磁記錄材料發(fā)展趨勢

磁記錄材料發(fā)展到現(xiàn)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減薄磁層和改進涂布技術(shù)，提高Hc，實現(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。目前，通用的縱向記錄當(dāng)密度增高時，所產(chǎn)生的退磁場能使信號減小，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，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，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。 2100433B

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剩余磁感應(yīng)強度Br，指材料達到飽和磁化，然后取消磁化場強所殘留的磁感應(yīng)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)強度Brm與飽和磁感應(yīng)強度Bm的比值，即Brm/Bm，它表明材料的矩形性。比值大，可望獲得高質(zhì)量的記錄。再次是電性能，其指標(biāo)依據(jù)應(yīng)用場合而異。記錄的電性能指標(biāo)有最佳偏磁、靈敏度、失真率、信噪比、最大輸出電平、復(fù)印效應(yīng)、消磁程度等。

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，如錄像磁帶等。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磁化方向與記錄材料表面垂直，如磁光盤等。

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，如錄像磁帶等。②將磁性材料用真空鍍膜技術(shù)直接蒸鍍在支持體上制成的薄膜連續(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。

磁記錄材料是指利用磁特性和磁效應(yīng)輸入（寫入）、記錄、存儲和輸出（讀出）圖像、

數(shù)字等信息的磁性材料。分為磁記錄介質(zhì)材料和磁頭材料。前者主要完成信息的記錄和存儲功能，后者主要完成信息的寫入和讀出功能。

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)品的消費結(jié)構(gòu)中，以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。廣泛應(yīng)用于廣播、 電影、 電視、教育、醫(yī)療、自動控制、地質(zhì)勘探、電子計算技術(shù)、軍事、航天及日常生活等方面。

磁記錄材料按形態(tài)分為顆粒狀和連續(xù)薄膜材料兩類，按性質(zhì)又分為金屬材料和非金屬材料。廣泛使用的磁記錄介質(zhì)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。

磁記錄中應(yīng)用的磁性材料主要有兩類：①磁記錄介質(zhì)。是以其磁化狀態(tài)作為記錄和存儲信息的材料，屬于永（硬）磁材料;②磁頭材料。是以磁頭的磁-電轉(zhuǎn)換功能對磁記錄介質(zhì)輸入和輸出信息的材料，屬于軟磁材料。

正在研究或已經(jīng)使用的磁記錄介質(zhì)材料主要有鐵氧體和金屬磁性材料或者從形態(tài)上分有顆粒型和薄膜型2大類.

一種利用電和磁的方法將可轉(zhuǎn)換為電信號的信息輸入、記錄和存儲于強磁性介質(zhì)內(nèi)，并又能從其中取出和重現(xiàn)該信息的過程。此種信息可以是圖像、數(shù)字或其他可轉(zhuǎn)換為電信號的信息，故磁記錄技術(shù)可應(yīng)用于錄像、記錄數(shù)字和其他信息等。最早的磁記錄開始于19世紀(jì)末，到20世紀(jì)40年代磁記錄技術(shù)才逐漸成熟，有了較廣的實際應(yīng)用。50年代以后磁記錄又應(yīng)用到電子計算機和電視技術(shù)，以及人造衛(wèi)星和宇宙飛船的信息記錄和傳送，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

磁記錄記錄介質(zhì)

一般說來，對于磁記錄介質(zhì)的主要要求是：適當(dāng)高的矯頑力Hc，以提高存儲信息的密度和抗干擾性；高的飽和磁化強度4πMs,以提高輸出信息強度;高的剩磁比Mr/Ms(Mr為剩余磁化強度),以提高信息記錄效率和減小自退磁效應(yīng);陡直的磁滯回線,以提高記存信息分辨率；低的磁性溫度系數(shù)和老化效應(yīng)，以提高穩(wěn)定性；對于垂直磁記錄材料，還需要高的垂直膜面的單軸磁各向異性ku（見磁各向異性）。可采用的磁記錄介質(zhì)可以分為三類：鐵氧體和其他強磁氧化物微粉；強磁金屬微粉；強磁金屬薄膜。大量應(yīng)用的是γ-Fe2O3或以其為基的磁粉,正在研制或開始試用的還有CrO2磁粉、及以Ni和Co為基的合金薄膜介質(zhì)。

磁記錄磁頭材料

對于磁頭材料的主要要求是:高的磁導(dǎo)率μ,以提高磁頭的靈敏度和效率；高的飽和磁化強度4πMs,以提高磁頭縫隙的磁場和防止極尖磁飽和；低的矯頑力Hc，以降低磁頭的損耗；低的剩余磁化強度Mr,以易于清除不需要的磁跡；高的電阻率ρ,以降低磁頭損耗,改善特性;高的磁導(dǎo)率截止頻率fc（即磁導(dǎo)率顯著下降的頻率），以提高磁記錄頻率上限，有利于高頻高速磁記錄；高的硬度和力學(xué)強度，以提高耐磨性能和使用壽命。采用的磁頭材料有兩大類：鐵氧體磁頭材料和金屬磁頭材料。前者應(yīng)用最多的是Mn-Zn系鐵氧體,有熱壓和熱靜壓的高密度多晶材料和布里奇曼法生長的高均勻性的單晶材料；后者應(yīng)用較多的有Fe-Si-Al系和Fe-Ni-Nb系等高硬度軟磁合金材料。

隨著技術(shù)的不斷進步，磁記錄與人們的關(guān)系越來越密切。錄像帶，電腦中的磁盤，打電話的磁卡，銀行的信用卡，還有磁卡式車票等，都是用磁來記錄信息的。磁記錄技術(shù)提高的工作效率，給生活帶來了很大方便。

利用磁記錄時，信息先轉(zhuǎn)變成強弱變化的電流，這樣的電流通過磁頭，產(chǎn)生了強弱變化的磁場。磁帶劃過磁頭時，磁帶上的小顆粒被強弱不同的磁化，于是記錄了一連串有關(guān)磁性變化的信息。磁帶貼著磁頭運動，磁性強弱變化的磁帶使磁頭中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流，電流經(jīng)放大后變成模擬信號，便"讀"出了磁帶中記錄的信息。

磁記錄的最主要的指標(biāo)是記錄密度，即單位面積記錄的信息量。記錄材料的發(fā)展史可以說是記錄密度不斷提高的歷史。磁記錄通常分為4類:顆粒介質(zhì)，薄膜介質(zhì)，具有軟磁層的介質(zhì)，圖文介質(zhì)。根據(jù)磁記錄介質(zhì)的磁化方向?qū)⒋庞涗浤Ｊ椒譃?類:其一是縱向(水平和面內(nèi))磁記錄。在這種模式下，介質(zhì)的磁化方向與磁盤平面及磁頭的運動方向平行;其二是垂直磁記錄，這時介質(zhì)的磁化方向與磁盤表面(或介質(zhì)的表面)垂直;其三是橫向磁記錄。介質(zhì)的磁化方向在磁盤平面內(nèi)與磁頭的運動方向垂直(磁化方向與介質(zhì)運動方向垂直)。3種磁記錄方式中，縱向磁記錄應(yīng)用最廣，特別是高密度磁記錄普遍是通過縱向磁記錄模式實現(xiàn)的，但由于高密度記錄對介質(zhì)的自退磁效應(yīng)的升高，使得縱向磁記錄模式進一步提高記錄密度相當(dāng)困難。而垂直磁記錄為提高磁記錄密度提供了出路。垂直磁記錄模式不僅可以克服上述所說的自退磁效應(yīng)，而且對磁記錄介質(zhì)中的磁層厚度的要求比較寬松。垂直磁記錄比縱向磁記錄要求更多的不同種類的磁頭。不管記錄模式如何，記錄系統(tǒng)中都包括以下幾個基本單元:存儲介質(zhì)、換能器、介質(zhì)或磁頭的驅(qū)動系統(tǒng)以及匹配的電子線路。