基本介紹
- 中文名：磁記錄材料
- 外文名：magnetic recording material
- 分類：磁記錄介質材料和磁頭材料
- 領域：工程技術
簡介,歷史發展,製造工藝,記錄形式,主要性能,分類,發展趨勢,
簡介
磁記錄材料是指利用磁特性和磁效應輸入（寫入）、記錄、存儲和輸出（讀出）聲音、圖像、
數字等信息的磁性材料。分為磁記錄介質材料和磁頭材料。前者主要完成信息的記錄和存儲功能，後者主要完成信息的寫入和讀出功能。
磁記錄材料
磁記錄材料在物理學中將這些產品稱為磁記錄介質（只認為磁粉是磁記錄材料）。在這些產品的消費結構中，以錄音磁帶所占的比例最大（見表）。磁記錄具有記錄密度高，穩定可靠，可反覆使用，時間基準可變，可記錄的頻率範圍寬，信息寫入、讀出速度快等特點。廣泛套用於廣播、 電影、 電視、教育、醫療、自動控制、地質勘探、電子計算技術、軍事、航天及日常生活等方面。
歷史發展
早在1857年就出現了錄音機的雛形，當時所用的是3mm寬、0.05mm厚的鋼帶。1898年，丹麥人W.浦耳生髮明了可供實用的磁錄機，所用的記錄材料是直徑為1mm的碳鋼絲。經過不斷改進，1907年出現了直流偏磁錄音機，為磁記錄技術的全面發展奠定了基礎。隨著科學技術和電子工業的發展，磁記錄技術和設備不斷完善，磁記錄材料也得到了相應發展。1928年，德國人J.A.歐尼爾首次製成紙基磁帶，帶速為76.2cm/s。從此磁帶進入實用化。1938年日本永井健三發明了交流偏磁法以後，磁記錄技術得到進一步發展，磁帶性能得到發揮，錄音效果明顯提高。第二次世界大戰期間，歐美各國出於軍事需要，秘密研究磁記錄技術並取得了很大進展，出現了環形磁頭、超音波交流偏磁法等新技術和器件。1947年美國M.坎拉斯製成γ-Fe2O3，為製備各種記錄材料提供了廣泛的材料來源，至今仍用於製造各種類型的氧化鐵磁粉。日本東京通信工業公司（即現在的索尼公司）和日本東北金屬公司分別於1950年和1952年研製成功磁帶錄音機和塑膠帶基磁帶。1953年，美國里夫斯兄弟公司研製成功聚酯帶基磁帶，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和盒式錄音帶同時誕生，使錄音技術產生了根本變革，並由聲頻向視頻記錄發展。1960年，日本的岩畸俊一發明了金屬磁粉。1966年，美國杜邦公司研製成CrO2磁粉。1970年，美國明尼蘇達礦業和製造公司（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合製成的 U-matic錄像機所用的 1.9cm(0.75in）錄像帶，就是採用這種磁粉製成的。1973和1974年日本製成商品名為 Avilyn和Beridox的新型包鈷磁粉。與此同時，數碼記錄材料不斷湧現。1956和1972年美國國際商用機器公司 (IBM）將硬磁碟和軟磁碟作為外存貯材料分別投入計算機和微機使用。70年代初出現的磁光碟以及1975和1976年由日本索尼、勝利公司製成的盒式錄像機及盒式錄像帶，使磁記錄技術又有了新的發展。80年代以來，用於脈碼調製（PCM）、垂直記錄等新技術的蒸鍍薄膜磁帶、金屬磁帶等新材料的相繼出現，使磁記錄材料的套用進入了一個新階段。
磁記錄材料
磁記錄材料中國磁記錄材料發展的歷史較短。60年代開始研製酸法針狀γ-Fe2O3磁粉，70年代相繼研製出鹼法磁粉、包鈷γ-Fe2O3磁粉及其他改性的γ-Fe2O3磁粉等。現有100多個廠家從事磁記錄材料的工業生產。
製造工藝
①將磁漿（主要成分是磁粉、粘合劑、各種添加劑和有機溶劑等）均勻塗布在聚酯或金屬支持體上，製成塗布型不連續材料，又稱塗布型薄膜材料。這是一類產量最大、用途最廣、技術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直接蒸鍍在支持體上製成的薄膜連續材料，又稱連續薄膜材料，如80年代初出現的微型鍍膜磁帶。
記錄形式
①縱向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號磁化方向與記錄材料運動方向一致，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磁化方向與記錄材料運動方向垂直或接近於垂直，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磁化方向與記錄材料表面垂直，如磁光碟等。
主要性能
首先是物理機械性能，主要指磁記錄材料的外形、幾何尺寸、機械強度。其次是磁性能，主要有：①剩餘磁感應強度Br，指材料達到飽和磁化，然後取消磁化場強所殘留的磁感應強度，簡稱剩磁。Br高，材料的靈敏度高，輸出信號大。②矯頑力Hc，指消除材料剩磁所需要的磁場強度，Hc越高，越有利於高頻記錄，以消磁不困難為限。③矩形比，指最大剩餘磁感應強度Brm與飽和磁感應強度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，其指標依據套用場合而異。聲頻記錄的電性能指標有最佳偏磁、靈敏度、頻響、失真率、信噪比、最大輸出電平、複印效應、消磁程度等。
分類
磁記錄材料按形態分為顆粒狀和連續薄膜材料兩類，按性質又分為金屬材料和非金屬材料。廣泛使用的磁記錄介質是γ-Fe2O3系材料，此外還有CrO2系、Fe-Co系和 Co-Cr系材料等。磁頭材料主要有Mn-Zn系和Ni-Zn系鐵氧體 、Fe-Al系、Ni-Fe-Nb系及Fe-Al-Si系合金材料等。
發展趨勢
磁記錄材料發展到現在，記錄波長從最初的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，如採用超微粒、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減薄磁層和改進塗布技術，提高Hc，實現高密度記錄。常採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，後者是做成薄膜。合金薄膜是這兩種方法並用的結果。③從記錄原理和記錄模式上作根本的改進。目前，通用的縱向記錄當密度增高時，所產生的退磁場能使信號減小，並產生垂直分量，通過提高Hc和減薄磁層的方法雖可克服這一缺點，但有一定的限度。因此出現了垂直記錄材料，它所產生的退磁場，隨著密度的增加反而趨向於零。並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的致命弱點。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，日本岩畸俊一研製成功的 Co-Cr垂直膜及以後的Co-Cr和Ni-Fe雙層膜，都是能適應垂直記錄的新型材料。1977年岩畸俊一公布了線密度高達每厘米7.9千位（每英寸20千位）的成果，而硬碟的線密度至今才不過每厘米 5.9千位（每英寸15千位）。日本東芝公司已製造出8.9cm(3.5in）垂直軟磁碟，最近還開發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，特別在短波長記錄方面，其特性比金屬磁帶更為優良。垂直磁記錄及新型的垂直磁記錄材料在今後的高密度記錄中將有廣闊的發展前景。
