磁记录技术发展的历史过程

磁记录技术发展的历史过程

朱曦

保定乐凯新材料股份有限公司河北保定071051

摘要：我国虽然是最早发明磁性仪器——指南针的国家，但磁记录技术方面却起步很晚。直到1960年代初期才开始试制录音磁带。我公司作为我国最早一批对磁信息记录产品的生产企业。通过50多年的技术追赶，在磁性材料的生产技术上已经追赶上国际水平，部分指标甚至达到了国际先进水平。

关键词：磁畴剩磁分散

引言：1898年，丹麦人普尔生（ValdemarPoulsen）发明钢丝录音机开始，人类第一次用磁性物质将声音记录下来。1900年，在巴黎万国博览会上，普尔生展对公众展出了这一伟大的发明，轰动了整个博览会。直至1950年代磁记录进入图像记录时代。随着涂布型录像带的问世。彻底解决了由于电视广播的大范围普及，如何把电视图像方便、快捷的保存起来，既可以进行后期制作编辑，又可以随时取用的大的难题。1963年荷兰Philips公司开发出3.81mm盒式录音机和录音带，逐步取代盘式录音系统。也使磁记录录音产品普及到平常百姓人家。

1磁记录原理及主要技术指标

1.1铁磁原理

磁记录材料，我们一般按照其本身记录的信息类别划分，有录音磁带、录像磁带、记录数据的磁性材质和测量磁带四种。虽然他们形状不一，记录的数据类型不同，但是他们的基本原理是大同小异的。为了更好地了解磁记录材料的记录原理。我们首先来了解一下铁磁原理中最基本的三个概念---磁畴、磁滞回线和剩磁曲线。

1.磁畴

铁磁物质的原子具有永久磁矩，永久磁矩的构成主要来源于电子自身的旋转运动，其次是电子的公转运动。铁磁物质由许多体积元组成，同一体积元的原子磁矩方向相同时则达到饱和磁化。我们称之为磁畴。每个磁畴的磁矩方向不同时，其各个磁畴之间的作用力相互抵消，宏观上没有磁化力该块材料不呈现磁性。若在铁磁材料周围增加一个外磁场，各个磁畴的磁矩方向发生改变，各个磁矩方向在外磁场的作用下变为同一方向整体呈现磁性。

2.剩磁曲线

对于某些磁性物质，把磁滞回线族中国所有的回线和纵轴的焦点（Br）与相应回线的H峰值在另一个坐标轴上描绘出来，就形成了一条剩磁对应于所加磁场的新曲线，这条曲线也是唯一的。曲线在接近于零和接近Hmax时是很不平直的，但在两者中间却出现一段很有用的直线部分，磁性票据正是应用这一直线部分进行工作的。

1.2磁粉投料速度对磁浆浆料质量的影响

1.2.1磁粉性能和磁记录材料性能的关系

磁粉是磁记录材料的心脏，在磁记录材料中担当着接收信号、储存信号、给出信号的任务，在磁记录材料涂层中，磁粉最高可达总量的80%以上，所以磁粉是磁记录材料生产中最重要的化工原材料。为满足生活中的各种使用要求，人们已使磁粉具有了各种各样的性能。例如分散性、均匀性、矫顽力和剩余磁通。本章节着重介绍一下分散性和均匀性。

磁粉的某些物理特性都是可以通过衡具来测量的。而关于磁粉粒度的均匀性、矫顽力的均匀性，磁粉的分散性以及磁粉与粘合剂的配合性能。则必须要把磁粉与粘合剂一起形成碳片后，通过测量该磁片的矩形比、定向比、开关场分布后才能确定。磁片的开关场分布窄，说明磁粉的均匀性、矫顽力均匀性好；磁片的矩形比高，定向比高，说明磁粉的分散性好，跟粘合剂的配合性能好。跟粘合剂配合性能好的磁粉其自身颗粒度均匀性、矫顽力均匀性、分散性都好。会明显改善短波长输出，扩大线性记录的范围。

1.2.2投料速度与磁粉分散性的关系

磁粉的分散性可分为磁粉本身的分散性和在粘合剂中的分散性两个方面。我们今天主要是讨论的后者。磁粉在粘合剂中的分散性对磁记录材料的性能有着很大的联系。不同的磁粉在不同的粘合剂中都有着不同的溶解速度和分散性。但是同一种磁粉在相同的粘合剂中他的分散性就一致了吗？

答案是不一致的。根据不同的磁粉投料速度会让磁粉在同一粘合剂中有着不同的分散性。磁粉的分散性随着磁粉的投料速度的增大而增大，在相同投料量的前提下，投料速度越慢越好。但趋于饱和时磁粉的分散性相应有所降低并停止不动。这是因为磁粉在粘合剂中达到饱和状态后一部分磁粉会和不能溶解的磁粉透析出来产生沉淀。所以我们要确定最优的投料速度来满足磁粉在粘合剂中最好的分散性。

从磁浆制造工艺角度来讲，磁浆分散好坏和分散稳定性如何，是磁浆最重要的质量指标。因为它直接影响到涂布、压光已经最终的产品质量。只有分散及分散稳定性都优异的磁浆才能使磁层有好的定向比和平坦光滑的表面，从而使磁记录产品获得优良的电磁性能。

1.2.3磁浆机械分散的基本原理

磁浆分散，就是将磁性物质均匀的分布在聚合物粘合剂溶液里。以得到非常均匀细腻和聚集稳定并具有一定粘度的磁性涂料。

分散过程主要包括磁性粒子的湿润，在聚合物粘合剂溶液里的解集均匀分布，以及磁浆形成后保持稳定性。

磁记录材料的性能，很大程度上取决于磁性粒子的解集程度，也就是磁浆分散的好坏。磁浆分散的好，磁性粒子在涂布过程中分布均匀，定向性能好。这种状态下的磁浆涂布制成的磁记录材料，电磁性能也将十分优越。

对于磁浆的机械分散过程，需要强调的是：在分散过程中，最好是将磁性粒子单个分开，整体呈单晶状均匀分布。不存在磁性粒子的结团和聚集。并且，在分散过程中，不能将单个磁性粒子击破，破坏了磁性粒子的单晶结构就损坏了磁性粒子的异性形态。因为这种各向异性，能使磁记录材料具有较高的电磁性能。

用于物料分散的机械设备多种多样，五花八门，但其基本共同点，都无外乎是机械作用力在做功。主要是静压力、动压力（也可称为冲击力）、摩擦力和剪切力。下面分别介绍这几种机械力的作用。

静压力：顾名思义，静压力是一种恒定不变的或者静止的机械作用力。当某一压力施加于集聚物体是，集聚物体所产生作用力并承受此静压力的作用。但是，当次静压力大到某一值时，集聚物体体内的强度承受不了此压力作用，将会产生解体、破碎。所以在静压力作用下，磁性粒子结团会被压碎、碾压并压入粘合剂溶液中，在不断地反动、压碎、解集、混入中，达到了分散的作用。

动压力：动压力也称为冲击力，是物体间瞬时的里的作用。根据物理学定律，作用物体的动量越大，作用的时间越短，作用的里就越大。处在猛烈冲击力下的磁性颗粒结团势必要被击开，从而达到解集分散的目的。

摩擦力：物体在相互运动时相互接触的物体之间存在着摩擦力的作用，处在这种摩擦力下的磁性颗粒，会被解集分开。

剪切力：剪切力是一种大小相等方向相反，相互平行的作用力。在这种里的作用下，受力的物理层间将产生错位的趋势。当剪切力足够大时，物体层间内聚力承受不了这种错位力量的作用，便产生层间位移，物体便被分离、解集。

由于现代的磁浆机械分散设备运用了粘性流体的剪切效应，因此在这里我们也简单的介绍和探讨一下粘性流体的剪切效应和剪切力。

流体是一种连续介质，他的各个质点（微粒）彼此之间有很大的流动性。流动的质点由不断运动着的分子所构成，分子间存在着里的作用。除了流体内部分子力所引起的分子运动外，还由于外力作用使流体质点产生的运动，也就是流动。所以流体真正的运动包括有流体内部分子力所引起的内部分子运动以及由于外力作用而引起的流体质点运动。

因此，流体流动时存在着里的作用：使流体质点产生运动的外作用力——流动力；流体内部分子之间的吸引力；分子内聚力以及流体与固体壁面的附着力——内摩擦力。

流体具有的粘性是流体对于使流体流动的外作用力及剪切力所表现出的一种抵抗作用。这种抵抗作用是由于流体内部分子之间吸引力所引起的。应当指出的是，流体对于外作用力及剪切力的抵抗，只有在流体质点相对运动速度值相当大或者质点的剪切角速度值相当大的情况下才明显地显露出来。当流体处于静止状态时，相对运动速度及剪切角速度为零时，这种抵抗也就不存在了，即流体粘性也不会表现出来。

结束语：

磁信息记录材料是整个磁信息记录的关键部件，是传递信息的载体。磁记录材质上的磁性图层更是磁记录材质的心脏。本章首先通过对磁记录技术发展历史的回顾来引入铁磁原理、磁畴、磁滞回线等关乎产品质量和性能的关键数据的介绍和分析。并进一步对磁记录产品质量影响比较大的分散性进行深入研究。

参考文献：

[1]卢集禹.汪守宽磁记录材料制造技术.1989