для чего пакет из четырех носителей прокатывается между подогретыми валами каландров и рабочий слой переходит с одной стороны основы на другую. Тем самым обеспечивается изготовление ленты с предельно гладкой рабочей поверхностью.

Можно упомянуть также метод, в котором основа ленты сматывается с рулона и на нее наносится слой ферролака, слабо сцепляющийся с основой; нанесение ферролакового слоя осуществляется на сторону основы, которая в конце техпроцесса становится нерабочей стороной ленты. По системе роликов лента протягивается в виде петли; в процессе движения по роликам на ферролаковый слой наносится специальный клей, после чего лента проходит между двумя прижимными валиками, вводящими в плотный контакт между собой.две части образующейся петли: с клеем и без него. В результате ферролаковый слой крепится к свободной стороне основы и готовая лента сматывается в рулон. Известен также метод, в котором на фер- ролаковый слой наносится тонкий слой пленкообразующего; изготовленный сэндвич плотно сматывается в рулон и затем разматывается: В результате ферролаковый слои переносится через пленку пленкообразующего на другую сторону Нолимерной основы, чем достигается минимальная микрошероховатость поверхности рабочего слоя МЛ.

Некоторые способы сушки и отверждения ферролакового рабочего слоя МЛ. Цель сушки ферролакового слоя, нанесенного на полимерную основу, - удаление растворителей из рабочего слоя МЛ. Относительно оптимального температурного режима сушки рабочего слоя лент нет установившегося мнения: иногда рекомендуется мягкий температурный режим (353 ... 373К); более широко используется форсированный режим сушки ферролакового слоя -- при темяературе около 393К-

Существование четкой зависимости физико-механических свойств МЛ от температурных режимов сушки их рабочего слоя побуждает к поиску новых и совершенствованию ранее освоенных методов сушки. Так, для этой цели используется традиционная радиационная сушка ИК-излу-чением, УФ-излучением и др. В технологии современных порошковых МЛ, для которой характерно использование сложных рецентур ферролаков, характерно применение специальных отвердителей, вводимых в состав рабочего слоя. К сожалению, о конкретных особенностях их строения, свойствах и условиях применения в рецептурах ферролаков практически ничего не известно. J 74

В последние годы интенсивно разрабатывается чисто физический способ сушки ферролаковых рабочих слоев -МЛ, известный как метод радиационной сушки-отверждения. В практических вариантах этого метода основа с. нанесенным на нее ферролаковым слоем облучается равно-> мерным по сечению носителя пучком электронов с ускоряющим напряжением 0,1 ... 0,5 МэВ при интенсивности потока электронов 0,1 ... 20 Мрад/с таким образом, что поглощенная доза облучения на единицу поверхности составляет 0,5 ... 20 Мрад. Следствием облучения ферролакового слоя оказывается его полная полимеризация. Используемые режимы отверждения ферролакового слоя влияют на его прочностные свойства и износостойкость в нормальных и экстремальных условиях эксплуатации.

Вопросы контроля характеристик ферролакового рабочего слоя мл. Принципиальная особенность технологии носителей магнитной записи (МД и специальных МЛ) заключается в том, что весь объем их выпуска подвергается тщательному контролю. Наряду с чисто функциональным контролем качества носителей, осуществляемым стандартными методами, они подвергаются жесткому (в ряде случаев - пооперационному) технологическому контролю. Под таким контролем находятся, с одной стороны, сами изготовленные носители и с другой - поверхность их рабочего слоя. Технологический контроль касается прежде всего микронеоднородностей поверхности ферролакового слоя типа пузырей и наплывов (насыханий), проникающих в толщу этого слоя на глубину 0,1 ... 0,25 мкм.

Пригодным для нахождения дефектных мест такого рода является сканирующий электронный микроскоп низкого разрешения, позволяющий охватывать полем зрения площадь до 240 мм. Наиболее широко используется косвенный метод количественного определения числа дефектных мест рабочего слоя носителей - по числу выпадений информации. Принципиальное значение имеет также количественная оценка адгезии ферролакового рабочего слоя к полимерной основе носителя. Сравнительная количест-, веяная оценка адгезионной прочности рабочего слоя магнитных лент осуществляется повсеместно. Следует. упомянуть также электронно-лучевое зондирование рабочего слоя носителей- этим методом удается с высокой точностью определить плотность дефектных мест в структуре рабочего сля носителя, степень равномерности их распределения, наличие включений, микропустот и, естественно, толщину рабочего слоя (с точностью до 10 нм).

Объектом внимания является также поверхность ферролакового слоя. Оцениваются параметры поверхности, характеризующие ее качество: шероховатость, коэффициент трения и удельное поверхностное электрическое сопротивление. Значение шероховатости поверхности большинства носителей магнитной записи не превышает 0,1 ... 0,2 мкм. Наиболее известными методами изучения состояния поверхности рабочего слоя являются оптические и зондовые методы. При использовании оптического метода по искажениям отраженного от поверхности рабочего слоя луча, проходящего через призму, судят о характере дефектов поверхности носителей. Особенностью метода является универсальность, т. е. пригодность для изучения не только поверхности рабочего слоя носителей, но и их полимерной основы. Вариантом оптического метода является интерференционная микроскопия, позволяющая обнаруживать макродефекты поверхности рабочего слоя типа впадин и выступов, оценивать коэффициент отражения его поверхности и параметры шероховатости. Информативным является также использование микроскопии низкого разрешения (при увеличении (1 ... 30)-10), когда представляется возможным определить значение шероховатости поверхности носителей и характер распределения ферропорошка в их приповерхностном слое. Практический интерес представляет также метод электронно-лучевого зондирования, представляющий собой разновидность электронно-микроскопического метода. В основу его использования положено сканирование остро сфокусированным электронно-лучевым зондом поверхности ферролакового слоя. Облученные участки носителя отражают первичные электроны и эмит-тируют вторичные, причем колич ество отраженных от поверхности носителя и эмиттируемых электронов определяется рельефом облучаемой поверхности и другими ее структурно-технологическими особенностями. Количественные измерения потоков электронов преобразуются в специальных датчиках в электрические сигналы. Изображение облучаемой поверхности носителя получается путем модуляции яркости луча ЭЛТ.

7.9. ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО СЛОЯ МАГНИТНЫХ ЛЕНТ НА ИХ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

На качество носителей существенно влияет (табл. 7.1) прежде всего структурная неоднородность их рабочего слоя. Среди возможных причин ухудшения рабочих параметров МЛ, определяемых их рабочим слоем, следует вы-

делить: посторонние включения на поверхности рабочего слоя, наплывы ферролака и агрегаты микрочастиц ферропорошка, неравномерность толщины рабочего слоя, загрязнение ферролака посторонними частицами, образование воздушных пузырьков и др. Применительно к МЛ * технологическими факторами, влияющими на их рабочие-параметры, являются состояние рабочего слоя носителя vl состояние его поверхности. Что касается объема рабочего-слоя, то его толщина и структурная однородность непосредственно влияют на колебания уровня входного сигнала ленты, ее шумы, частотную характеристику и искажения записи информации.

Особую роль в обеспечении необходимого уровня рабочих параметров МЛ играет качество поверхности рабочего слоя (табл. 7.2). Низкие параметры шероховатости! поверхности носителя ограничивают его предельную плотностную характеристику. Шероховатость поверхности рабочего слоя МЛ влияет также на отношение сигнал-шум, увеличивает частотные искажения записи-воспроизведения на

Таблица 7.1

Профессиональная звукозапись Бытовая звукозапись

0,19 0,3

12-5055

17Г

высоких частотах, является возможным источником воспроизведения паразитных сигналов, ускоряет износ магнитных головок и т. д. Дополнительный вклад во все эти негативные процессы вносит продольная микрошероховатость основы.

Дефекты поверхности ферролакового рабочего слоя служат дополнительным источником шума МЛ, особенно в случае намагничивания постоянным полем без насыщения; с другой стороны, для носителей с гладкой поверхностью рабочего слоя характерны низкий уровень шума и повышенная чувствительность на высоких частотах. Когда исчерпаны технологические приемы повышения степени гладкости поверхности МЛ, ее состоояние улучшает каландрирование рабочего слоя после сушки носителя, при этом несколько возрастает объемная концентрация микрочастиц ферропорошка в рабочем слое (в зависимости от рецептуры использованного ферролака и режимов работы каландров - на 10 ... 15%). Далее, качество поверхности рабочего слоя МЛ влияет на стабильность процессов магнитной записи; грубая поверхность рабочего слоя ухудшарт воспроизведение высоких частот, в то время как полиро-

Таблиц а 7.3

Примечания: 6=0 (измерение параллельно длине леиты); 6=90° (измерение перпендикулярно длине ленты), 13=79,5775 А/м.

ванный рабочий слой улучшает частотную характеристику (на 2 ... 4 дБ) и чувствительность МЛ. Полирование по верхности рабочего слоя МЛ не только преследует цель снижения износа магнитных головок, но и повышение отношения сигнал-шум МЛ, Снижение степени шерохо- ватости поверхности рабочего слоя не только повышает выход годной МЛ, но и является методом обеспечения эффективности использования ее рабочего слоя. Именно гете-

рогенность приповерхностной части рабочего слоя МЛ отрицательно влияет на их фоновые и модуляционные шумы. Состояние поверхности МЛ влияет также на достижимую-плотность записи информации, а также эксплуатационную надежность МЛ. К числу показателей качества рабочего> слоя МЛ относится также ориентационная способность используемого ферропорошка в нем (табл. 7.3).

Важным показателем качества МЛ, влияющим на их рабочие параметры, является степень гомогенности состава их рабочего слоя. Интегральным критерием степени гомогенности является содержание ферропорошка в рабочем слое; поодтверждение взаимосвязи названнго параметра с рабочими параметрами МЛ может дать статистический; анализ показателей текущего производства МЛ любого класса.

7.10. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧЕГО СЛОЯ ЛЕНТ

Для снижения количества неоднородностей рабочего слоя носителей рекомендуется их обработка перед намоткой в рулон путем прохождения со скоростью 19,05 см/с по вращающемуся барабану, имеющему определенное количество спирально расположенных выступов. Барабан диаметром 30 мм вращается с частотой 180 мин- в направлении, противоположном движению наматываемого на рулон носителя. Определенный эффект поовышения однородности рабочего слоя достигается также его накаткой.

Освоенным считается также, как отмечено выше, прием уплотнения рабочго слоя в конце стадии его сушки. Таким -путем достигается существенное повышение объемной концентрации микрочастиц ферропорошка. Примером режима процесса каландрирования рабочего слоя может служить скорость протяжки ленты между валками каландров около 15 м/мин при 383К под давлением 7,5 МПа. В'результате обработки достигается коэффициент упаковки ферропорошка в рабочем слое ленты до 1,9. О степени уплотнения рабочего слоя МЛ при каландрировании свидетельствует усадка рабочего слоя с исходной толщины 15 мкм вплоть до 9 мкм. Техника каландрирования непрерывно совершенствуется: в последние годы, по мере увеличения числа валов в узлах каландрирования поливных машин, а также повышения давления, развиваемого между контактирующими поверхностями каландров (до 5 МПа), появились суперкаландры , следствием обработ-

жи носителей, в которых оказывается дальнейшее существенное повышение разрешающей способности их рабочего слоя. Дальнейшим шагом вперед следует считать перевод данной стадии технологии на форсированные температурные режимы каландрирования (до 130-140°С). Каландрирование является эффективным средством существенного улучшения качества поверхности рабочего слоя МЛ.

Приемом снижения микрошероховатости и коэффициента трения поверхности рабочего слоя МЛ является и ее механическая обработка. Лет 10...15 тому назад наиболее широко для этой цели использовалось шлифование рабочего слоя. С развитием методов и техники механической обработки тонких покрытий композитного строения, к числу которых относятся современные МЛ, была освоена техника полирования их поверхности; в первую очередь, это относится к МЛ для видеозаписи и точной записи. Достоинство метода полирования в том, что достигается полная стандартизация носителей по толщине рабочего слоя. Для полирования используются вращающиеся щетки из синтетического волокна, ножи из твердых сплавов или синтетического корунда, валики со спиральной нарезкой. Они вращаются со скоростью, превышающей в 4 ... 5 раз .скорость протяжки носителя, огибающего по образующей х)коло 30 % поверхности валика.

В результате полирования рабочего слоя повышагется уровень их рабочих параметров: чувствительности (на 1... 2 дБ), частотной характеристики (на 2... 4 дБ) и др.

7.11. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РАБОЧЕГО СЛОЯ МАГНИТНЫХ ЛЕНТ

Особое внимание уделяется освоению методов, использование которых обеспечивает повышение эксплуатационной надежности МЛ. Так как речь идет о технологических методах, следствием их применения оказывается повышение .адгезионной прочности ферролакового рабочего слоя по отношению к полимерной основе и, таким образом, повышение его износостойкости. Наиболее освоенным приемом является введение в конструкцию носителя адгезионного подслоя. Представление о некоторых вариантах его исполнения дают сведения, приведенные в табл. 7.4. Повышение адгезионной прочности рабочего слоя лент к химически инертной полимерной (полиэфирной или поликарбонатной) основе достигается путем обработки их поверхности.

Таблица 7.4

Адгезионной подслой

Особенности

70 Г винилита, растворенного в 350 г метиленхлорида (с введением 100 г сажи)

-Грунтовка на органическом связующем

На базе актилтитанатов:

1,5 % (масс.) тетрабутилтитаната, 3,5,% хлорвинилиденакрилонитрила 9,5 % циклогексанона, 38 % МЭК, 47,5 % толуола

Конденсационный полимер моноциклической или замкнутой в кольцо двухосновной ароматической карбоновой кислоты, 1,3-циклоалкилдикарбоновой кис--лоты и алифатического диола

Пригоден для нанесения на основу из поливинилхлорида

Дополнительно шлифуется после сушки (и перед нанесением рабочего слоя ленты)

Пригоден для нанесения на лавсан, полипропилен, поликарбонат

Пригоден для нанесения на основу из полиэфира, поликарбоната, поливинила

УФ-излучением с рабочей длиной волны 0,18 ... 0,31 мкм на воздухе либо в другой окислительной атмосфере. Источником излучения может служить при этом ртутная лампа, экспонирующая основу носителя в течение 30 с с расстояния 10 см. Особенностью такого модифицирования рабочего слоя лент является его нанесение непосредственно после световой обработки основы. Предпочтительным типом связующего высокополимера считается при этом сополимер винихлорида с винилацетатом.

7.12. ДРУГИЕ ПРИЕМЫ И МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА МАГНИТНЫХ ЛЕНТ

К числу других, широко используемых технологических методов повышения качества рабочего слоя МЛ можно отнести следующие: метод полного устранения волнистости рабочего слоя путем выравнивания внутренних напряжений, накапливающихся в рабочем слое после его нанесения. Для этого предлагается перед резкой выдерживать рулон с носителем в течение 14 ... 16 ч при температуре 328 ... 338К и затем - при комнатной температуре и нормальной влажности еще в течение не менее 4 ч.

Известен также метод повышения качества обратной поверхности основы МЛ ввиду ее влияния на работу лен-

топротяжного механизма на сами процессы записи информации. С этой целью обратной стороне основы носителя придается- определенная степень микрошероховатости иа электропроводности.

Кроме того, активно совершенствуются операции отделки лент (их резки, намотки, перфорирования и др.).

ПРИНЦИПЫ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ

8.1. ВВЕДЕНИЕ

Технология магнитных дисков (МД) является сложной: объединяет сотни операций, выполняемых на нескольких десятках единиц нестандартного (зачастую уникального) технологического оборудования; многие параметры, режимы и условия ведения процессов изготовления МД Являются производственными секретами фирм-изготовителей МД. Поэтому в рамках данной главы ограничимся рассмотрением лишь принципов этой технологии, а не описанием пооперационно режимов и тем более детальной ха-рактерстики конкретных процессов, используемых в технологии МД.

8.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ

Описываемый ниже в общем виде процесс изготовления жестких МД охватывает все основные операции технологии его производства.

Требования к производственным помещениям. Тщательная очистка от пыли производственных помещений, в которых изготовляются жесткие МД, относится к числу самых важных проблем во всей технологии периферийных ЗУ ЭВМ и АМЗ на них. Обеспыливание воздуха до требуемых жестких норм и пределов связано с крупными капиталовложениями в вентиляционно-кондиционирующие системы предприятий-изготовителей накопителей на сменных пакетах жестких МД.

Если производство МЛ для бытовой магнитной записи делится, как правило, на общетехническую и белую (т. е. технологическую) зоны, то в производстве жестких

МД такая условная классификация включает минимум три зоны: техническую, чистую и полностью обеспыленную.

Любая классификация помещений на производстве жестких* МД теряет смысл, если эти производства расположены в центре промышленных зон городов, с проходящими рядом с ними автомагистралями и иными источниками интенсивного запыления. Сама территория производства МД не должна иметь источников запыления внутреннего происхождения (например, расположенных на одной с ней площадке механических цехов, складов, внутрицехового автотранспорта, открытых площадок для перевалки грузов и т. д.). Более того, промышленные здания, в которых размещается производство МД, должны иметь наружную и, естественно, внутреннюю пылеотталкивающую или ие пылящую облицовку. Без обязательного выполнения этих требований к производственным помещениям невозможно в принципе изготовление жестких МД, пригодных для регистрации информации с высокой достоверностью.

Техническая зона полностью охватывает производственные корпуса предприятий, изготовляющих МД (в том числе помещения лабораторные, вспомогательные, подсобные, а также коридоры и лестничные переходы). В технической зоне, в частности, располагается участок приготовления ферролака для рабочего слоя МД, а также все вспомогательные службы, обслуживающие чистую и полностью обеспыленную зоны. Хотя обслуживающий персонал пребывает в технической зоне в своей обычной одежде, помещения этой зоны ежесуточно подвергаются тщательной и неоднократной уборке. Чистая зона расположена внутри зоны технической и отделена от нее боксами шлюзования, оборудованными автоматами, регулирующими вход-выход персонала и его обеспыливание. В чистой зоне располагаются участки подготовки основы МД к нанесению на нее ферролакового рабочего слоя, участки обеспыливания и очистки других комплектующих элементов, входящих в состав сменных пакетов МД, участки сборки и контроля пакетов МД и др. Итак, основными участками производств такого рода являются полностью обеспыленные зоны, отделенные от окружающих их чистых зон собственными боксами шлюзования. Полностью обеспыленная зона является местом размещения участка, где производится нанесение на основу МД ферролакового рабочего слоя, сушка и отверждение рабочего слоя (при

необходимости нанесение защитного слоя) размерная доводка рабочего слоя и выполнение иных операций.

Общепринятым показателем степени запыленности воздуха является число частиц пыли, находящихся в 1 м* воздуха.

Сведения о требованиях к стенени очистки воздуха в полностью обеспыленных зонах производственных помещений, являющихся местом изготовлении МД, не публикуются; тем более нет сведений о технических и аппаратурных решениях, использование которых обеспечивает выполнение этих требований. Можно лишь предположить, что в полностью обеспыленных зонах таких помещений не допускается наличие более 3500 частиц ныли размером более 0,5 мкм в 1 м^ воздуха. Следовательно, обеспечение необходимой стенени очистки производственных помещений от атмосферной и технической ныли является одной из основных технологических проблем любого производства современных МД.

Изготовление основы. Наиболее часто основа жестких МД изготовляется из листового проката легких сплавов. Механические свойства используемых материалов существенно влияют на физико-механические и прочностные характеристики МД. Выбор материалов для изготовления основы МД весьма ограничен в связи с многообразием и противоречивостью предъявляемых к ним требований. После отказа от МД на основе чистого алюминия, стекла и керамики остановились на применении в качестве осневы МД алюминиевых сплавов и листового проката сплавов других легких металлов, в частности магния.

Предпочтение в настоящее время отдается алюминиевым, а не магниевым сплавам, так как последние недостаточно однородны по химическому составу, имеют высокие значения коэффициента теплового расширения и нетехнологичны при обработке.

Основа жестких МД изготовляется из термообработан-ных листов алюминиевого сплава, подбираемого по ряду критериев и физических свойств. Лист должен быть изготовлен из сплава однородного мелкозернистого состава характеризуемого заданными значениями коэффициента теплового расширения, плотности, твердости, упругости и др.

После обработки на всех стадиях изготовления, которая могла повлечь за собой нарушение плоскостности основы диска, либо повлекла за собой генерацию в материале основы термомеханических напряжений, материал основы вновь неоднократно обрабатывается с целью доведения основы до состояния, удовлетворяющего жестким требованиям изготовителей МД. Не удивительно поэтому, что ввиду чрезвычайной сложности, производство осйовы

жестких МД сосредоточено лишь в нескольких зарубежных фирмах-гигантах: IBM. (США), BASF (ФРГ), Pyral (Франция) и на ряде японских фирм.

Перед началом изготовления основы ее заготовку (листовой прокат алюминиевого сплава) проверяют на равнотолщинность, степень макро- и микродефектности, а также йа удовлетворение требованиям по физико-механическим характеристикам.

Стадия изготовления основы жесткого диска включает: вырезание из листа алюминиевого сплава заготовок с размерами (наружным и внутренним диаметрами), находящимися в жестких плюсовом и минусовом допусках; механическую очистку поверхности заготовок; их химическую очистку; опрессовку при повышенной температуре с целью восстановления плоскостности и снятия механических напряжений, возникших в заготовке основы при ее вырезании из листа; химическую очистку; промывку; обточку до окончательных заданных размеров (величин наружного и внутреннего диаметров основы); шлифовку; полировку. Приведенный перечень основных технологических операций изготовления основы жесткого МД диска нуждается в пояснении. Во-первых, основа диска зеркально обрабатывается на станках, работающих без вибрации; обработанная поверхность должна отвечать 12-му классу шероховатости (параметр шероховатости 0,025 мкм). Во-вторых, химическая очистка поверхности основы диска от загрязнений ничем не напоминает тривиальное обезжиривание, известное в практике лакокрасочных производств. В нашем случае она включает технологические операции: обработку основы горячим растворителем, последующую обработку растворителем холодным, обработку перенасыщенными парами растворителей.

Упомянутая очистка поверхности основы МД от примесей не является окончательной, так как не завершает ее подготовку к использованию в производстве жестких МД. Такая очистка является черновой операцией в многооперационном процессе пассивирования материала основы (алюминиевого сплава) тончайшим слоем AI2O3. Для образования на поверхности основы диска тончайшего сплошного и прочного слоя AI2O3 простой очистки этой поверхности растворителями, о которой говорилось выше, недостаточно. Дальнейшая обработка поверхности основы включает промывку проточной водой, электрохимическую очистку в условиях интенсивного перемешивания, среды в ванне, промывку в горячей обессоленной воде, промывку

в холодной обессоленной воде, электрохимическую полировку до получения шероховатости поверхности 13-го класса; промывку в горячей дистиллированной воде, химическое травление; промывку в горячей дистиллированной воде, промывку в холодной дистиллированной воде.

Однако даже после столь тщательной подготовки, т. е. без активации поверхности основы диска, получить на ней тончайший, сплошной и прочный пассивирующий слой AI2O3 невозможно без выполнения следующих обязательных условий:

м,атериал основы диска должен иметь строго определенное, находящееся в узких регламентированных пределах содержание вредных примесей; основными факторами образования слоя AI2O3 непосредственно после химического травления поверхности основы являются состав используемого электролита, режим работы установки, длительность, температурный режим и характер перемешивания электролита. Толщина слоя AI2O2 на поверхности основы МД в конце процесса пассивирования составляет около 1 мкм.

В другом варианте процесса пассивирования поверхности основы диска материал основы (алюминий или его сплав) окисляется тлеющим разрядом в нейтральной или окислительной атмосфере. Дальнейшая обработка поверх-. ности основы МД включает промывку в горячей обессоленной воде, промывку в холодной обессоленной воде, горячую сушку в нейтральной или окислительной атмосфере.

Представляется уместным упомянуть также метод полирования основы жестких МД абразивным микропорошком, взвешенным в растворе электролита. При этом между обрабатываемой основой и полирующими дисками (вращающимися) прикладывается постоянное электрическое напряжение.

Кроме того, известен способ обработки основы МД, включающий стадии: купание в хромовой кислоте, выдержку в теплой воде, сушку горячим воздухом, прошедшим фильтрование.

Основные параметры процесса:

температура воды в ванне около 350К, удельное электросопротивление воды более 1 МОм-см; время выдержки заготовки основы в теплой воде 1 ... 30 с; скорость обдува основы горячим воздухом до 50 м/с при расходе 3 ... ... 15 м/мин; температура воздуха около 380 К-

На всех стадиях техпроцесса изготовления основы жестких МД осуществляется пооперационный, как правило, 186

количественный контроль режимов и условий выполнения операций и их результатов.

Приготовление ферролака для рабочего слоя МД. Совершенство технологического процесса приготовления ферролака, который и определяет технические показатели НМД, зависит от многих факторов: от свойств материалов, используемых в рецептурах ферролака; степени оптимальности этих рецептур; технического уровня используемого смесительного и размольного оборудования; режимов и условий ведения процесса приготовления ферролака и его нанесения на основу. Очевидно, что степень прецизионности технологии ферролаков для рабочего слоя МД, толщина которого составляет около 1 мкм, значительно выше чем технологии МЛ всех классов; исключение составляет технология двухслойных лент феррохром , верхний слой которых состоит из модифицированной двуокиси хрома толщиной также около 1 мкм.

Поэтому проблему технологии современных жестких МД нельзя решить без полного использования методов ми-крокапсулирования частиц ферропорошка в их рабочем слое пленкообразующим, изложенных выше.

Выбор материалов рабочего слоя. В состав ферролака для рабочего слоя жестких МД входят: смесь растворителей, ферропорошок, связующий высокополимер и функциональные добавки (прежде всего добавки, упрочняющие рабочий слой, улучшающие его электропроводность и полирующие рабочую поверхность). Материал запоминающей среды (ферропорошок) жесткого МД должен хорошо смачиваться растворителями; иметь хорошую сыпучесть, игольчатую форму микрочастиц при высокой степени их однородности по размерам, средние размеры 0,1 ...

0,2 мкм (в случае использования ферропорошка

у-РегОз коэрцитивная сила материала рабочего слоя должна быть 20 ... 26 кА/м; остаточная магнитная индукция - 0,75 ... 0,1 Тл; коэффициент прямоугольности петли гистерезиса 0,6 ... 0,65).

Примером идеального ферропорошка для рабочего слоя жесткого МД может служить его образец, синтезированный авторами (рис. 8.1). Его отличительными особенностями являются компактность микрочастиц, полное отсутствие микропор (объем микропор в игольчатой у-РегОз для отечественных МЛ колеблется в пределах 7 ... 15% от объема микрочастиц порошка), высокая степень правильности их поверхности (полное отсутствие дендри-тов), оптимальная степень анизотропии формы микроча-

стиц, обеспечивающая их отличную ориентацию в ферролаковом рабочем слое МД после нанесения на основу.. В сменных пакетах жестких МД зарубежного производства используется ряд ферропорошков, различащихся по-составу и свойствам и, прежде всего, по энергоемкости (Яс колеблется от 20 кА/м у игольчатой 7-Ре20з и до 90 ... ... 105 кА/м у порошка металлического железа). В связи с этим следует указать на проблемы, связанные с освоением новых типов ферропорошков в технологии жестких:

ШМД, без решения которых ис-f пользование новых порошков не представляется возможным.. Применительно к порошку : уРсгОз кобальтированному классическими методами (см. j гл. 4) требует решения задача обеспечения термостабиль ности его магнитных свойст и устранения эффекта размагничивания при механическом нагружении; модифицированная Сг02 требует существенного повышения температуры Кюри у исполЬ-время Сг02 она составляет 126 °С); применительно к металлическим и сплавным порошкам требует решения проблема надежного пассирования поверхности их микрочастиц во избежание окисления, а также улучшения их диспергируемости в пленкообразующих. Первой из названных проблем, по-видимому, найдено удовлетворительное решение [60]. Вторым (наряду с ферропорошком) компонентом ферролака, во многом определяющим пригодность жесткого МД для практического применения, является связующий высокополимер. Основным типом связующих высокополимеров, используемых в'мировой технологии жестких МД, является эпоксидная смола. В пределах этого общего класса смол используются их разновидности: изоцианиановые, карба-мидные, полиамидоамидные либо аминоальдегидные. Упоминается также стекловидный легкоплавкий связующий высокополимер, использованный при разработке жестких МД в Японии.

В отличие от МЛ, ферролаковый рабочий слой которых имеет толщину 4 ... 7 мкм, толщина рабочего слоя жест-

Рис. 8.1. Частицы беспористого ферропорошка игольчатой у-РсгОз для жестких МД с ориентированным ферролаковым рабочим слоем. Увеличение 120 000==

зуемой в настоящее

ких МД составляет около 1 мкм. Такая толщина рабочего слоя предъявляет неизмеримо более жесткие требования к технологии приготовления ферролака, так как рабочий слой должен быть не только тонким, но и гомогенным по составу. Веществами, способствующими гомогенизации состава рабочего слоя жестких дисков, являются поверхностно-активные вещества, разбавители и другие, вводимые в состав рецейтуры ферролака на различных стадиях его приготовления. Кроме того, приготовляемый ферролак содержит антистатик (коллоидальный графит, углерод либо ацетиленовую сажу), а также микродобавки - отвердите-ли рабочего слоя (например, высокодисперсную окись алюминия) и др.

Некоторые особенности рецептур ферролаков. О фактически используемых полных рецептурах ферролаков для рабочего слоя жестких МД сведения отсутствуют. Имеются лишь отрывочные упоминания о некоторых особенностях таких рецептур. Так, по некоторым данным ферропорошок в рецептуру вводится в массовом соотношении 1: 1 со связующим высокополимером; связующий высокополимер используется также в количестве 0,2 ... 5,0 % от массы сухого рабочего слоя диска; в другой рецептуре ферролака для жестких МД ферропорошок игольчатая -РегОз; составляет около 70 % от массы сухого рабочего слоя диска. Что касается содержания в рецептурах функциональных добавок, например упрочняющей рабочий слой диска добавки а-РегОз, то ее количество составляет 0,5 ... 5,0 %. от массы ферропорошка.

Приготовленный и тщательно отфильтрованный ферролак используется далее для приготовления из него ферролакового рабочего слоя жестких МД. Именно на этой стадии процесса их изготовления реализуется в полной мере весь материаловедческий и технологический потенциал,-который закладывался на ранних стадиях изготовления МД. Технический уровень жестких МД (плотностная характеристика и физико-механические характеристики, эксплуатационная надежность и достоверность записи информации) определяется тщательностью, с которой выполняется приготовление и нанесение ферролакового рабочего-слоя, его сушка, отверждение и размерная доводка. Основные требования, предъявляемые к рабочему слою: гомогенность состава, предельно высокая степень однородности распределения микрочастиц ферропорошка и других на-. полнителей в пленкообразующем, большая адгезионная-прочность по отношению к основе, высокая степень ориен-

тации микрочастиц ферропорошка в рабочем слое, когези-онная прочность, плотность, твердость и стойкость к истиранию, минимальная микрошероховатость поверхности.

Сравнительная характеристика рабочего слоя жестких МД различных типов приведена в табл. 8.1 и 8.2.

Приготовление ферролака. Состояние проблемы приготовления ферролаков для носителей магнитной записи достаточно подробно рассмотрено в гл. 6. Поэтому остановимся лишь на особенностях ферролаковой технологии, которые имеют непосредственное отношение к производству жестких МД. Порядок выполнения технологических операций в процессе приготовления ферролака для жестких МД следующий: компоненты, входящие в рецептуру

Таблица 8.1

Таблица 8.2

лака, смешивают между собой в строго определенных массовых соотношениях и определенной последовательности, затем тщательно перемешивают (во многих случаях с участием мелющих тел); ферропорошок у-РсгОз диспергируют в пленкообрэзующем, для чего рецептуру лака перегружают из смесителя в бисерную мельницу; приготовленный ферролак с помощью специальных разбавителей (но отнюдь не растворителей, использованных при составлении самой рецептуры ферролака!) доводят до поливной вязкости и Тщательно фильтруют до полного удаления агломератов частиц у-РсгОз и инородных примесей; затем ферролак подвергают тщательной дезаэрации и, наконец, пода- ют на полив.

Изготовление ферролакового рабочего слоя дисков толщиной около 1 мкм представляется возможным лишь пр условии, что в ферролаке находятся микрочастицы ферропорошка либо их агрегаты наибольшего размера, не превышающего половины толщины изготовляемого рабочего слоя (т. е. не более 0,5 мкм). Это означает, что подаваемый на полив ферролак должен содержать практически полностью дезагрегированный ферропорошок, микрочастицы которого полностью отсоединены друг от друга и закапсули-рованы оболочками пленкообразующего субмикронных: размеров. Готовый к нанесению на основу ферролак должен представлять собой не что иное как полностью микро-капсулированную пленкообразующим описанными методами систему микрочастиц ферропорошка. Иными словами, в полной мере должны быть реализованы принципы той прогрессивной технологии носителей магнитной записи, которые рассматриваются в книге, и применительно к отечественной технологии НМЗ любых типов разработаны-, авторами.

Нанесение ферролакового рабочего слоя на основу МД производится с помощью центрифуги. В конструкцию центрифуги входят следующие основные узлы: держатель основы МД, смонтированный на горизонтально расположенном валу и вращаемый прецизионным электродвигателем с бесступенчатой регулировкой скорости вращения; форсунка, вращающаяся над поверхностью основы диска с постоянной скоростью (выходное сопло форсунки смонтировано на подвижной каретке, чем обеспечивается нанесение ферролака на всю поверхность основы); ряд вспомогательных элементов и приспособлений (прецизионный дозатор ферролака; автомат, регулирующий скорость пространственного перемещения форсзгнки, обойма дл

крепления основы диска, камер а-ловушка, отводящая избыток ферролака, сбрасываемого с поверхности основы .в процессе его нанесения).

В основу работы оборудования положен метод, осно-занный на использовании сил, возникающих при вращении основы диска, расположенной в горизонтальной плоакости. При его использовании удается исключить .дефекты, возникающие при нанесении ферролака с вращением основы диска в вертикальной плоскости. В ряде случаев вместо упомянутой форсунки-автомата установка для нанесения рабочего слоя дисков содержит приспособ- ление, напоминающее пистолет-краскораспылитель. Существует также вариант устройства для нанесения ферролака, в котором для обеспечения равномерности нанесения рабочего слоя держатель основы и форсунки совершают возвратно-поступательное движение во взаимно перпендикулярных направлениях с разными скоростями: форсун-жа - со скоростью'около ЮОм/мин, а держатель основы - со скоростью менее 2 м/мин. При этом заданную толщину -слоя ферролака (несколько более 1 мкм) регулируют расходом лака, подаваемого на полив, а также числом оборотов основы МД на валу. Нетрудно заметить, что способы нанесения ферролакового рабочего слоя на основу жесткого МД принципиально отличны от способов нанесения ферролакового слоя МЛ (гл. 6): если МЛ при-юбретает окончательную -геометрию (длину ширину) только на стадии отделки, т. е. после нанесения, сушки и

отверждения рабочего слоя, то жесткий МД приобретает Окончательные значения наружного и внутреннего диамет-.ров уже до момента нанесения ферролака на основу, кроме того, процесс нанесения ферролакового слоя на Основу при изготовлении МЛ непрерывен, в то время как ферролак наносится на основу каждого МД индивидуаль но, с прерыванием подачи лака для замены покрытой основы основой без покрытия.

Примеры режимов процессов двухстороннего нанесения ферролака на основу диска приведены в табл. 8.3. Важное значение для обеспечения равномерной толщины ферро--лакового слбя по всему сечению МД имеет направление впрыска лака на поверхность основы из сопла форсунки. В ряде случаев он составляет (см. табл. 8.3) не только 0°, но и 10 ... 30°, 45° и даже 60°.

Что касается скорости вращения основы МД при нане-(Сении ферролака на ее поверхность, то она также прошла 192

путь оптимизации, регулирования. Так, если в технологии низкоплотностных МД использовался метод сброса ферролака на неподвижную основу с последующей ее раскруткой в центрифуге [4], недостатком которого было активное образование комет в рабочем слое МД, то в современной технолргии МД режим вращения основы МД существенно изменен и стал двухступенчатым: в мо-

Таблица 8.3

мент попадания ферролака на основу диска она вращается с частотой 30... 700 мин-, и затем скорость вращения основы с растекающимся по ее поверхности феррола-ком ступенчато увеличивается до пределов указанных в табл. 8.3.

При всех вариантах процесса нанесения ферролака на основу МД его параметрами, влияющими на характеристики рабочего слоя, являются поливная вязкость ферролака (см. в табл. 8.3); скорость вращения основы, полное время центрифугирования, температура ферролака в момент нанесения и др.

Среди перспективных методов нанесения ферролаковых покрытий на основу жестких МД следует отметить: аэрозольный метод, сущность которого заключается в распылении ферролака в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек, оседающих затем на поверхности основы диска Г4]; плазменно-дуговой способ, особенность которого состоит в термообработке свеженанесенного ферролакового слоя при температуре 903... 973 К в течение 20 ч и последующей обработке рабочего слоя в атмосфере водорода для вторичного восстановления фазы а-РегОз,

Согласно оценкам, предельные возможности ферролаковой технологии жестких МД сводятся к получению значений остаточной магнитной индукции рабочего слоя около 0,1 Тл для максимальной толщины рабочего 13-5055 193