger materials konstante Werte erreicht haben, wird der HF-Generator mit variabler Frequenz 16 eingeschaltet, um ein Plasma zu er zeugen, mit welchem das durchlaufende Trägermaterial, d. h. die innerhalb der Magnetschicht befindliche organische Verbindung, plasmabehandelt wird.

Die bei der Plasmabehandlung verwendeten Behandlungsgase können vorzugsweise Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Argon-, Neon- und Heliumgase sein, wie vorstehend erläutert. Sie können ge wöhnlich allein verwendet werden, obwohl gewünschtenfalls auch ein Gemisch aus zweien oder mehreren eingesetzt werden kann.

Die Plasmabehandlung wird bei den folgenden Parametern eines Kammervakuums von 1,3 × 10^-1 bis 13,3 × 10² Pa (0,013 bis 13,3 mbar), einer Frequenz von etwa 10 kHz bis 2 GHz und einer Leistung von etwa 0,5 bis 5 kW durchgeführt. Diese Parameter können für eine bestimmte Anlage empirisch ermittelt werden, weil sie die Natur der Magnetschicht beeinträchtigen.

Wenn zum Polymerisieren der in die Magnetschicht eingebrachten organischen Verbindung anstelle der Plasmapolymerisation eine Bestrahlung durchgeführt wird, wird die in Fig. 2 dargestellte Anlage durch eine beliebige gut bekannte Bestrahlungseinrich tung ersetzt. Die bei der Polymerisation benutzte Bestrahlung mit aktiver Energie kann eine solche Bestrahlungsart sein, wie durch einen Strahlungsbeschleuniger erzeugte Elektronen strahlen, von Co-60 emittierte γ-Strahlen, von Sr-90 emittierte β-Strahlen, von einem Röntgengeneratur erzeugte Röntgenstrahlen und Ultraviolettstrahlen. Die Verwendung von durch einen Strahlenbeschleuniger erzeugten Elektronenstrahlen ist aus der Sicht der Dosisregelung, der Kombination mit der Herstellungs straße und der Abschirmung von ionisierter Strahlung zu bevor zugen.

Vorzugsweise wird mit einer Dosis im Bereich von 0,5 bis 20 Mrad bestrahlt, indem ein Strahlenbeschleuniger wegen der Durchdringungskraft mit einer Beschleunigungsspannung von 100 bis 750 kV, insbesondere 150 bis 300 kV, betrieben wird.

Bei der praktischen Durchführung des Polymerisationsverfahrens ist vom Standpunkt der Dosisregelung, der Kombinierbarkeit mit der Bandherstellungsstraße und der Abschirmung von Sekundär strahlen innerhalb des Beschleunigers ein Strahlenbeschleuni ger, wie ein einen Elektronenvorhang erzeugender Niederdosis- Strahlenbeschleuniger, wie er von Energy Science Corporation, USA, auf dem Markt ist, vorteilhaft. Ebenso vorteilhaft ist ein Van de Graaf-Beschleuniger, der als Strahlenbeschleuniger auf dem einschlägigen Gebiet verbreitet ist.

Es ist wichtig, daß bei der Strahlenvernetzung die organische Verbindung der Bestrahlung in einem Inertgasstrom, wie Stick stoff- und Heliumgasen, ausgesetzt wird. Die Bestrahlung in Luft ist ungeeignet, weil durch die Bestrahlung O₃ und andere Spezies erzeugt werden können, die die in der organischen Ver bindung erzeugten Radikale daran hindern, in vorteilhafter Weise Polymerisationsreaktionen einzugehen. Die Atmosphäre, in der die organische Verbindung aktiven Energiestrahlen ausgesetzt wird, sollte eine Inertgasatmosphäre aus Stickstoff, Helium oder Kohlendioxid mit einem Sauerstoffgehalt von höchstens 5% sein.

Die Polymerisation von in die Magnetschicht eingebrachter orga nischer Verbindung führt zu einem Träger, der in minimaler Weise Kräuselungen oder Einbeulungen erfährt. Der Träger lie fert somit eine stabile Ausgangsleistung, obwohl er bezüglich Korrosionsbeständigkeit und Laufeigenschaften verbessert ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann auf der ein eingearbeitetes organisches Polymer enthaltenden Magnet schicht eine Deckschicht ausgebildet werden. Die Deckschicht kann aus verschiedenen Zusammensetzungen ausgewählt werden, wenn auch ein polymerisierter, insbesondere plasmapolymerisier ter Film aus einer Kohlenstoff und Fluor und/oder Wasserstoff enthaltenden organischen Verbindung wegen noch weiter verbesser ter Leistungsfähigkeit zu bevorzugen ist. Die für die Deck schicht verwendete organische Verbindung kann dieselbe oder eine andere wie die für die Magnetschicht verwendete sein.

Bevorzugte Deckschichten enthalten Kohlenstoff und Fluor und/ oder Wasserstoff bei einem Atomverhältnis C/(F + H) von 1 bis 8. Die Elementaranalyse kann wie vorstehend für die Magnet schicht erläutert durchgeführt werden. Die Dicke der Deckschicht beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 4 nm.

Die Deckschicht, insbesondere in Form eines plasmapolymeri sierten Films aus einer organischen Verbindung, kann auf der Magnetschicht beispielsweise auf folgende Weise ausgebildet werden.

Wenn die in die Magnetschicht eingebrachte organische Verbindung mit Hilfe eines Plasmas in der in Fig. 2 dargestellten Poly merisationsvorrichtung 10 polymerisiert wird, kann eine Plasma behandlung angewandt werden, wobei ein anorganisches Gas, wie vorstehend erwähnt, in die Polymerisiervorrichtung eingeleitet und unter einem Vakuum zu einem Plasma angeregt wird, in das ein Gegenstand oder ein die Magnetschicht tragendes Träger material eingebracht wird. Nach einer derartigen Plasmabehand lung kann ein plasmapolymerisierter Film als eine Deckschicht ausgebildet werden. Es kann auch ein plasma-initiierter Poly merisationsprozeß ablaufen, bei dem ein Gegenstand durch eine Plasmaatmosphäre von Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Argon geleitet wird, um Radikalionen auf der Oberfläche des Gegenstandes zu erzeugen, und danach wird eine gasförmige orga nische Verbindung zugeführt, um einen polymerisierten Film darauf auszubilden. Alternativ ist es auch möglich, eine orga nische Verbindung in die Magnetschicht einzuarbeiten und die Schicht dann durch eine polymerisierende Plasmaatmosphäre zu leiten, woraufhin gleichzeitig die organische Verbindung in der Magnetschicht polymerisiert und der Deckschichtfilm ausge bildet werden. Diese Prozesse können entweder nacheinander oder gleichzeitig das in die Magnetschicht eingebrachte Monomere während der Magnetschichtausbildung polymerisieren und einen polymerisierten Film aus einem separat zugeführten organischen Monomeren auf der Magnetschicht ausbilden.

Es ist auch vorgesehen, daß die in die Magnetschicht während ihrer Ausbildung in einer Verdampfungseinrichtung eingearbei tete organische Verbindung, wie in Fig. 1 gezeigt, durch Be strahlung in einer (nicht dargestellten) Polymerisiervorrich tung polymerisiert und dann auf der Magnetschicht in einer Plasmapolymerisiervorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, ein plasmapolymerisierter Film als Deckschicht ausgebildet wird.

Die vorstehend erläuterte Ausbildung und Behandlung der Magnet schicht und der Deckschicht kann entweder kontinuierlich oder satzweise für jede Stufe sowie für das gesamte Verfahren von kombinierten Stufen durchgeführt werden.

Wenn ein plasmapolymerisierter Film aus einer organischen Verbindung am Ende der Polymerisation der in die Magnetschicht eingearbeiteten organischen Verbindung als Deckschicht auf der Magnetschicht ausgebildet wird, können die für die Ausbildung der Deckschicht verwendeten organischen Verbindungen aus denen ausgewählt werden, die in die Magnetschicht eingearbeitet sind, d. h. aus den Gruppen (A) bis (D). Unter diesen sind die mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen besonders zu bevorzugen.

Die Bedingungen für die Plasmapolymerisation können die glei chen wie die bei der zuvor beschriebenen Plasmabehandlung sein.

Die hier verwendeten Trägermaterialien sind nicht besonders eingeschränkt, so lange sie nichtmagnetisch sind. Besonders zu bevorzugen sind flexible Träger, insbesondere aus Harzen, bei spielsweise Polypropylen, Polyestern, wie Polyethylenterephtha lat, und Polyimiden. Sie sind in Form, Größe und Dicke nicht eingeschränkt, so lange sie dem beabsichtigten Verwendungs zweck genügen. Die flexiblen Trägermaterialien haben vorzugs weise eine Dicke von etwa 5 bis 20 µm.

Auf der Seite des Trägermaterials, die der Magnetschicht abge kehrt ist, können alle möglichen beliebigen rückseitigen Beschichtungen ausgebildet werden.

Wie vorstehend erläutert, ist der magnetische Aufzeichnungs träger, der eine Magnetschicht, in welche ein organisches Polymer eingearbeitet ist, und wahlweise eine Deckschicht ent hält, weitgehend frei von Kräuselungen oder Einbeulungen und weist eine verbesserte Stabilität der Ausgangsleistung, Korro sionsbeständigkeit und Laufeigenschaften auf. Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung findet somit Anwendung für Video-, Audio-, Computer- und andere Zwecke.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen im ein zelnen erläutert, die jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeuten.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer Kobalt-Nickel-Legierung mit einem Co/Ni- Gewichtsverhältnis von 4 : 1 wurde eine Magnetschicht von 0,2 µm Dicke auf einer Polyethylenterephthalat-Bahn (PET) von 10 µm Dicke durch das Schrägeinfallaufdampfverfahren abgeschieden. Die PET-Bahn wurde entlang einer Kühltrommel in einem Vakuum behälter bewegt, wo die Legierung mit Hilfe einer Elektronen strahlkanone verdampft wurde. Bei dem Verfahren wurde eine Atmosphäre verwendet, die aus Argon mit einem Partialdruck von 2 × 10^-2 Pa und Sauerstoff mit einem Partialdruck von 1 × 10^-2 Pa bestand, während der Einfallswinkel innerhalb des Bereiches von 90° bis 30° variierte. Während des Verfahrens wurde eine gasförmige organische Verbindung, wie in Tabelle 1 aufgelistet, in den Vakuumbehälter bei der vorbestimmten Strömungsgeschwin digkeit eingeleitet. Die erhaltene Magnetschicht enthielt ein gearbeitet die organische Verbindung.

Die mit der Magnetschicht versehene Bahn wurde dann durch einen Vakuumbehälter zur Plasmabehandlung geführt, um die organische Verbindung innerhalb der Magnetschicht zu polymerisieren. In dem Vakuumbehälter für die Plasmabehandlung, in dem ein Vakuum von 1,3 × 10^-1 Pa (0,013 mbar) herrschte, wurde Argon mittels eines elektrischen Feldes bei Hochfrequenz von 13,56 MHz und 500 W zu einem Plasma aktiviert.

Nach den vorstehenden Verfahren wurde eine Reihe von Proben bereitet, wie in Tabelle 1 angegeben ist. Sie wurden auf die folgenden Eigenschaften untersucht.

Durchschnittliches C/Co-Verhältnis in der Magnetschicht

Das Zusammensetzungsprofil der Schicht in Dickenrichtung wurde durch Auger-Spektroskopie oder SIMS mit gleichzeitiger Ionen ätzung ermittelt. Das durchschnittliche C/Co-Atomverhältnis wurde aus dem Profil errechnet. Eine Bezugsprobe, Kobaldcarbid Co₂C, wurde in gleicher Weise gemessen, um eine Messungs empfindlichkeit zu bestimmen.

Eine Probe wurde auf eine Breite von 12,7 mm zerschnitten, um die Höhe der Einbeulungen zu messen.

Korrosionsbeständigkeit (ΔΦm/Φm)

Ein Probeband wurde auf magnetische Flußmenge sowohl im ursprünglichen Zustand als auch nach Stehenlassen für 7 Tage bei 60°C und einer relativen Feuchte von 90% untersucht. Die prozentuale Herabsetzung der magnetischen Flußmenge (ΔΦm/Φm, %) pro cm² wurde ermittelt.

Laufeigenschaften

Ein gebräuchliches VHS-Videodeck wurde beschickt und mit einem Probeband betrieben. Unter Verwendung eines Signals von 4 MHz wurde die Verminderung (dB) der Ausgangsleistung nach 50 Durch läufen ermittelt.

Tabelle 1

Beispiel 2

Eine Magnetschicht, in die eine organische Verbindung einge arbeitet wird, wie in Tabelle 2 angegeben, wurde im wesent lichen auf die in Beispiel 1 erläuterte Weise ausgebildet. Auf der Magnetschicht wurde weiterhin ein plasmapolymerisier ter Film ausgebildet. Die zur Erzeugung der plasmapolymerisier ten Filme verwendeten gasförmigen organischen Verbindungen sind in Tabelle 2 angegeben. Bei der Plasmapolymerisierung herrsch ten dieselben Bedingungen, wie sie für die Plasmabehandlung der Magnetschicht in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Ausbil dung des Deckschichtfilms durch Plasmapolymerisation wurde gleichzeitig mit der Polymerisation der organischen Verbindung in der Magnetschicht vollzogen.

Es wurde eine Reihe von Proben hergestellt, die auf dieselben Eigenschaften wie in Beispiel 1 geprüft wurden.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Claims

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Trägermaterial und einem metallischen Dünnfilm als Magnetschicht auf dem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht ein auf Cobalt basierender Dünnfilm ist, der durch Einarbeiten einer organischen Verbindung und anschließendem in Situ Polymerisieren der organischen Verbindung ausgebildet ist und die Magnetschicht Cobalt in einem Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Cobalt von 10^-8 bis 10^-2 enthält.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine in einer Plasmaatmosphäre polymerisierte organische Verbindung enthält.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß sie eine durch Bestrahlung polymerisierte organische Verbindung enthält.

4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung in die Magnetschicht vor dem Polymerisieren der Verbindung eingearbeitet ist.

5. Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Trägermaterial und einem metallischen Dünnfilm als Magnetschicht auf dem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß Cobalt in einem Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Cobalt von 10^-8 bis 10^-2 enthaltende Magnetschicht unter Einarbeiten einer ersten organischen Verbindung ausgebildet ist eine zweite organische Verbindung auf der Magnetschicht abscheidbar, die organischen Verbindungen polymerisierbar sind und er eine auf der Magnetschicht ausgebildete Deckschicht enthält.

6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindung gleich sind.

7. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindung unterschiedlich sind.

8. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite organische Verbindung gleichzeitig polymerisierbar sind.

9. Magnetschicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung separat von der zweiten Verbindung polymerisierbar ist.