Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

Так как ион хлора в меньшей степени сорбируется поверхностью частиц образующегося пигмента и менее прочно связан с ней, чем двухвалентный ион SO®+, при последующей обработке частица менее подвержена изменениям формы. В работе [135] показана воз­ можность получения пигмента с применением хлористых солей железа. Изменяя pH среды, температуру реакции и концентрацию исходных материалов, удалось разработать пигменты с преимуще­ ственными размерами частиц 0,2—0,3; 0,4—0,5 и 0,6—0,7 мкм.

Кроме того, было показано, что применение в качестве осадителя едкого натра вместо аммиака способствует уменьшению размера частиц, а использование соды увеличивает их неоднородность.

Начало 70-х годов ознаменовалось большими успехами в области магнитной видеозаписи. Появились высококачественные аппараты для профессиональной и любительской видеозаписи. Однако реша­ ющее влияние на качество видеозаписи по-прежнему оказывает магнитная лента.

В настоящее время почти исчерпаны возможности получения магнитных лент на у-окиси железа со свойствами лучшимц, чем свойства так называемых малошумных лент, выпускаемых передо­ выми зарубежными фирмами. Вместе с тем дальнейшее улучшение качества магнитной записи возможно не только за счет совершенство­ вания порошков у-окиси железа, но и за счет создания порошков из других материалов. Первый путь заключается в получении иголь­ чатого порошка у-окиси железа и введении в него присадки кобальта, что позволяет увеличить коэрцитивную силу и остаточную намагни­ ченность. Уже разработана технология обработки а-окиси железа кобальтом без нарушения игольчатой формы частиц порошка п их размеров [143, 144]. Магнитные ленты, изготовленные на таких порошках, с успехом могут быть использованы для видеозаписи, кассетных магнитофонов и в других случаях, когда требуется высо­ кая разрешающая способность и низкий уровень шума.

Появилось много исследований по изысканию новых ферромаг­ нитных материалов, способных удовлетворить высокие требования, предъявляемые к магнитным свойствам и рабочим характеристикам магнитных лент. Одним из таких наиболее перспективных материа­ лов является порошок модифицированной двуокиси хрома.

Первые магнитные ленты, порошковым материалом для рабочих

и видеозапись, но уже через год их стали применять для звукоза­ писывающих кассетных магнитофонов. Порошок двуокиси хрома, используемый для изготовления рабочих слоев таких лент, пред­ ставляет собой черный окисел с рутильной структурой, имеющий относительно хорошую электропроводность [20, 145]. Средняя длина частиц порошка 0,5 мкм. При сравнительно больших длинах волн записи намагниченность лент, в которых использовали порошок двуокиси хрома, превышает намагниченность лент с рабочим слоем из порошка y-Fe2Og. Копирэффект у лент с рабочим слоем из Сг02 меньше, чем у самых хороших лент с рабочим слоем из y-Fe20 3.

171

Хорошие характеристики лент, содержащих Сг02, позволяют использовать их в кассетных магнитофонах, работающих на скорости 4,76 см/с, тогда как ленты с y-Fe20 3 дают такие же качественные показатели на скорости 19,05 см/с.

Уже с 1970 г. серийно выпускают магнитные ленты для звуко­ записи с рабочим слоем из двуокиси хрома. Указывают [146], что важнейшее достоинство такой ленты — малый модуляционный шум записи сигналов с малой длиной волны. Качество воспроизводимого звука при скорости 4,76 см/с не уступает качеству воспроизведения хорошей граммофонной записи или записи на магнитофонах с боль­ шой скоростью движения ленты. Интересное сопоставление характе­ ристик порошков у-окиси железа и двуокиси хрома и изготовленных на них магнитных лент приведено в работе [147]. Остаточная намаг­ ниченность насыщения порошка двуокиси хрома на 30% выше, размер частиц такой же, как у частиц у-окиси железа, однако отно­ шение длины к толщине больше. Частицы монокристалличны, не имеют пор и не образуют дендритов. Структура порошка двуокиси хрома тетрагональна, причем тетрагональная ось параллельна длине иглы. Коэффициент прямоугольности петли гистерезиса лент, содержащих у-окись железа обычно составляет 0,75, в то время как у лент с двуокисью хрома он достигает 0,9 (в поле 120 кА/м) [148].

В одном из последних японских патентов [149] описан способ изготовления магнитного порошка из двуокиси хрома для различ­ ного рода носителей магнитной записи. По одной из рекомендуемых

со скоростью 10 °С/ч. При этой температуре порошок опять выдер­ живают 36 ч, после чего охлаждают.

Можно было бы привести значительное число литературных ис­ точников, свидетельствующих о перспективности порошкового мате­ риала из двуокиси хрома, особенно модифицированной различными добавками [150—155]. Ограничившись приведенным, отметим, что основные преимущества лент, изготовленных с двуокисью хрома, заключаются в большой отдаче и повышенной чувствительности на коротких волнах записи, что особенно важно при использовании ленты на малых скоростях ее движения в аппаратах записи и вос­ произведения сигналов.

Существует два способа получения порошка двуокиси хрома [156]: разложение хромового ангидрида в условиях повышенного давления кислорода и окисление моногидрата окиси хрома СгООН. Поскольку процесс разложения хромового ангидрида осложняется тем, что на одной из ступеней этого процесса происходит экзотерми­ ческая реакция, вызывающая повышение температуры порошка, его свойства плохо воспроизводятся. Повышение температуры может

172

также сказываться на форме и размерах частиц порошка. Большое влияние на свойства порошка оказывают добавки и примеси, присут­ ствующие в исходном ангидриде. Однако этот способ значительно проще второго.

В одной из недавних отечественных работ [20] рассмотрена двуокись хрома, модифицированная теллуром и оловом, наряду с «чистой» двуокисью хрома. Порошок двуокиси хрома получали разложением хромового ангидрида. После промывки и высушивания получался черный порошок плотностью 4,8 г/см3, составу которого авторы приписывают формулу Сг^Ме^О.,, где для указанных добавок Me-Te001Sn0i001, т. е. Cr0j989Te0 0iSt0,001O2, что соответствует содержанию (в вес. %): Сг — 60,63; Те — 1,49; Sn — 0,138.

Ниже приведены магнитные свойства чистой и модифицирован-

Из приведенных данных видно, что чистая двуокись хрома обла­ дает низкой коэрцитивной силой резко возрастающей при модифи­ кации.

Электронно-микроскопические снимки и петли гистерезиса тех же препаратов свидетельствуют о больших размерах и неправильной форме частиц чистой двуокиси хрома. При введении же теллура и олова размер частиц уменьшается и они приобретают правильную игольчатую форму, а петля гистерезиса становится более прямоуголь­ ной. Игольчатая форма частиц обеспечивает в дальнейшем возмож­ ность их ориентации в рабочем слое ленты так, чтобы направление их длинных осей совпадало с направлением записи, что снижает влия­ ние на остаточную намагниченность игольчатых частиц внутренних размагничивающих полей. Этот эффект особо проявляется в случае порошков модифицированной двуокиси хрома, в которой соотноше­ ние длинной и короткой осей частиц достигает 15 : 1. Четко выражен­ ная игольчатая форма частиц в значительной степени обеспечивает прямоугольность петли гистерезиса, что приводит к увеличению остаточной намагниченности и приближает ее к максимальной. Кроме того, большие значения коэрцитивной силы и остаточной намагниченности порошка модифицированной двуокиси хрома улуч­ шают разрешающую способность и чувствительность магнитных лент [157].

Магнитная лента с рабочим слоем, содержащим двуокись хрома,

173

температуры снижается коэрцитивная сила и остаточная намагничен­ ность. Начальная магнитная восприимчивость порошка до 90 °С изме­ няется мало, затем несколько возрастает, а при 120 °С резко падает |20]. Такая температурная зависимость магнитных свойств должна при­ вести к снижению уровня сигнала, воспроизводимого при высокой температуре, однако это вряд ли может иметь практическое значение, так как температура эксплуатации магнитных лент обычно не пре­ вышает 70 °С, что связано с повышенной деформацией основы при более высоких температурах.

Большим достоинством порошка двуокиси хрома является то, что в процессе приготовления его суспензии в растворе полимера не тре­ буется изменения существующей технологии. Малое удельное сопро­ тивление порошка обеспечивает относительно низкое поверхностное электрическое сопротивление лент, изготовленных с его использо­ ванием (ІО5 по сравнению с 108—ІО9 Ом/см2 у лент с у-окисью же­ леза), что снижает их электризуемость.

4.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗООКИСНОГО ПИГМЕНТА

Железоокисными называют пигменты, окраска которых обусловлена присутствием в них одного из окислов железа. Железо с кислородом воздуха образует ряд окислов: закись FeO, окись FeaOg, закись-окись Fe30 4, гидрат закиси FeO-H20 и гидрат окиси Fe20 3-n H 20. Почти все соединения железа окрашены. Желтые железоокисные пигменты являются гидратами окиси железа, крас­ ные — окисью железа, черные — закисью-окисью железа, а корич­ невые — гидратированной окисью железа [158].

Исходным материалом для изготовления магнитных порошков служит кристаллический моногидрат окиси железа FeOOH. Возможны четыре модификации этого гидрата:

1) Модификация а -FeOOH известна как минерал гетит, кристал­ лизующийся в ромбической системе с константами кристаллической решетки: а — 4,65 А; Ъ = 10,02 Â; с = 3,04 А. Обезвоживание при температуре выше 200 °С приводит к образованию a-Fe20 3. В кри­ сталлической решетке гетита отсутствуют молекулы воды, имеются лишь ионы Fe+ и ОН". В его элементарной ячейке содержатся две молекулы a-FeOOH. Гетит способен прочно адсорбировать определенное число молекул воды без изменения кристаллической решетки.

2) Модификация ß- FeOOH — кристаллическое вещество золо­ тисто-желтого цвета, получаемое при гидролизе гидроксихлорида или хлорида трехвалентного железа. Кристаллическая форма пред­ ставляет собой ромбы с оконстантами кристаллографической решетки: а = 5,28 Â; Ъ = 10,24 А; с = 3,34 Â. При обезвоживании переходит

вмагнитную y-Fe20 3.

3)Модификация у-FeOOH известна как минерал лепидокрокит. Кристаллизуется во виде ромбов с константами кристаллической решетки: а = 3,88 А; Ь = 12,54 Â; с = 3,07 Â. При обезвоживании нагреванием выше 350 °С переходит в магнитную y-Fe20 3.

174