CN1094185A - 锰/锌基单晶铁氧体组合物 - Google Patents

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Abstract

由主要由0.2—2(mol)%SnO2、0.2—1(mol) %CoO、0.2—1(mol)%CaCO3和0.02—1(wt) %V2O5构成的添加材料加入主要由51— 54(mol)Fe2O3、27—33(mol)%MnO和16—20 (mol)%ZnO构成的主材料中的Mn/Zn基单晶铁 氧体组合物。由此单晶铁氧体制造的磁头增高了放 像输出,降低了摩擦噪音,由此而得到了高质量画面 和高影像分辨率。

Description

本发明涉及单晶铁氧体组合物,适于做录像机(VCR)体系中录制和重放影像的磁头,特别涉及在7-8MHz的高频区域具有高质量和高影像分辨率画面的Mn/Zn基单晶铁氧体组合物。
通常,Mn/Zn基单晶铁氧体材料呈现高的电阻率,高的初始磁导率和高的抗磨性。而且它们有高饱和磁通量的优点。借助于这种优良的性质,Mn/Zn基单晶铁磁材料主要用于制造VCR体系中的影像录放磁头。
当用这种常规Mn/Zn基单晶铁氧体材料制成的磁头用于不要求有高质量和高分辨率画面的低档VCR体系时,它们在4-5MHz的频率范围内可以充分地起作用。
然而,近来高质量和高分辨率画面的要求又有提高,现有用于低档VCR体系的磁头已不能满足这一要求。
因此,在7-8MHz频率范围内具有高的初始磁导率和降低的摩擦噪音(rubbing    noise)的新的影像录放磁头最近得到了发展,以满足高质量和高分辨率的画面要求。
现叙述现有Mn/Zn基单晶材料的制造和用Mn/Zn基晶材料制造影像录放磁头。
第1步S1,制备氧化亚铁(Fe2O3)、氧化锰(MnO)和氧化锌(ZnO)粉末,然后混合在一起,得到Mn/Zn基单晶铁氧铁基本组合物。
基本组合物中的Fe2O3、MnO、ZnO分别为51-54(mol)%、27-33(mol)%、16-20(mol)%。
混合时,不加Fe2O3、MnO、Zn以外的材料。
为了叙述的简洁,下面将结合主要由53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)%ZnO构成的组合物进行讨论。
第2步S2,用湿式球磨法将组合物进行均匀混合。均匀混合时,组合物中的Fe2O3、MnO和ZnO是浆状。
第3步S3,用喷雾干燥法将得到的浆液进行干燥,由此制备粉末。
第4步S4,将粉末于1300℃烧结4小时。
第5步S5,用垂直Bridgeman法将得到的烧结体在(100)取向单晶晶种上生长,生长后得到Mn/Zn基单铁氧化晶块。
第6步S6,切下晶块的前端,此后用HCl溶液将晶块切面浸蚀,然后用氦激光测量装置测定晶块浸蚀面的定向作用。
第7步S7,切割定向测定的晶块,得到厚度1.6cm小块。然后切割小块,得到厚度为1mm的晶片,将得到的各晶片用四点探针测量法测定其电阻率。
第8步S8,由晶片形成环形样品,环内径为5mm,外径为8mm,厚度为0.5mm。各环状样品进行饱和磁通量B10x,初始磁导率μi和温度与磁导率μ的依附性的测定。其结果示于表1和2中。
如表1所示,饱和磁通量B10为4,200-5,000G是在Mn/Zn基单晶铁氧体主要含51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO和16-20(mol)%ZnO的基本组成而没有任何附加元素的情况下得到的环形样品中呈现出来的。在此情况下,环形样品在7MHz频率时也呈现200-330的初始磁导率μi。另一方面,对应于磁导率μ的第二峰的温度Tμ2p在频率为0.5MHz时的范围为0-50℃。
特别是,当Mn/Zn基单晶铁氧体含基本组成主要由53(mole)Fe2O3、28(mole)%MnO和19(mole)%ZnO构成而没有任何附加元素时,用这种单晶铁氧体得到的环形样品呈现的饱和磁通量B10为4,900G,初始磁导率μi为300(频率为7MHz时),如表2所示。在此情况下,频分为0.5MHz时,对应于磁导率μ的第二峰的温度Tμ2p为20℃。
第9步S9,用Mn/Zn基单晶铁氧体制造图5中所示结构的影像录放磁头,磁头的磁隙G为0.37mm,磁道间距为31μm。图5中的参考号211代表磁头与磁带接触时的接触表面。
第10步S10,测定磁头的放像输出和摩擦噪音。结果示于表1和表2。
如表1所示,放像输出为17-220μV,摩擦噪音为5-8dB,是当Mn/Zn基单晶铁氧体含主要由51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO和16-20(mol)%ZnO构成的基本组成而没有任何附加元素的情况下得到的磁头测定的。特别是当Mn/Zn基单晶铁氧体含主要由53(mol)%Fe3O3、28(mol)%MnO和19(mol)%ZnO构成的基本组成而没有任何附加元素时,所得到的磁头的放像输出为190μV,摩擦噪音为6dB,如表2所示。
磁头产生的摩擦噪音,即表1所示的5-8dB值,被认为是相当高的。这样的高摩擦噪音的产生的原因是,与磁头接触的磁带的磁域由于其不稳定固定条件而容易变化。
因为常规磁头在频率7-8MHz时呈现相对低的初始磁导率和相对高的摩擦噪音,它是不适合于作现今广泛使用的高档8mm摄象机(camcorder)和高级VHS录像机的磁头的。
本发明的目的是提供在高频范围能获得相对高的初始磁导率但产生相对低的摩擦噪音的Mn/Zn基单晶铁氧体组合组。
按照本发明,这一目的的完成是提供主要由51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO、16-20(mol)%ZnO构成的主材料和主要由0.2-2(mol)SnO2、0.1-1(mol)CaO、0.2-1(mol)%CaCO3、0.02-1(wt)%V2O5构成的添加材料的Mn/Zn基单晶铁氧体组合物。
本发明的各种目的、特征和优点经阅读下面的详细说明书和附图将会变得更加明显。在下面的详细说明中:
图1是测定本发明的Mn/Zn基单晶铁氧体基本组成的图解。
图2是说明晶片电阻率和获得晶片的晶块的位置之间的关系的曲线图。
图3是说明环形样品的初始磁导率μi和获得环状样品的晶块的位置之间的曲线图。
图4是说明决定于测定温度的环状样品的磁导率μ的变化的曲线图。
图5是影像录放磁头的一般结构的透视示意图。
本发明提供Mn/Zn基单晶铁氧体组合物,适于用作VCR体系的录放磁头。组合物含主要由51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO、16-20(mol)%ZnO构成的主材料和主要由0.2-2(mol)SnO2、0.1-1(mol)%CoO、0.2-1(mol)CaCO3、0.02-1(wt)%V2O5成的添加材料。
本发明的主材料的组成范围,即单晶体氧体的基本组成的范围可用图1中所示的Fe2O3-MmO-ZnO组成图解进行限定。
对主材料的Fe2O3、MnO和ZnO组成范围进行限定,要测定组成图解中的5个座标点A、B、C、D、E,座标点A对应于含51(mol)%Fe2O3、29(mol)%MnO和20(mol)ZnO的组成;座标点B对应于含53(mol)%Fe2O3、27(mol)%MnO和20(mol)%ZnO的组成;座标点C对应于含54(mol)%Fe2O3、27(mol)%MnO和19(mol)%ZnO的组成;座标点D对应于含54(mol)%Fe2O3、30(mol)%MnO和16(mol)%ZnO的组成;座标点E对应于含51(mol)Fe2O3、33(mol)%MnO和16(mol)%ZnO的组成。
主材料的组成,即主要由Fe2O3、MnO和ZnO构成成的基本组成的范围是限定在分别连接相邻的座标点A和B、B和C、C和D、D和E、E和A的五条直线构成的五角形域区内。
0.2-2(mol)SnO2、0.2-1(mol)%CaO、0.2-1(mol)%CaCO3和0.02-1(wt)%V2O5是作为添加材料加入对应于含53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)%ZnO的组成的座标点附近的,这样就可获得优良的磁头特性。
参考下面的实施例,本发明即能迅速得到了解。
实施例1
第1步S11,制备粉末状的53(mol)Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)ZnO、0.5(mol)%SnO2、0.5(mol)CoO、0.5(mol)%CaCO3和0.02(wt)%V2O5,然后将它们混合在一起,得到Mn/Zn基单晶铁氧体组合物。
此后,按与常规方法的第2步至第8步相同的方法,以在第2步S12得到环形样品:测定环形样品的电阻率、饱和磁通量B10、频率为0.5MHz的初始磁导率μi和对应于磁导率μ的第二峰的温度Tμ2p。其结果示于表2。
如表2所示,环形样品呈现的电阻率为0.45Ω·cm(以晶片测定),饱和磁通量B10为4.800G,频率7MHz时的初始磁导率μi为550,温度Tμ2p为10℃。
图2是说明晶片电阻率和获得晶片的晶块位置之间的关系曲线图。晶块位置在50-230mm之间,本发明的晶片呈现的电阻率为0.4-0.5Ω·cm,如图2的实线所示;而先有技术的晶片呈现的电阻率为0.25-0.38Ω·cm,如图2的虚线所示。
特别是在晶块位置为110mm处,本发明的晶片呈现的电阻率为0.45Ω·cm,而先有技术晶片在同一晶块位置为0.32Ω·cm。
图3是说明环形样品初始磁导率μi与获得环形样品的晶块的位置之间的关系曲线图。晶块位置在50-230mm时,本发明的环形样品呈现的初始磁导率μi的范围为500-560,如图3的实线所示,而先有技术环形样品的μi为250-300,如图3的虚线所示。
特别是在晶块位置110mm处,本发明环形样品呈现的初始导率μi为550,而先有技术的环形样品的μi为300。
图4是说明决定于测定温度的环形样品的磁导率μ变化的曲线图。温度在-50至160℃,本发明的环形样品呈现的磁导率在-10℃时为4,300,在140℃时为3,200,如图4实线所示;而先有技术环形样品在20℃时为2,800,在120℃时为2,550,如图4虚线所示。
尤其是对应于本发明的环形样品的磁导率的第二峰的温度低于先有技术环形样品的该温度,即在本发明情况中的温度是-10℃,在先有技术情况中是20℃。
第3步S13是按常规方法的第9步S9和第10步S10相同的步骤进行以制造磁头,然后测定磁头性能。测定结果示于表2。
表2所示,本发明的磁头呈现的放像输出为280μV,摩擦噪音为2dB。
实施例2
本实施例按实施例1相同的步骤进行,但以主要由1.0(mol)%SnO2、0.5(mol)%CoO、0.5(mol)%CaCO3和0.5(wt)%V2O5构成的不同添加材料组合物加入主要由53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)ZnO构成的相同的主材料组合物中。
如表3所示,实施例2中得到的环形样品的电阻率为0.55Ω·cm(以晶片形式测定),饱和磁通量B10为4,600G,频率为7MHz的初始磁导率μi为500,温度Tμ2p为-30℃。由环形样品制造的磁头呈现的放像输出为270μV,摩擦噪音为1.5dB。
实施例3
本实施例按实施例2相同的步骤进行,但以主要由2.0(mol)%SnO2、1.0(mol)%CoO、1.0(mol)%CaCO3和1.0(wt)%V2O5构成的不同添加材料组合物加入主要由53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)ZnO构成的相同的主材料组合物中。
如表3所示,实施例2中得到的环形样品的电阻率为0.6Ω·cm(以晶片形式测定),饱和磁通量B10为4,500G,频率为7MHz的初始磁导率μi为400,温度Tμ2p为-40℃。由环形样品制造的磁头呈现的放像输出为240μV,摩擦噪音为1.5dB。
比较实施例1
本比较实施例使用与实施例1相同的步骤,但以主要由0.1(mol)%SnO2、0.05(mol)%CoO、0.1(mol)%CaCO3和0.01(wt)%V2O5构成的不同添加材料组合物加入主要由53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)ZnO构成的相同的主材料组合物中。
如表3所示,比较实施例1中得到的环形样品的电阻率为0.35Ω·cm(以晶片形式测定),饱和磁通量B10为5,000G,频率为7MHz的初始磁导率μi为330,温度Tμ2p为10℃。由环形样品制造的磁头呈现的放像输出为210μV,摩擦噪音为5dB。
比较实施例2
本比较实施例使用与实施例1相同的步骤,但以主要由2.5(mol)%SnO2、1.5(mol)%CoO、1.5(mol)%CaCO3和1.5(wt)%V2O5构成的不同添加材料组合物加入主要由53(mol)%Fe2O3、28(mol)%MnO和19(mol)ZnO构成的相同的主材料组合物中。
如表3所示,比较实施例2中得到的环形样品的电阻率为0.75Ω·cm(以晶片形式测定),饱和磁通量B10为4,200G,频率为7MHz的初始磁导率μi为330,温度Tμ2p为-60℃。由环形样品制造的磁头呈现的放像输出为190μV,摩擦噪音为4.5dB。
由上面的叙述可知,Mn/Zn基单晶铁氧体组成中含主要由0.2-2(mol)%SnO2、0.1-1(mol)%CoO、0.2-1(mol)%CaCO3和0.02-1(wt)%V2O5构成的添加材料加入主要由51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO和16-20(mol)%ZnO构成的主材料,由此单晶铁氧体制造的磁头产生增高的放像输出和降低的摩擦噪音,由此而得到高质量的画面和高分辨率的影像。
虽然本发明为说明的目的已公开了本发明的最佳实施方案,但本领域技术熟练者应该知道,可能的对本发明的各种改变和增减都不脱离公开于权利要求中的本发明的范围和精神。
表1
化学组成    (mole%)
Fe2O3MnO ZnO
51-54    27-33    16-20
性质
B10(G) μi Tμ2p(℃) 放象输出(μV) 摩擦噪音(dB)
4,200-5,000    200-330    0-50    170-220    5-8
表2
Chemical  Coml    化学组成    (mole%)
样品 基本组成 SnO2CoO CaCO3V2O5[wt%]
本发明    53/28/19    0.5    0.5    0.5    0.02
先有技术    53/28/19    -    -    -    -
性质
Res.(Ω·cm)B10(G) μi Tμ2p(℃) 放象输出(μV) 摩擦噪音(dB)
0.45    4,800    550    -10    280    2
0.32    4,900    300    20    190    6
表3
化学组成    (mole%)
样品 基本组成 SnO2CoO CaCO3V2O5[wt%]
实施例1    53/28/19    0.5    0.5    0.5    0.02
实施例2    53/28/19    1.0    0.5    0.5    0.5
实施例:3    53/28/19    2.0    1.0    1.0    1.0
比较实施例1    53/28/19    0.1    0.05    0.1    0.01
比较实施例2    53/28/19    2.5    1.5    1.5    1.5
性质
样品 Res.(Ω·cm)B10(G) μi Tμ2p(℃) 放象输出(μV)
实施例1    0.45    4,800    550    -10    280    2
实施例2    0.55    4,600    550    -30    270    1.5
实施例3    0.6    4,500    400    -40    240    1.5
比较实施例1    0.35    5,000    330    10    210    5
比较实施例2    0.75    4,200    300    -60    190    4.5

Claims (1)

1、一种Mn/Zn基单晶铁氧体组合物,该组合物含有主要由51-54(mol)%Fe2O3、27-33(mol)%MnO和16-20(mol)%ZnO构成的主材料和主要由0.2-2(mol)%SnO2、0.1-1(mol)%CoO、0.2-1(mol)%CaCO3和0.02-1(wt)%V2O5构成的添加材料。
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