Материал: Магнитные порошки и магнитные суспензии (90

характеризующимсярезкимуменьшениемкоэрцитивнойсилы.

Рис.8. Зависимость коэрцитивной силы Нс от длины частицы игольчатой формы γ-окисижелеза:

1-областьсуперпарамагнитногосостояния

2-областьоднодоменныхструктур

3-областьмногодоменныхструктур

Рассмотрим процесс перемагничивания однодоменной частицы при условии, что внешнее магнитное поле направлено вдоль оси легкого намагничивания частицы (рис.9). Пусть исходное состояние соответствует точке 1 (-18). Приложение внешнего магнитного поля, противоположного по направлению вектору намагниченности, не будет изменять магнитного состояния частицы до тех пор, пока напряженность внешнего поля будет меньше коэрцитивной силы частицы (например, в точках 2,3). Когда же его напряженность достигнет значения коэрцитивной силы (Нс), произойдет мгновенныйнеобратимый

Рис.9. Петлягистерезиса однодоменнойчастицы

поворот вектора намагниченности на 180° ( точка 4). При уменьшении внешнего поля до нуля состояние частицы будет соответствовать точке 5 (+JS.). Если теперь вновь воздействовать на частицу полем, противоположным по направлению вектору намагниченности частицы, её магнитное состояние не будет меняться пока не будет достигнуто значение напряженности (-Нс), (точка 6), равное коэрцитивной силе частицы. В этот момент вектор намагниченности вновь повернется на 180° ( точка 7). После снятия магнитного поля частица возвратится в исходное состояние (т.е. в точку 1). Таким образом, петля гистерезиса, по которой происходит перемагничиваниеоднодоменнойчастицыпривоздействиивнешнего

16

магнитного поля, совпадающего по направлению с осью легкого намагничивания, имеет прямоугольную форму. Если направление магнитного поля не совпадает с осью легкого намагничивания, петля гистерезиса частицы утрачиваетпрямоугольную форму(рис.10).

Рис. 10. Зависимость коэрцитивной силы от угла между направлением магнит ного поля и осью легкого

0° намагничивания

При этом, чем больше угол между осью легкого намагничивания и направлением магнитного поля, тем меньше коэрцитивная сила, и при угле 90° она оказывается равной нулю.

Очевидно, что результирующая петля гистерезиса совокупности хаотично расположенных и невзаимодействующих между собой однодоменных частиц будет иметь форму, отличную от прямоугольной. В этом случае и остаточная намагниченность, и коэрцитивная сила такой совокупности будут существенно меньше, чем у отдельной частицы, которая перемагничивается полем, совпадающим по направлению с осью легкого намагничивания. Существенно увеличить прямоугольность петли гистерезиса совокупности частиц можно за счет такой ориентации частиц, при которой их оси легкого намагничивания совпадали бы с направлением внешнего магнитного поля. Технологически наиболее просто и эффективно этот прием может быть осуществлен при использовании порошков с частицами игольчатой формы. Для этого на магнитную суспензию, нанесенную на основу, воздействуют магнитным полем нужного направления. Это поле создает вращательные моменты частиц, стремящиеся повернуть их так, чтобы направления векторов самопроизвольной намагниченности совпали с направлением приложенного магнитного поля. Очевидно, что вращательный момент, при прочих равных условиях, тем больше, чем больше у частицы отношение 1/b.

17

Характерные изменения формы петли гистерезиса, возникающие в результате ориентирования совокупности частиц магнитного порошка, показанынарис. 11.

Рис.11. Петля гистерезиса порошковых магнитных образцов с хаотично расположенными (1) и ориентированными (2) частицами

Кроме увеличения Jrs, НC и Кп, ориентирование частиц приводит к значительному уменьшению неоднородности частиц по полям перемагничивания, характеризуемой коэффициентом β. Под

полем перемагничивания понимают поле с такой минимальной напряженностью, которой достаточно, чтобы перемагнитить однодоменную частицу с учетом поля смещения. Поле смещения - это поле,

обусловленное влиянием на эту частицу других частиц ансамбля.

Коэффициент р определяют по петле гистерезиса, представленной в

дифференциальной форме (рис. 12).

Экспериментальные исследования показали, что чем выше высота А пиков на дифференциальной петле гистерезиса и чем меньше β, тем выше чувствительность магнитной ленты и тем лучше ее частотные характеристики. Кроме того, ориентирование игольчатых частиц магнитного

Рис. 12. Дифференциальнаяпетлягистерезиса

18

порошка в рабочем слое магнитной ленты обеспечивает более компактную и более плотную упаковку. Это делает структуру рабочего слоя более однородной и снижает структурную составляющую шума, а также улучшает физико-химические свойства рабочего слоя.

С учетом изложенного, а также особенностей технологии и эксплуатации порошковых носителей магнитной записи, можно сформулировать следующие требования к магнитным порошкам.

1. Порошок должен обладать большой остаточной намагниченностью насыщения и достаточно высокой коэрцитивной силой.

2. Магнитные характеристики порошка должны быть

термостабильными.

3.Порошок должен быть стабильным в химическом отношении и не менять свойства в течение десятилетий.

4.Частицы порошка должны быть однородными по размерам и обладать однодоменной структурой.

5.Форма частиц порошка должна быть иголЛатой или сфероидальной с отношением большой оси к малой около 10.

6.Магнитный порошок должен легко диспергироваться в растворах связующих полимеров, образуя высококонцентрированные

иустойчивые суспензии

19

Раздел 2. МАГНИТНЫЕ СУСПЕНЗИИ

Следующим звеном в технологической цепочке изготовления магнитных носителей после приготовления магнитных порошков является этап приготовления магнитной суспензии, представляющей собой сложную многокомпонентную микрогетерогенную систему, составляющими которой являются магнитный порошок и раствор связующих полимеров. Процесс её приготовления состоит в смешении раствора связующих полимеров с магнитным порошком и тщательном диспергировании последнего в полимере.

Технологическиетребования кмагнитнымсуспензиям

Для обеспечения высокого качества магнитных носителей магнитныесуспензиидолжнысоответствоватьследующимтребованиям.

1. Концентрациямагнитного порошкавсуспензиидолжнабыть возможно большей. Это необходимо для увеличения остаточного магнитного потока носителя, для повышения относительной чувствительности, относительной частотной характеристики и для уменьшения нелинейных искажений. Ограничения повышению концентрации связаны с тем, что при превышении некоторой критической концентрации резко снижается агрегативная и седиментационная устойчивость суспензии. (Свойство сохранять неизменной дисперсность твердой фазы во времени, не подвергаясь слипанию частиц, называется агрегативной устойчивостью. Сохранение во времени равномерного распределения твердой фазы по всему объему суспензии называется седиментационной устойчивостью). При этом ухудшаются физико-механические свойства рабочего слоя. В современных магнитных лентах объемная концентрация порошка в рабочих слоях составляет около 30 -40%.

2. В суспензии не должно быть агрегированных частиц. Наличие агрегатов частиц резко снижает способность частиц порошка к ориентации, тем самым ухудшая рабочие характеристики носителя. В результате возрастают как структурная, так и контактная составляющие шума носителя. Контактная составляющая возрастает в результате увеличения микрошероховатости поверхности. При этом ещё усиливается абразивность ленты (истирающее действие на магнитные головки) и снижается её собственная износостойкость.

3.Частицы магнитного порошка должны быть распределены по всему объему суспензии равномерно, чтобы обеспечить однородность магнитных свойств рабочего слоя по всему объему.

4.Магнитная суспензия должна быть агрегативно и седиментационно

20