| 词条 | 磁记录材料 |
| 释义 | § 简介 磁记录材料 磁记录材料是指在信息记录材料工业中，以磁化介质的形式实现记录、还原和贮存声音、图像、数码等信息的记录材料，由磁粉分散在粘合剂中。后涂敷在塑料或铝合金底片上组成。例如：用于各种录音装置的磁带，用于外存贮器的磁盘、磁性卡片，以及用于电子计算机和大容量电视广播或家用电视的磁光盘等。 在物理学中将这些产品称为磁记录介质（只把磁粉认为是磁记录材料）。在这些产品的消费结构中，以录音磁带所占的比例最大（见表）。磁记录具有记录密度高，稳定可靠，可反复使用，时间基准可变，可记录的频率范围宽，信息写入、读出速度快等特点。广泛应用于广播、 电影、 电视、教育、医疗、自动控制、地质勘探、电子计算技术、军事、航天及日常生活等方面。 § 发展简史 国外发展 早在1857年就出现了录音机的雏形，当时所用的是3mm宽、0.05mm厚的钢带。磁带 1898年，丹麦人W.浦耳生发明了可供实用的磁录机，所用的记录材料是直径为1mm的碳钢丝。 经过不断改进，1907年出现了直流偏磁录音机，为磁记录技术的全面发展奠定了基础。随着科学技术和电子工业的发展,磁记录技术和设备不断完善，磁记录材料也得到了相应发展。 1928年，德国人J.A.欧尼尔首次制成纸基磁带，带速为76.2cm/s。从此磁带进入实用化。 1938年日本永井健三发明了交流偏磁法以后，磁记录技术得到进一步发展，磁带性能得到发挥，录音效果明显提高。第二次世界大战期间，欧美各国出于军事需要，秘密研究磁记录技术并取得了很大进展，出现了环形磁头、超声波交流偏磁法等新技术和器件。 1947年美国M.坎拉斯制成γ-Fe2O3，为制备各种记录材料提供了广泛的材料来源，至今仍用于制造各种类型的氧化铁磁粉。日本东京通信工业公司（即现在的索尼公司）和日本东北金属公司分别于1950年和1952年研制成功磁带录音机和塑料带基磁带。 1953年，美国里夫斯兄弟公司研制成功聚酯带基磁带，这种磁带目前仍在大量使用。 1963年，荷兰菲利浦公司的盒式录音机和盒式录音带同时诞生，使录音技术产生了根本变革，并由声频向视频记录发展。 1960年，日本的岩畸俊一发明了金属磁粉。 1966年，美国杜邦公司研制成CrO2磁粉。 1970年，美国明尼苏达矿业和制造公司（3M）推出Co-γ-Fe2O3磁粉，同年由日本索尼、松下电工和胜利公司联合制成的 U-matic录像机所用的1.9cm（0.75in）录像带，就是采用这种磁粉制成的。 1973和1974年日本制成商品名为Avilyn和Beridox的新型包钴磁粉。 与此同时，数码记录材料不断涌现。 1956和1972年美国国际商用机器公司（IBM）将硬磁盘和软磁盘作为外存贮材料分别投入计算机和微机使用。 70年代初出现的磁光盘以及1975和1976年由日本索尼、胜利公司制成的盒式录像机及盒式录像带，使磁记录技术又有了新的发展。 80年代以来，用于脉码调制（PCM）、垂直记录等新技术的蒸镀薄膜磁带、金属磁带等新材料的相继出现，使磁带的记录密进入了新的阶段。 1971年Hunt提出用各向异性磁电阻作读出磁头，1985年在IBM3480磁带机上实现。 1991年实现读写一体化各向异性磁电阻磁头。硬磁盘的记录密度已达1Gb/in2。 1997年，巨磁电阻读出磁头代替各向异性磁电阻磁头。 1985年后，硬磁盘开始用Co-Cr为基的合金溅射薄膜作为垂直磁记录材料。由于这二方面主要的进步，硬磁盘的面记录密度，从1960年算起，每十年就增加十倍；1960年的面记录密度为每平方英吋百分之一兆位，1970年为十分之一兆位；1990年为一兆位；2006年增至120兆位。可见硬磁盘面记录密度近年来的快速发展。 2007年，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔分别独立发现巨磁电阻效应，更增加了提高硬磁盘记录密度的空间；向自旋电子学方向发展。 国内发展 中国磁记录材料发展的历史较短。60年代开始研制酸法针状γ-Fe2O3磁粉,70年代相继研制出碱法磁粉、包钴γ-Fe2O3磁粉及其他改性的γ-Fe2O3磁粉等。现有100多个厂家从事磁记录材料的工业生产。 § 制造工艺 ①将磁浆（主要成分是磁粉、粘合剂、各种添加剂和有机溶剂等）均匀涂布在聚酯或金属支持体上，制成涂布型不连续材料，又称涂布型薄膜材料。这是一类产量最大、用途最广、技术最成熟的磁记录材料，如录音磁带、录像磁带等。 ②将磁性材料用真空镀膜技术直接蒸镀在支持体上制成的薄膜连续材料，又称连续薄膜材料，如80年代初出现的微型镀膜磁带。用溅射方发在铝合金底片上制成Co-Cr为基的合金膜，它具有垂直膜面的磁单轴各向异性。如近年使用的硬磁盘。 § 记录形式 ①纵向磁记录材料，记录在磁层表面上的信号磁化方向与记录材料运动方向一致，如录音磁带等。 ②横向磁记录材料，记录在磁层表面上的信号磁化方向与记录材料运动方向垂直或接近于垂直，如录像磁带等。 ③垂直磁记录材料，记录在磁层表面上的剩余磁化方向和磁介质运动方向及记录材料表面垂直，如近年来的高密度硬磁盘等。 § 主要性能 首先是物理机械性能，主要指磁记录材料的外形、几何尺寸、机械强度。 其次是磁性能，主要有：①剩余磁感应强度Br，指磁化材料达到饱和，然后去掉磁场所残留的剩余磁感应强度要高。这样可使还原读出的灵敏度高,输出信号大。②矫顽力Hc, 指消除材料剩磁所需要的磁场强度。Hc越高，越有利于高频记录 但以消磁不困难为限。③矩形比,指最大剩余磁感应强度Brm与饱和磁感应强度Bm的比值,即Brm/Bm,它表明材料的矩形性。比值大,可望获得宽频响的记录。再次是电性能，其指标依据应用场合而异。声频记录的电性能指标有最佳偏磁、灵敏度、频响、失真率、信噪比、最大输出电平、复印效应、消磁程度等。 磁记录材料还包括写入和读出磁头材料，对这种材料的主要要求是：（1）起始磁导率和电阻都要高。（2）机械强度适合。 § 发展趋势 磁记录材料发展到现在，纵向记录波长从最初的1000μm 缩短到1μm 以下,Hc从102Oe提高到103Oe以上，使用最广泛的材料有氧化物磁粉（主要有γ-Fe2O3、CrO2和包钴磁粉）和合金磁粉。近年来，由于发展高密度硬磁盘的需要，自1985年以来，硬磁盘开始普遍使用垂直磁记录方式，所用的磁记录材料也改用溅射Co-Cr合金为基的薄膜代替原用的涂敷型磁记录材料。这种磁性薄膜要求具有垂直膜面的磁单轴各向异性。 近20年来，主要从以下四个途径改进，以满足高密度记录要求： ①寻求提高磁各向异性,如采用超微粒、高轴比的针状磁粉，CrO2和包钴磁粉以及Hc>1000Oe的合金磁粉等新材料。 ②减薄磁层和改进涂布技术，提高Hc，实现高密度记录。常采用除去氧和省去粘合剂两种办法。前者是以金属粉取代氧化物，后者是做成薄膜。合金薄膜是这两种方法并用的结果。 ③从记录模式上作根本的改进。目前，通用的纵向记录当密度增高时，所产生的退磁场能使信号减小，并产生垂直分量,通过提高Hc和减薄磁层的方法虽可克服这一缺点，但有一定的限度。因此近几十年改用垂直记录方式，使用垂直磁记录薄膜，不要求这种膜有太高的Hc和厚度很薄。但要求具有垂直膜面的磁各向异性。有效地克服了纵向记录在高密度记录时的致命弱点。1975年以来，日本岩畸俊一研制成功的 Co-Cr垂直膜及以后的Co-Cr和Ni-Fe双层膜，都是能适应垂直记录的新型材料。1977年岩畸俊一公布了线密度高达每厘米7.9千位（每英寸20千位）的成果。日本东芝公司已制造出8.9cm（3.5in）垂直软磁盘，最近还开发了钡铁氧体垂直磁化录像磁带，所用磁粉为六角板状钡铁氧体超微粒子，记录密度比普通录像带高2倍，特别在短波长记录方面，其特性比金属磁带更为优良。（4）改进读出方法。近二十多年来，由于巨磁电阻效应的发现，并利用它作为信息读出传感器，可使磁记录密度大幅度提高。目前，可用作磁盘信息读出传感器的巨磁电阻材料已有；多层膜电阻材料；颗粒型电阻材料；氧化物电阻材料和隧道结型电阻材料等。此外，普遍采用Co-Cr为基合金具有垂直单轴磁各向异性薄膜和垂直磁记录方式。使硬磁盘的面记录密度获得很快提高，从1960年到现在，面记录密度已达120Gb/in2,约提高了4-5个数量级，现在硬磁盘还不断向更高记录密度方向发展；已进入自旋电子学领域。 |
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