NL8304424A

NL8304424A - Magnetisch registratiemedium.

Info

Publication number: NL8304424A
Application number: NL8304424A
Authority: NL
Original assignee: Tdk Corp
Priority date: 1982-12-25
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1984-07-16
Also published as: DE3346770A1; GB2133315A; FR2538594B1; GB8334186D0; US4592948A; NL189219C; DE3346770C2; FR2538594A1; NL189219B; JPS59119538A; GB2133315B

Description

ÏN-W 2* 1

* I

VO 5338 I

Betr.: Magnetisch registratiemedium. I

Deze uitvinding heeft betrekking op magnetische registratie- I

media, meer in het bijzonder op dergelijke media, voorzien van een mag- I

netische laag in de vorm van een continue, dunne film, gevormd door het I

z.g. hellend opdampproces. I

5 Van de verschillende magnetische registratiemedia ten gebrui- I

ke in video-, geluids- en andere toepassingen, is vooral ontwikkeling I

verricht ten aanzien van magnetische banden, voorzien van een magne- I

tische laag in de vorm van een continue, dunne film, aangezien een rol I

van deze band zeer compact is. I

10 De magnetische lagen voor dergelijke continue film-type me- I

dia die de voorkeur hebben zijn neergeslagen films van Co, Co-ïïi, Co-0, I

Co-Ni-0 en soortgelijke systemen, die door het z.g. hellende invals- I

proces zijn gevormd, waarbij cobalt en keuze-elementen worden verdampt I

en in een bepaalde hoek ten opzichte van de normaal op het substraat I

15 worden gericht, omdat dergelijke opgedampte films uitstekende eigenschap- I

pen blijken te bezitten, De opgedampte, magnetische lagen hebben echter I

verschillende nadelen, zoals hoge dynamische wrijving, lage filmsterk- I

te, ruw contact met de magneetkop en een lage looptijd (d.w.z. de duur- I

zaamheid van de band die beweegt m 'wrijvingscontact met starre onder- I

20 delen in een videomachine), hetgeen aanleiding geeft tot een verminderd I

uitgangssignaal na herhaald gebruik. Bij videotoepassing vertonen de I

opgedampte magnetische lagen een korte levensduur in de stilstaande I

mode (hierna eenvoudig als stilstandstijd aangeduid). Tevens doen zich I

vele dropouts in dergelijke lagen voor. I

25 Onder deze omstandigheden is een veelvoud van toplagen voorge- I

steld, die de in schuine richting opgedampte magnetische lagen bedekken. I

De Japanse octrooipublicaties 53-88704 en 55-93533 beschrijven dergelijke I

toplagen die gevormd zijn uit lineaire verzadigde vetzuren en esters I

daarvan volgens opdampings- en bekledingstechnieken. Deze bekende topla- I

30 gen zijn echter toch onvoldoende wat betreft sommige van de voornoemde I

voorwaarden, bijvoorbeeld de loopduur, de stilstandstijd en aantal drop- I

outs. I

Het is derhalve een hoofddoel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een magnetisch registratiemedium met een continue, dunne, 35 magnetische laag die bedekt is met een nieuwe toplaag, welk medium verbeterde eigenschappen heeft, zoals een lage dynamische wrijving, hoge 8T n /. λ o l O ·»i *ï "? jl, t

ν' 'V

- 2 - sterkte en glijbaarheid, gelijkmatig geluidskopcontact, verhoogde looptijd, verlengde stilstandslevensduur en een minimale dropouts.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt voorzien in een magnetisch registratiemedium, dat een substraat, een continue, dunne magne-5 tische laag op het substraat, alsmede een op de magnetische laag gevormd-de topbekleding omvat, die daardoor is gekenmerkt, dat de topbekleding bestaat uit een verbinding met de formule: Rïïïï2, waarin R wordt gekozen uit alkylgroepen met 10-22 koolstofatomen.

10 Het magnetische registratiemedium van de onderhavige uitvinding bezit een magnetische laag., op een substraat. De magnetische laag is van het continue, dunne filmtype die zich over het gehele substraat uitstrekt en in het algemeen alleen is samengesteld uit of gebaseerd op cobalt of nikkel. In de voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uit-15 vinding kan de magnetische laag cobalt (Co) als essentiële basis bevatten. Deze bestaat bij voorkeur geheel uit cobalt; cobalt en nikkel; cobalt en zuurstof; of cobalt, nikkel en zuurstof. D.w.z., dat de magnetische laag in wezen uit alleen cobalt of een mengsel van cobalt met nikkel en/of zuurstof bestaat, 20 Wanneer de laag in wezen uit cobalt en nikkel bestaat is de gewichtsverhouding Co/Ni bij voorkeur tenminste 1,5·. De magnetische laag kan verder zuurstof naast cobalt of cobalt en nikkel bevatten. De aanwezigheid van zuurstof verleent verdere verbeteringen aan de elektromagnetische eigenschappen en de looptijd. In dit geval is de atoomver-25 houding van 0/Co (wanneer zonder nikkel) of 0/(Co + Ni) bij voorkeur niet hoger dan 0met de meeste voorkeur ligt deze tussen 0,15 en 0,¾.

De beste resultaten worden verkregen wanneer de magnetische laag chroom naast cobalt; cobalt en nikkel; cobalt en zuurstof; of cobalt, nikkel en zuurstof bevat. De aanwezigheid van chroom geeft ver-30 dere verbeteringen aan de elektromagnetische eigenschappen, het uitgangs-signaalniveau, de signaal-ruis (S/N) verhouding en de filmsterkte. Bij voorkeur is de gewichtsverhouding van Cr/Co (zonder nikkel) of Cr/(Co + Ni) in het gebied van 0,001 r> 0,1, met de meeste voorkeur 0,005 - 0,05,

De magnetische laag kan verder sporenelementen bevatten, in 35 bet bijzonder overgangsmetaalelementen, zoals Fe, Mn, V, Zr, Nb, Ta,

Mo, W, Ti, Cu, Zn, enz.

De magnetische laag bestaat bij voorkeur uit een samenvloeiing 83044?* M 4 Umv <

< i I

van deeltjes met een kolomachtige structuur die schuin zijn geöriën- I

teerd ten opzichte van de normaal van het substraat, omdat daardoor 1

verbeterde elektromagnetische eigenschappen worden verkregen. Meer in I

het bijzonder zijn de deeltjes met kolomvormige structuur bij voorkeur I

5 in een hoek van 20 tot 60 graden ten opzichte van de normaal op het I

hoofdoppervlak van het substraat georiënteerd. Elk kolomvormig deeltje I

strekt zich in het algemeen geheel over de dikte van de magnetische > I

laag uit en heeft een diameter van de orde van 5-50 nanometer. Cobalt I

en keuzemetalen, zoals nikkel en chroom, vormen de deeltjes met kolom- I

10 vormige structuur, terwijl zuurstof, wanneer toegevoegd, in het alge- I

meen op het oppervlak van elk kolomvormig structuurdeeltje in wezen in I

de vorm van oxyden aanwezig is. De magnetische laag heeft in het alge- I

meen een dikte van 0,05 - 0,5 micrometer. I

De magnetische laag kan hetzij direkt of via een onderlaag op I

15 het substraat worden aangebracht. Verder.wordt de magnetische laag in I

het algemeen als een enkele laag gevormd, maar in sommige gevallen kan I

deze zijn samengesteld uit een veelvoud van gelamineerde sublagen, I

waartussen al of niet een tussenlaag is aangebracht. I

De magnetische laag wordt in het algemeen gevormd door de z.g. I

20 opdampmethode met hellende inval. De opdampmethode met hellende inval I

kan volgens elk van de bekende technieken worden uitgevoerd, bijvoorbeeld I

met behulp van een elektronenbundelkanon, waarbij de minimale invals- I

hoek ten opzichte van de normaal op het substraat bij voorkeur 30 graden I

is. De verdampingsomstandigheden en de nabehandelingen zijn in de tech- I

25 niek bekend en men kan aldus geschikte behandelingen kiezen. Een effec- I

tieve nabehandeling betreft een.-behandeling om in de magnetische laag I

zuurstof in te brengen, die in de techniek wel bekend is. Voor verdere I

informatie betreffende deze opdampmethode wordt verwezen naar D. E. I

Speliotis et al., "Hard magnetic films of iron, cobalt and nickel", J. .

30 Appl. Phys., 36, 3, 972(1965), en Y. Maezawa et al., "Metal thin film I

video tape by vacuum deposition", IERE Conference Proceedings 5^ (The Fourh International Conference on Video and Data Recording, The University I

of Southampton, Hampshire, England, 20-23 april, 1982), biz. 1-9·

Op de magnetische laag wordt een toplaag gevormd, die bestaat I

35 uit een amine met de formule RHHg, waarin R wordt gekozen uit alkyl-groepen met 10-22 koolstofatomen.

De door R voorgestelde alkylgroepen zijn bij voorkeur rechte, I

830*424

·* V

-k - ongesubstitueerde alylgroepen met 10-22 koolstofatomen, met de meeste voorkeur 12-22 koolstofatomen. Indien de alkylgroepen minder dan 10 koolstofatomen bevatten, vertoont de verkregen toplaag een vandaar het magnetisch registratiemedium en verminderde loopduur en 5 stiltetoename van het aantal dropouts. Indien echter de alkylgroepen van R meer dan 22 koolstofatomen bevatten, neemt het aantal dropouts buiten de kritische grens toe.

Voorbeelden van de alkylgroepen voor R zijn C1^9“* X16ÏÏ33“’ C18ÏÏ37“’ C20Hln"’ en C22Ek5~' 10 De door R voorgestelde alkylgroepen zijn gevoonlijk nngesub stitueerde groepen, hoewel zij gesubstitueerd kunnen zijn met een halo-geenatoom, hydroxyl, alkyl, aryl, alkoxy, aryloxy, alkoxycarbonyl, aryloxycarbonyl, acyl, acylamino, carbamoyl, alkylsulfonylamino, sulfamoyl, sulfonyl en dergelijke. Deze alkylgroepen zijn bij voorkeur recht, hoe-15 wel zij ook vertakt kunnen zijn.

De alkyl aminen .kunnen volgens elke bekende methode worden gesynthetiseerd of zij zijn in de handel verkrijgebaar. De toepassing van een mengsel van twee of meer alkylaminen valt tevens binnen het kader van de uitvinding.

20 De toplaag die uit een dergelijke monoalkylamine of een meng sel daarvan bestaat heeft een dikte die varieert van een monomolecu-laire laag tot 0,3 micrometer, en is bij voorkeur 0,005 - 0,1 micrometer .

De toplaag wordt bij voorkeur gevormd door opdamping of katho-25 deverstuiving. Opdamping, typerend door weerstandsverhitting en kathode-verstuiving, typerend RF of DC verstuiving, kan onder bekende omstandigheden worden uitgevoerd, bijvoorbeeld bij een smelttemperatuur van 80 -100° C en een werkdruk van 1 x 10“^ - 1 x 10~^ Pa. Men kan tevens an dere methoden van filmbereiding dan de opdamping en verstuiving toepas-30 sen, maar deze methoden, zoals bijvoorbeeld gravurebekleding en calen-derbekleding geven niet zo gemakkelijk een uniforme dunne film als boven gedefinieerd.

Het substraat dat in het medium van de uitvinding kan worden toegepast is niet bijzonder kritisch, hoewel flexibele substraten, in 35 het bijzonder substraten van polyester, polyimide, polypropeen en andere harsen de voorkeur hebben, gewoonlijk in de vorm van een stuk band.

De dikte van het substraat varieert in een breed traject en ligt bij 83 0 4 4 2 4' Λ - 5 - & voorkeur in liet traject van 5-20 micrometer. De achterkant van het substraat, d.w.z. tegenover het oppervlak dat de magnetische laag draagt, is bij voorkeur een oppervlakteruwheid of hoogte-onregelmatigheid van meer dan 0,05 micrometer (inclusief) uitgedrukt in EMS waarden (wortel 5 gemiddelde vierkanten).

Het magnetische registratiemedium van de uitvinding is bruikbaar voor video, geluids- en andere toepassingen.

Het magnetische registratiemedium van de uitvinding, dat een topbekleding bezit met een monoalkyl amine met een alkylgroep die 10 10-22 koolstof at omen kan bevatten, geeft een aantal voordelen, in het bijzonder een kritisch verminderde dynamische wrijving. Tevens zijn de filmsterkte, de glijbaarheid en het magneetkopcontact sterk verbeterd. Daardoor zijn de loopduur, alsmede de stilstandslevensduur van het magnetische registratiemedium aanzienlijk verminderd, met een minimaal 15 aantal dropouts.

De uitvinding wordt toegelicht door de volgende voorbeelden, die niet beperkend zijn bedoeld.

Voorbeeld

Onder toepassing van een Co-Ni legering met een Co/Ei ge-20 vichtsverhouding van V1 en een Co-Ni-Cr legering met een Co/Ni/Cr gewichtsverhouding van 75/20/5»werd een magnetische laag met een dikte van 0,2 micrometer gevormd op een polyehteen terefthalaat (PET) film met een dikte van 10 micrometer volgens de opdampmethode met schuine invalshoek. De gedeponeerde legeringsfilms worden aangeduid als monsters 25 A0 en BO.

In de opdampmethode met schuine invalshoek was de invalshoek b3 graden ten opzichte van de normaal van de film of het substraat, waarbij de atmosfeer argon en zuurstof bevatte bij deeldrukken van P. = 2 x 10“2 Pa en P = 1 x 10~2 Pa.

Ar 02 .

30 De verkregen magnetische lagen hadden dezelfde samenstellingen als de overeenkomstige legering met uitzondering, dat daar een zuurstof was ingevoerd, en beide hadden een atoomverhouding van 0/(Co + Hi) van 0,2. De lagen bestonden uit samengevloeide, kolomvormige structuur deeltjes die waren gegroeid met een hoek van ongeveer ko graden ten opzichte 35 van de normaal van het hoofdoppervlak van het substraat, waarbij zij zich over de gehele laagdikte uitstrekten en een diameter van 0,01 micrometer hadden.

83 0': ·; 2 h - 6 -

Volgens een Auger elektronen-spectroscopische analyse van de lang met ionenzuivering werd aangetoond dat cobalt (Co) minder dicht bij het oppervlak ligt en zuurstof (O) chemisch is verwisseld en dicht bij het oppervlak een rijk prodüel heeft, hetgeen aanwijst, dat zuur-5 stof, verbonden met de metalen aan het oppervlak van de kolomvormige structuurdeeltjes aanwezig is.

Vervolgens werden toplagen met een dikte van 0,01 micrometer, zoals weergegeven in tabel A, op de magnetische lagen van monsters A0 en B0 gevormd onder toepassing van verschillende organische 10 verbindingen als de verdampingsbron in een atmosfeer met een deeldruk —3 van argon van P^ = k x 10 Pa. De aldus beklede films worden aangeduid als monsters A1 - A11 en B1 - B8.

De monsters werden op verschillende eigenschappen onderzocht. Een in de handel verkrijgbare VTR installatie werd voorzien van elk 15. monster in de vorm van een videoband.

1) Dynamische wrijving

Een monsterband werd vijftigmaal in de VTR installatie rondgedreven. De dynamische wrijvingsöoëfficient ^u van het -monster werd gemeten bij een temperatuur van U0° C en een relatieve vochtigheid van B0%, 20 zowel bij het begin als na vijftig doorgangen.

2) Looptijd.

Een monsterband werd vijftigmaal in de VTR installatie rondgedreven. De grootte van het uitgangssignaal van het monster werd bij 1* MHz, zowel bij het begin als na vijftig doorgangen gemeten. De uit-25 gangsvermindering na vijftig doorgangen werd uitgedrukt in dB.

3) Stilstandslevensduur

De VTR installatie, voorzien .van een monsterband werd in een stilstandsmode gebruikt, waarbij de stilstandslevensduur (uitgedrukt in minuten) van de band werd gemeten tot het stilstaande beeld verdween..

30 *0 Dropout

Een monsterband werd in de reproductiemode gespeeld. Het aantal dropouts werd geteld als het aantal per minuut uitgangssignaalver-lagingen met 26 dB of meer.

De resultaten worden in tabel A weergegeven.

8304424 35 -Το Μ Μ g> C Ö Ö α> c c R .3 .3 .η g» 'd '£ x J4 ϋ .g 4 4 4 :?

g 3 3 £ H H H

Si ω m 0) 0 0 0 | g> l· I ff S? 2* o I « 2 £ £ $

P

SC- oooooooooooo ^.h oootn'a'CMr-rjoinoo os oo'ï'r— r-T—r—^r-ooint"* k ^ Γ- Q ^

rö I

I fi Ό* »— Η ιί H Ö

5 m !!? ‘e t- O O O O · O o-o O O lf) O

S 0 ,0 .p v5 V t- 0Ί VO VO O VO VO VO O T- t-

\ ! Λ Λ Λ Λ Λ Λ A

. Ν ν Μ l· ΜΗ Π Μ C- ώ •η ό aj cö S-rt.MCPQ Ο t- Ο Ο 'T OJ <Ν ^li-f-PibD'Ö »s »ι ·>-λ.λ «ν·*-ν Λ *Ξί ‘ï5'— Ο 00 in CM CM CM (Ν r- γ-* »- 00 00

> W S 0 , , , , ι I , , ι ι I

ο

1 S

01 ft Μ Ο < η η ο οοοο»-νο*ϊοονοοιη . VOOVQOMCMCMr-r-r-r-M'lfl

42 U r A. ** *» ** . Λ <v #< O *> « ' A

jS ·Η 'V, O o' <- O © © O o‘o O O O O

¢3 in K\ Λ E-t !» »

•P

0 03 r Λ :0 o -rt ta ο ιηΟιΓίΟΟΟΓ'-'ΟΜ'ΓΟίΠίΜΐη

*ϊ3 H ^OOOMCMt-r-T-t-i-r-CMCM

§ ·Η <\«v «·-·%'*»*%- *V *v- »j- A **- A, ' α:φ "m 0*0* 0 O 0*0*0* Ο Ο O 0*0

>> o M

Q U P3

M CM

0 £Π 3 o* t a u~

Ξ-Ι (NCN(N(NCNCNCNOO

MC'JBffiECffitEaEOO

a a z zzzzzzoo Z Z r- σν oo p* T- in σι η η ΟΟΡ-(Μ0Μ0Ο0Ο’«3'Μ,'^,0Ο0Ο ^r-azaBaaaaa

KK OM’VOCOOCNM'VDVO

VOCOt— t— r-t— CMCMCMt—t—

UUUUUUUUUUU

0 xi 0 _ ra o

•Η I

f! H

0 ^ZZZZZZZZZ Z Ϊ 5 β 60

SjO Ö ' 3 gj 0 .

SHU

bo bO bO - bO

SC SS

g S M 3 M

| :h 33

.5 Η Η Η H

S 0)0) 0> 0)

'g bO bD bO bO

% <ü <1) 0) 0) | > > > >

O

' . — ’" v g'TT o o o o o o o o ' o

g.g OOLD-'S'CMCMM'VOO

p,g OM'T'-r-t—t—T— ΡΟΓ"· O 'v. »- fi ^

Q

-Ö I

I ö

HiÖpl'dS T- o o o o o o o in ‘rf f? Si’j'ö V CM CO 10 co CO CO Ό *- CQ M J> P 'S- ΛΛΛΛΛΛ

. O r- r- CM t— O

m ***·*·*-«»-.

| bOH O 00 CM CM ’ CM CM CM CM 00

CtsDÖÖ r— I I II I I I I

•rt Ö Cd CÖ ^ | a ·η to a £9 !h h -P bed be <D <D ·Η ·Η --- Η > Ό 2 03 Ο > Ö

a <D

ϊ ό 0* oOi-T-comrovoin >— bO H VOCOCMCMr-r-r-i-cn .a s **n*v-*>^ <*»*-·> C-H £ o ooooooooo h £ a s o <U ·Η CT\

P M

CÖ ? "

sri P

<u a o*H ininor-comminin

CO ü "TCMCMr- r— t— τ— τ-CM

•Η ·Η ö <V- ^ ^ 0^ 0^ 0- f%~ — Λ

It! ‘bD 0 0-0 00 0.0 0 0 a :<u <d !» o pq O o ss SP (M CM CM CM CM CM o 3 (ΜΚΕΚΠΚΚΟ h sczzzzzzu p) iSr-onr^tncnm o r» cm cm ro noM’M’n E-1 *— SE SE SC CS ' SE SS Si

JB 0^0 CO CM M* CO

00 *— t— t— r— CM CM r—

ÜUÜUOUUU

0 i-i

U

o J, . ------- a £.......

O K

CO I

•rl O

-Pu <u

ö bO bD tö cö cö S H

o T- cm cn m<.: in co r* oo

Jh CQCQCQmmffl««PQ

0)

P

co Ö 83 0 4^4 2¾__ - 9 -

De gegevens in tabel A tonen aan, dat de alkyl amine toplaag van de onderhavige uitvinding een verbeterde kwaliteit ten opzichte van de bekende -toplagen vertoont en dat het aantal koolstofatomen in de alkylgroep kritisch is.

8304424 -___________

Claims

1. Magnetisch, registratiemedium, omvattende een substraat, een continue, dunne magnetische laag op de substraat, alsmede een op de magnetische laag gevormde toplaag met het kenmerk, dat de toplaag bestaat uit een verbinding met de formule :

5. RNH2 waarin R een alkylgroep met 10-22 koolstofatomen is.

2. Medium volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat R een rechte alkylgroep is.

3. Medium volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de alkylgroep on-10 gesubstitueerd is. k. Medium volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat R wordt ge kozen uit ongesubstitueerde, rechte alkylgroepen met 12-22 koolstof-atomen.

5· Medium volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de toplaag 15 door opdampen of verstuiven wordt aangebracht.

6. Medium volgens conclusie 1 of 5 met het kenmerk, dat de top laag een dikte heeft van niet meer dan 0,3 micrometer.

7· Medium volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de magnetische laag uit cobalt bestaat en naar keuze tenminste een van van de elemen-20 ten nikkel, chroom en zuurstof bevat.

8. Medium volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de magnetische laag nikkel bevat en de gewichtsverhouding van cobalt tot nikkel tenminste 1,5 is.

9. Medium volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de magnetische 25 laag chroom bevat en de gewichtsverhouding van chroom tot cobalt varieert van 0,01 tot 0,1.

10. Medium volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de magnetische laag verder chroom bevat en de gewichtsverhouding van chroom tot de som van cobalt en nikkel varieert van 0,001 tot 0,1.

11. Medium volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de magnetische laag zuurstof bevat en de atoomverhouding van zuurstof tot cobalt niet hoger is dan 0,1*5·

12. Medium volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de magnetische laag verder zuurstof bevat en de atoomverhouding van zuurstof tot de 35 som van cobalt en nikkel niet groter is dan 0,1*5· 8304424 - 11 - «

13. Medium volgens conclusie 1 of T met het kenmerk, dat de mag netische laag bestaat uit een samenvloeiing van deeltjes met kolomvormige structuur die hellend ten opzichte van de normaal op de substraat zijn georiënteerd.

14. Medium volgens conclusie 13 met het kenmerk, dat de magne tische laag een dikte van 0,05 ? 0,5 micrometer heeft. 8 3 0 Λ 2 4 _____A