Файл: Авилов Г.В. Изготовление магнитных лент для кинематографии.pdf

Когда реакция окончена, выпавший осадок Fe 2 0 3 - H 2 0 промывают и сушат. После сушки его прокаливают при температуре 180°С для удаления воды кристаллизации, при этом пигмент переходит в немагнитную модификацию aFe2 03 по уравнению:

мая ярославским заводом «Победа рабочих» для изго­ товления масляных эмалей и лаков, вполне пригодна для получения ферромагнитного порошка.

рость осаждения влияют на размер получаемых частиц. На рис. 10 показана типичная диаграмма распределения размеров частиц игольчатой окиси железа, представлен­ ная в работе Дж . X. Хатчингса [171]. Чем меньше по раз­ меру и более однородны частицы yFe2 03 , тем ниже будет фоновой шум ленты, хотя существует предел минималь­ ного размена приблизительно 300 Â для yFe2 03 и 150 À для феррита кобальта. Затем производят восстановление.

По данным Н. И. Еремина [54], восстановление можно проводить светильным газом при 500—550° С, водородом

30

и водяным газом при 300—400° С, аммиаком при 600° С, а также продуктами неполного сгорания керосина неко­

При восстановлении окиси железа водородом происходит кристаллохимическое превращение, связанное с разруше­ нием старой и образованием новой кристаллической ре­ шетки.

В. А. Ройтер [140] с сотрудниками, рассматривая взаи­ модействие восстановителя — водорода с Fe2Ö3 , считают наиболее вероятной в качестве элементарного акта реак­ цию:

Fe2 03 + Н 2 2FeO® + Н 2 0 ,

где FeO © — молекулы активной закиси железа, не обра­ зовавшие еще кристаллической решетки закиси железа, сейчас же вступают с соединениями Fe203 в реакцию, об­

его до FeO®, а последнее, войдя таким образом в контакт

31

мя восстановления не изменяется, поэтому в конечном виде ферромагнитная частица остается игольчатой формы.

К сожалению, эта игольчатая окись железа Fe3 04 име­ ет те же недостатки, что и Fe3 04 кубической формы, т. е.

Рис. 11. Водородная прокалочная печь периодического действия

ее очень трудно стирать. Поэтому путем окисления воз­ духом ее переводят в •уРегОз в точности так же, как при получении ѵ ^ гОз кубической формы. Окисление идет по уравнению:

2Fe3 04 ^ L 0 4 3T Fe2 03 -

250° С

Многие исследователи считают, что процессы в крис­ талле при окислении довольно сложны. Так, кислородные ионы остаются плотно упакованными на своих местах и только имеет место обеднение железными ионами.

7.Сравнение окисей железа уРегОз, имеющих кристаллы кубической и игольчатой формы

На фотографиях (рис. 12) видно различие форм кристал­ лов. С магнитной точки зрения две формы окиси железа имеют совсем различные характеристики (рис. 13), Из ри-

32

всех направлениях, в то время как для уРег0 3 с иголь­ чатой формой кристалла (восстановленного) магнитные свойства больше в направлении большей оси кристаллов. Если такие частицы порошка сориентировать в слое лен­ ты в направлении записи, то коэффициент размагничи­ вания ленты будет ничтожно мал, а петля гистерезиса будет приближаться к прямоугольной.

Заметим, что ориентация частиц ферропорошка в слое магнитной ленты зависит не только от конструкции при­ бора для ориентации, но и от способа диспергирования порошка и состава суспензии.

Улучшение порошковых носителей магнитной записи за счет ориентации порошка в слое привело А. Ловики и У. Р. Дерио [86] к мысли о целесообразности ориентации кристаллов во время нанесения ферромагнитной суспен­ зии на основу при производстве магнитных лент. Экспе­ риментально авторы проводили это следующим образом: пленка проходила перед электромагнитом сразу после нанесения магнитного слоя на основу так, что в момент намагничивания кристаллов суспензия еще не была высу­ шенной. Эксперимент проводился с yFe2Oz кубической и игольчатой формы кристаллов, результат его можно пред­ ставить в виде табл. 4.

8.Рентгеновское исследование ферромагнитных порошков

Рентгенографическое исследование ферромагнитных по­ рошков производилось на установке УРС-50И с регистра­ цией рассеянного рентгеновского излучения при помощи счетчика Гейгера с автоматической записью.

Исследуемый ферропорошок помещали в лунку на вращающемся диске и облучали рентгеновскими лучами. Поток рентгеновских лучей регистрировался счетчиком Гейгера, соединенным с интегрирующим устройством, ко­ торое, интегрируя количество проходящих частиц, дает импульсы на потенциометр, записывающий кривые интен­ сивности.

Проведенные исследования структуры магнитных ферропорошков НИКФИ-10, НИКФИ-12 и Sonocolor позво­ лили гюлучить кривые интенсивности (рис. 14), которые показали, что минимумы и максимумы этих кривых со­ ответствуют веществам с различными межплоскостными

расстояниями, выраженными в Â (ангстремах). Величи­ ны межплоскостных расстояний, полученные из величин углов, определяют по таблицам пересчета [69], под кото­ рыми отражался пучок рентгеновских лучей, говорят о характере решетки кристаллов.

1.53Â

I нтФИ-п

73 63 55 51 57 53 № 45 M 37 33 13 15

Рис. 14. Рентгенограммы ферромагнитных порошков. Межплоскост­ ные расстояния на рентгенограмме выражены в ангстремах

Линии с межплоскостными расстояниями 1.603À; 1.702Â, 2.095Â; 2.53Â; 2,95Â хорошо заметны на всех трех рентгенограммах и соответствуют типичной шпинели (или магнитной окиси железа у Р е 2 0 3 ) , имеющей такую же структуру.

36

Линии с межплоскостными расстояниями 2.53Â и 2.65Â отвечают обычной окиси железа у р е 2 0 3 . Наиболее интенсивной является линия 2.65Â, по которой можно су­ дить о количестве у-окиси, присутствующей в исследуе­ мых порошках.

9. Электронно-микроскопическое исследование ферромагнитных порошков

Форма и размер частиц магнитного порошка имеют боль­ шое значение.

Намагниченность частиц тем больше, чем больше от­ ношение длины частицы к ее поперечному сечению. Это означает, что остаточная индукция в направлении длин­ ной оси частицы оказывается значительно большей, чем в поперечном направлении, и позволяет достигнуть уве­ личения чувствительности магнитного слоя ленты.

Микрофотографии порошков, полученные под элект­ ронным микроскопом (см. рис. 12), показывают, что по­ рошок а — имеет кубическую форму, а порошок б — игольчатую форму кристаллов.

Использование для изготовления магнитных носите­ лей звука игольчатых порошков с применением операции ориентации порошка в магнитном слое позволяет значи­ тельно увеличить электроакустические показатели по сравнению с показателями магнитных порошков, имею­ щих также игольчатую форму и одинаковые исходные магнитные показатели.

10.Дисперсность ферромагнитных порошков

Степень дисперсности ферромагнитного порошка служит важным фактором в оценке его качества. При исследова­ нии порошков обычно интересуются их степенью дисперс­ ности и характером распределения частиц по их разме­ рам. Зная это распределение, можно ответить на основные вопросы дисперсионного анализа: какова полидисперс­ ность системы; какого размера частиц больше; каково процентное содержание порошка в заданных интервалах радиусов частиц, т. е. каков его фракционный (гра­ витационный) состав. Так, степень дисперсности порош-

37

ка влияет на качество рабочего слоя магнитной ленты. Частицы ферромагнитного порощка способны адсорбиро­ вать на своей поверхности известное количество связую­ щего вещества, в среде которого они находятся. Чем боль­ ше поверхность соприкосновения ферропорошка с плен­ кообразующим веществом суспензии, тем больше адгезия между ними.

Характер поверхности частиц ферромагнитного по­ рошка оказывает значительное влияние на многие свой­ ства порошка и на процесс перетира его со связующим веществом.

Величина внешней и внутренней поверхности для син­ тетической окиси железа равна 11—12 м2/г. С изменением размера частиц и увеличением их общей поверхности уве­ личиваются тиксотропные свойства суспензии.

Так как поверхность ферропорошка растет при умень­ шении его дисперсности очень быстро, то тонкодисперс­ ные частицы удерживаются в лаковых пленках силами значительно большими, чем грубодисперсные. Вследствие этого ферромагнитный лаковый слой, содержащий тонко­ дисперсный ферропорошок, обладает повышенной проч­ ностью и твердостью. Кроме этого, ферромагнитный поро­

тем больше его коэрцитивная сила. Магнитная же лента, имеющая повышенную коэрцитивную силу, меньше под­ вержена саморазмагничиванию во времени и при толчках и имеет ничтожный копирэффект. Однако даже ферро­ магнитный порошок одного типа никогда не бывает изодисперсным и содержит частицы различного размера, т. е. является полидисперсным.

Разработке методов определения дисперсного соста­ ва ферромагнитного порошка посвящено много работ, но разработать быстрый, удобный и точный метод определе­ ния дисперсного состава ферромагнитного порошка до сих пор не удалось. Дисперсность магнитных порошков определяли при помощи седиментометрических стеклян­ ных весов Фигуровского. Используя весовой метод седиментометрического анализа, можно на основании класси­ ческого уравнения Стокса вычислить размеры частиц, выпадающих из суспензии в любой момент опыта.

Таким путем исследовалась полидисперсность магнит­ ных порошков, получаемых при осаждении соли железа содой в присутствии окислителя (порошка 12), но с до-

38