Úvod
Magnetické záznamové materiály se týkají použití magnetických vlastností a magnetických efektů pro vstup (zápis), záznam, ukládání a výstup (čtení) obrázků,
digitální a další informace o magnetických materiálech. Dělí se na materiály magnetických záznamových médií a materiály magnetických hlav. První doplňuje především funkce záznamu a ukládání informací, zatímco druhý doplňuje především funkce zápisu a čtení informací.
Ve fyzice se tyto produkty nazývají magnetická záznamová média (magnetický prášek je považován pouze za magnetický záznamový materiál). Ve struktuře spotřeby těchto produktů tvoří největší podíl páska (viz tabulka). Magnetický záznam se vyznačuje vysokou hustotou záznamu, stabilitou a spolehlivostí, opakovaným použitím, proměnlivou časovou základnou, širokým frekvenčním rozsahem záznamu a vysokou rychlostí zápisu a čtení informací. Je široce používán ve vysílání, filmu, televizi, vzdělávání, lékařské péči, automatickém řízení, geologickém průzkumu, elektronické výpočetní technice, vojenství, letectví a každodenním životě.
Historický vývoj
Prototyp magnetické pásky se objevil již v roce 1857. Tehdy se používala ocelová páska o šířce 3mm a tloušťce 0,05mm. V roce 1898 vynalezl Dán W. Pearson praktický magnetický záznamník. Jako záznamový materiál byl použit drát z uhlíkové oceli o průměru 1 mm. Po neustálém zdokonalování se v roce 1907 objevil stejnosměrný stroj se zkreslením, který položil základ pro všestranný vývoj technologie magnetického záznamu. S rozvojem vědy a techniky a elektronického průmyslu se technologie a zařízení magnetického záznamu neustále zdokonalují a odpovídajícím způsobem se vyvíjejí také magnetické záznamové materiály. V roce 1928 Němec J.A. O'Neill poprvé vyrobil papírovou pásku s rychlostí 76,2 cm/s. Od té doby se páska začala prakticky používat. Poté, co Kenzo Nagai v roce 1938 vynalezl metodu střídavého předpětí, byla technologie magnetického záznamu dále rozvíjena, do hry se dostal výkon pásku a efekt se výrazně zlepšil. Během druhé světové války evropské a americké země tajně studovaly technologii magnetického záznamu pro vojenské potřeby a udělaly velký pokrok. Objevily se nové technologie a zařízení, jako jsou prstencové magnetické hlavy a metody ovlivnění střídavým proudem. V roce 1947 vyrobil M. Kanlas v USA γ-Fe2O3, který poskytl širokou škálu materiálových zdrojů pro přípravu různých záznamových materiálů a dodnes se používá k výrobě různých typů magnetických prášků oxidu železa. Japonská společnost Tokyo Telecommunications Industry Corporation (nyní Sony Corporation) a japonská společnost Tohoku Metal Corporation úspěšně vyvinuly páskové jednotky a pásky na bázi plastových pásek v roce 1950 a 1952. V roce 1953 Reeves Brothers ve Spojených státech úspěšně vyvinuli pásku na bázi polyesterové pásky, která se stále používá ve velkém měřítku. V roce 1963 se zároveň zrodila magnetofonová kazeta nizozemské firmy Philips, která způsobila zásadní změnu technologie a vyvinula se až k nahrávání videa. V roce 1960 vynalezl Shunichi Iwato z Japonska kovový magnetický prášek. V roce 1966 vyvinula americká společnost DuPont magnetický prášek CrO2. V roce 1970 Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) uvedla na trh magnetický prášek Co-γ-Fe2O3. Ve stejném roce byla přijata 1,9 cm (0,75 palce) videopáska používaná ve videorekordéru U-matic, kterou společně vyrobily japonské Sony, Matsushita Electric Works a Shengli Company. Vyrobeno z tohoto druhu magnetického prášku. V letech 1973 a 1974 Japonsko vyrobilo nové magnetické prášky potažené kobaltem pod obchodními názvy Avilyn a Beridox. Současně se stále objevují digitální záznamové materiály. V letech 1956 a 1972 používala společnost International Business Machines Corporation (IBM) pevné disky a diskety jako externí úložné materiály do počítačů a mikropočítačů. Objevení se magnetooptických disků na počátku 70. let a videorekordérů a videokazet vyrobených společnostmi Sony a Shengli Company of Japan v letech 1975 a 1976 přinesly nový vývoj v technologii magnetického záznamu. Od 80. let 20. století přinesl vznik nových materiálů, jako jsou napařované filmové pásky a kovové pásky pro pulzní kódovou modulaci (PCM), kolmý záznam a další nové technologie, aplikaci magnetických záznamových materiálů do nové fáze.
Historie vývoje magnetických záznamových materiálů v Číně je poměrně krátká. V 60. letech 20. století byl vyvinut kyselý způsob jehlovitého magnetického prášku γ-Fe2O3. V 70. letech 20. století byly postupně vyvinuty magnetický prášek alkalické metody, magnetický prášek γ-Fe2O3 potažený kobaltem a další modifikované magnetické prášky γ-Fe2O3. Průmyslovou výrobou magnetických záznamových materiálů se zabývá více než 100 výrobců.
Výrobní proces
①Magnetická pasta (hlavními složkami jsou magnetický prášek, lepidlo, různé přísady a organická rozpouštědla atd.) je rovnoměrně potažena na polyesterovém nebo kovovém nosiči, je vyrobena z nespojitého potahového materiálu, známého také jako potahový filmový materiál. Jedná se o typ magnetického záznamového materiálu s největším výkonem, nejuniverzálnější a nejvyspělejší technologií, jako jsou videokazety. ②Tenkovrstvý kontinuální materiál vyrobený přímým odpařováním magnetického materiálu na nosiči technologií vakuového potahování, také známý jako kontinuální tenký filmový materiál, jako je mikropotažená páska, která se objevila na počátku 80. let.
Záznamový formulář
①Podélný magnetický záznamový materiál, směr magnetizace signálu zaznamenaný na povrchu magnetické vrstvy je v souladu se směrem pohybu záznamového materiálu, jako je videopáska. ②Příčné magnetické záznamové materiály, směr magnetizace signálu zaznamenaný na povrchu magnetické vrstvy je kolmý nebo blízký směru pohybu záznamového materiálu, jako jsou videokazety. ③Svislé magnetické záznamové materiály, kde směr magnetizace signálu zaznamenaný na povrchu magnetické vrstvy je kolmý k povrchu záznamového materiálu, jako jsou magnetooptické disky.
Hlavní výkon
First of all, it is the physical and mechanical performance, which mainly refers to the shape, geometric size and mechanical strength of the magnetic recording material. The second is the magnetic properties, which mainly include: ①Residual magnetic induction Br, which refers to the material's saturation magnetization, and then cancels the residual magnetic induction of the magnetization field strength, referred to as residual magnetization. The Br is high, the sensitivity of the material is high, and the output signal is large. ②The coercivity Hc refers to the strength of the magnetic field needed to eliminate the residual magnetism of the material. The higher the Hc, the more conducive to high-frequency recording, as long as the demagnetization is not difficult. ③The squareness ratio refers to the ratio of the maximum residual magnetic induction intensity Brm to the saturation magnetic induction intensity Bm, namely Brm/Bm , It shows the rectangularity of the material. The ratio is large, and high-quality records are expected. The third is electrical performance, and its indicators vary depending on the application. The recorded electrical performance indicators include the best bias, sensitivity, distortion rate, signal-to-noise ratio, maximum output level, copy effect, degaussing degree, etc.
Klasifikace
Magnetické záznamové materiály se podle morfologie dělí na zrnité a spojité tenkovrstvé materiály a podle vlastností na kovové materiály a nekovové materiály. Široce používaná magnetická záznamová média jsou materiály řady γ-Fe2O3, kromě materiálů řady CrO2, řady Fe-Co a řady Co-Cr. Mezi materiály magnetických hlav patří především řada Mn-Zn a ferit řady Ni-Zn, řada Fe-Al, řada Ni-Fe-Nb a slitinové materiály řady Fe-Al-Si.
Vývojový trend
The development of magnetic recording materials to the present, the recording wavelength has been shortened from the original 1000μm to less than 1μm, and the Hc has been increased from 102Oe to more than 103Oe. The most widely used materials are oxide magnetic powder (mainly γ-Fe2O3, CrO2 and cobalt-coated magnetic powder) and alloy magnetic powder. In the past 20 years, the following three approaches have been used to improve material properties to meet the requirements of high-density recording: ①Seek to improve magnetic anisotropy, such as the use of ultrafine particles, high-axis ratio needle-shaped magnetic powder, CrO2 and cobalt-coated magnetic powder, and Hc>1000Oe Alloy magnetic powder and other new materials. ②Thinning the magnetic layer and improving the coating technology to increase Hc to achieve high-density recording. Two methods are often used to remove oxygen and omit the adhesive. The former uses metal powder to replace oxides, while the latter is made into thin films. The alloy film is the result of the combined use of these two methods. ③ Make a fundamental improvement from the recording principle and recording mode. At present, when the density is increased in general longitudinal recording, the generated demagnetizing field can reduce the signal and generate the vertical component. Although this shortcoming can be overcome by increasing Hc and thinning the magnetic layer, there are certain limits. Therefore, the perpendicular recording material appeared, and the demagnetizing field generated by it tends to zero as the density increases. And perpendicular recording does not require very high Hc and very thin materials. Effectively overcome the Achilles heel of vertical recording in high-density recording. Perpendicular recording requires the material to have uniaxial anisotropy perpendicular to the surface of the magnetic layer. Since 1975, the Co-Cr vertical film and later Co-Cr and Ni-Fe double-layer films successfully developed by Shunichi Iwasaki of Japan are new materials that can adapt to vertical recording. In 1977, Shunichi Iwato announced the achievement of a linear density of 7.9 kilobits per centimeter (20 kilobits per inch), while the linear density of hard disks is only 5.9 kilobits per centimeter (15 kilobits per inch). Japan’s Toshiba Corporation has produced 8.9cm (3.5in) vertical floppy disks, and recently developed barium ferrite vertical magnetized video tapes. The magnetic powder used is hexagonal tabular barium ferrite ultrafine particles, and the recording density is twice higher than that of ordinary video tapes. Especially in short-wavelength recording, its characteristics are better than metal tape. Perpendicular magnetic recording and new types of perpendicular magnetic recording materials will have broad development prospects in the future high-density recording.