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磁記錄材料magnetic recording material

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
在信息記錄材料工業(yè)中，指以磁化的形式實(shí)現(xiàn)記錄、還原和貯存聲音、圖像、數(shù)碼等信息的記錄材料，由磁粉制成的磁性層和承載它的支持體組成。例如：用于各種錄音裝置的磁帶，用于外存貯器的磁盤、磁性卡片，以及用于電子計(jì)算機(jī)和大容量電視廣播或家用電視的磁光盤等（見彩圖）。

各種磁記錄材料

在物理學(xué)中將這些產(chǎn)品稱為磁記錄介質(zhì)(只認(rèn)為磁粉是磁記錄材料)。在這些產(chǎn)品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，以錄音磁帶所占的比例最大（見表）。磁記錄具有記錄密度高，穩(wěn)定可靠，可反復(fù)使用，時(shí)間基準(zhǔn)可變，可記錄的頻率范圍寬，信息寫入、讀出速度快等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于廣播、 電影、 電視、教育、醫(yī)療、自動(dòng)控制、地質(zhì)勘探、電子計(jì)算技術(shù)、軍事、航天及日常生活等方面。

圖

　　沿革 　早在1857年就出現(xiàn)了錄音機(jī)的雛形，當(dāng)時(shí)所用的是3mm寬、0.05mm厚的鋼帶。1898年，丹麥人W.浦耳生發(fā)明了可供實(shí)用的磁錄機(jī)，所用的記錄材料是直徑為1mm的碳鋼絲。經(jīng)過不斷改進(jìn)，1907年出現(xiàn)了直流偏磁錄音機(jī)，為磁記錄技術(shù)的全面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)和電子工業(yè)的發(fā)展，磁記錄技術(shù)和設(shè)備不斷完善，磁記錄材料也得到了相應(yīng)發(fā)展。1928年，德國(guó)人J.A.歐尼爾首次制成紙基磁帶，帶速為76.2cm/s。從此磁帶進(jìn)入實(shí)用化。1938年日本永井健三發(fā)明了交流偏磁法以后，磁記錄技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，磁帶性能得到發(fā)揮，錄音效果明顯提高。第二次世界大戰(zhàn)期間，歐美各國(guó)出于軍事需要，秘密研究磁記錄技術(shù)并取得了很大進(jìn)展，出現(xiàn)了環(huán)形磁頭、超聲波交流偏磁法等新技術(shù)和器件。1947年美國(guó)M.坎拉斯制成γ-Fe2O3，為制備各種記錄材料提供了廣泛的材料來源，至今仍用于制造各種類型的氧化鐵磁粉。日本東京通信工業(yè)公司(即現(xiàn)在的索尼公司)和日本東北金屬公司分別于1950年和1952年研制成功磁帶錄音機(jī)和塑料帶基磁帶。1953年，美國(guó)里夫斯兄弟公司研制成功聚酯帶基磁帶，這種磁帶目前仍在大量使用。1963年，荷蘭菲利浦公司的盒式錄音機(jī)和盒式錄音帶同時(shí)誕生，使錄音技術(shù)產(chǎn)生了根本變革，并由聲頻向視頻記錄發(fā)展。1960年，日本的巖畸俊一發(fā)明了金屬磁粉。1966年，美國(guó)杜邦公司研制成CrO2磁粉。1970年，美國(guó)明尼蘇達(dá)礦業(yè)和制造公司(3M)推出Co-γ-Fe2O3磁粉，同年由日本索尼、松下電工和勝利公司聯(lián)合制成的 U-matic錄像機(jī)所用的 1.9cm(0.75in)錄像帶，就是采用這種磁粉制成的。1973和1974年日本制成商品名為 Avilyn和Beridox的新型包鈷磁粉。 與此同時(shí)， 數(shù)碼記錄材料不斷涌現(xiàn)。1956和1972年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司 (IBM)將硬磁盤和軟磁盤作為外存貯材料分別投入計(jì)算機(jī)和微機(jī)使用。70年代初出現(xiàn)的磁光盤以及1975和1976年由日本索尼、勝利公司制成的盒式錄像機(jī)及盒式錄像帶，使磁記錄技術(shù)又有了新的發(fā)展。80年代以來，用于脈碼調(diào)制(PCM)、垂直記錄等新技術(shù)的蒸鍍薄膜磁帶、金屬磁帶等新材料的相繼出現(xiàn)，使磁記錄材料的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新階段。
　　中國(guó)磁記錄材料發(fā)展的歷史較短。60年代開始研制酸法針狀γ-Fe2O3磁粉，70年代相繼研制出堿法磁粉、包鈷γ-Fe2O3磁粉及其他改性的γ-Fe2O3磁粉等?，F(xiàn)有100多個(gè)廠家從事磁記錄材料的工業(yè)生產(chǎn)。
　　制造工藝 ?、賹⒋艥{（主要成分是磁粉、粘合劑、各種添加劑和有機(jī)溶劑等）均勻涂布在聚酯或金屬支持體上，制成涂布型不連續(xù)材料，又稱涂布型薄膜材料。這是一類產(chǎn)量最大、用途最廣、技術(shù)最成熟的磁記錄材料，如錄音磁帶、錄像磁帶等。②將磁性材料用真空鍍膜技術(shù)直接蒸鍍?cè)谥С煮w上制成的薄膜連續(xù)材料，又稱連續(xù)薄膜材料，如80年代初出現(xiàn)的微型鍍膜磁帶。
　　記錄形式 　①縱向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料運(yùn)動(dòng)方向一致，如錄音磁帶等。②橫向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料運(yùn)動(dòng)方向垂直或接近于垂直，如錄像磁帶等。③垂直磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料表面垂直，如磁光盤等。
　　主要性能 　首先是物理機(jī)械性能，主要指磁記錄材料的外形、幾何尺寸、機(jī)械強(qiáng)度。其次是磁性能，主要有：①剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，指材料達(dá)到飽和磁化，然后取消磁化場(chǎng)強(qiáng)所殘留的磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁。Br高，材料的靈敏度高，輸出信號(hào)大。②矯頑力Hc，指消除材料剩磁所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度，Hc越高，越有利于高頻記錄，以消磁不困難為限。③矩形比，指最大剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Brm與飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的比值，即Brm/Bm，它表明材料的矩形性。比值大，可望獲得寬頻響的記錄。再次是電性能，其指標(biāo)依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合而異。聲頻記錄的電性能指標(biāo)有最佳偏磁、靈敏度、頻響、失真率、信噪比、最大輸出電平、復(fù)印效應(yīng)、消磁程度等。
　　發(fā)展趨勢(shì) 　磁記錄材料發(fā)展到現(xiàn)在，記錄波長(zhǎng)從最初的1000μm 縮短到1μm 以下，Hc從102Oe提高到103Oe以上，使用最廣泛的材料有氧化物磁粉(主要有γ-Fe2O3、CrO2和包鈷磁粉)和合金磁粉。
　　近20年來，主要從以下三個(gè)途徑提高材料性能以滿足高密度記錄要求:①尋求提高磁各向異性，如采用超微粒、高軸比的針狀磁粉，CrO2和包鈷磁粉以及Hc>1000Oe的合金磁粉等新材料。②減薄磁層和改進(jìn)涂布技術(shù)，提高Hc，實(shí)現(xiàn)高密度記錄。常采用除去氧和省去粘合劑兩種辦法。前者是以金屬粉取代氧化物，后者是做成薄膜。合金薄膜是這兩種方法并用的結(jié)果。③從記錄原理和記錄模式上作根本的改進(jìn)。目前，通用的縱向記錄當(dāng)密度增高時(shí)，所產(chǎn)生的退磁場(chǎng)能使信號(hào)減小，并產(chǎn)生垂直分量，通過提高Hc和減薄磁層的方法雖可克服這一缺點(diǎn)，但有一定的限度。因此出現(xiàn)了垂直記錄材料，它所產(chǎn)生的退磁場(chǎng)，隨著密度的增加反而趨向于零。并且垂直記錄不需很高的Hc和很薄的材料。有效地克服了縱向記錄在高密度記錄時(shí)的致命弱點(diǎn)。垂直記錄要求材料具有垂直磁層表面的單軸各向異性。1975年以來，日本巖畸俊一研制成功的 Co-Cr垂直膜及以后的Co-Cr和Ni-Fe雙層膜，都是能適應(yīng)垂直記錄的新型材料。1977年巖畸俊一公布了線密度高達(dá)每厘米7.9千位(每英寸20千位)的成果，而硬盤的線密度至今才不過每厘米 5.9千位（每英寸15千位）。日本東芝公司已制造出8.9cm(3.5in)垂直軟磁盤，最近還開發(fā)了鋇鐵氧體垂直磁化錄像磁帶，所用磁粉為六角板狀鋇鐵氧體超微粒子，記錄密度比普通錄像帶高2倍，特別在短波長(zhǎng)記錄方面，其特性比金屬磁帶更為優(yōu)良。垂直磁記錄及新型的垂直磁記錄材料在今后的高密度記錄中將有廣闊的發(fā)展前景。  
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