194431. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kopásálló mágneses felvevő és/vagy lejátszó fejek előállítására
1 194.431 2 készült fejeknél is megjelennek. A találmány feladata olyan eljárás létrehozása mágneses fejek előállítására, amely a nagy permeabilitású lemezekből készített fejek gyártási technológiájához hasonló módon olcsón és nagy sorozatban gyártható, de amely lényegesen megnövelt keménységgel és kopásállósággal rendelkezik. A kitűzött feladat megoldásához abból az ismert eljárásból indulunk ki, amelynek során nagy mágneses permeabilitású, meghatározott alakú félpólus lemezeket készítünk, a lemezekből félpólusokat állítunk össze, a félpólusokat fejjé egyesítjük, miközben közöttük egy nem mágnesezhető anyaggal kitöltött vékony fejrés képződik, és a találmány szerint az elkészült lemezek felületén legalább a fejréssel szomszédos frontális zóna tartományában még a félpólusok kialakítása előtt nagysebességű katódporlasztással legalább 0,5 legfeljebb pedig 5 mikrométer vastagságú kemény bevonatot létesítünk. A fejrés kialakítása szempontjából előnyös, ha a lemezeknek a fejrést meghatározó oldalfelületén is kialakítjuk a bevonatot. A bevonatkészítés szempontjából előnyös, ha a katódporlasztást eaktiv gáz jelenlétében végezzük. A találmány szerinti eljárással előnyösen titán-nitrid, króm-nitrid, szilícium-karbid, tantál-nitrid, volfrám-nitrid vagy hasonló nagykeménységű vegyületből képezzük ki a bevonatot. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra fél vasmag nagyított előlnézete, a 2. ábra az 1. ábrán vázolt vasmag oldalnézete, a 3. ábra a fej és szalag viszonylagos elrendezését szemléltető vázlat az érthetőség kedvéért torzított léptékben. Az 1-3 ábrákon vázolt fej két 10, 11 féipólusból áll, és ezek mindegyike nagy mágneses permeabilitású, lágymágneses 12 lemezekből van összeállítva. A 12 lemezek lapfelületükkel helyezkednek el egymás fölött és rögzítésüket ragasztás biztosítja. A 10 és 11 félpólusokat a 3. ábrán vázolt módon illesztjük egymáshoz és közöttük 13 fejrés képződik olymódon, hogy oldalfelületeik (az 1. ábrán vázolt 14 oldalfelületek) között nem mágneses anyagú fólia térközt biztosít. A 13 fejtés szélessége a mikron tartományba esik és jellegzetesen 0,6 és 10 mikron között van. A 14 oldalfelület magassága meghatározza a 13 fejrés teljes mélységét. A 10 és 11 félpólusokon 15 tekercs helyezkedik el és ez lejátszáskor lejátszó tekercs, felvételkor pedig gerjesztő tekercs szerepét tölti be. A 3. ábrán a fej működés közben látható, amikor 17 frontális zónája előtt az A nyíl irányában egyenletes sebességgel egy 16 szalag mozog, amely egyúttal adott erővel neki is feszül. A 17 frontális zónát szaknyelven gyakran fejtükömek is nevezik. Az 1—3. ábrákon vázolt fej a közismert lemezkialakítású fejekhez hasonlít, de a találmány szerinti fej és ezen ismert fejek között az az alapvető különbség, hogy a 12 lemezek mindegyikén legalább a 13 fejrés magassága által meghatározott tartományban 18 bevonat van kialakítva. A 18 bevonat a kopással szemben fokoztottan ellenálló kemény anyagból készül. Miután a mágneses fejeket tömeggyártásban célszerű előállítani, előnyös, ha a 18 bevonatot nagysebességű katódporlasztással létesítjük, és ez a bevonatkészítési eljárás a nagyfokú termelékenységen kívül egyenletes bevonati vastagságot is biztosít, a bevonat tökéletesen tapad az alaphoz és a bevonat jellemzői a gyártás során pontosan beállíthatók. A nagysebességű katódporlasztás önmagában ismert eljárás, amelyet számos ipari területen, például vágószerszámok éleinek kemény!tésére, karóra tokok és karkötők bevonására, továbbá vékonyrétegek előállításához elterjedten használnak. A nagysebességű katódporlasztást ÉSldául részletesen ismerteti W.D. Münz és G. essberger production of hard titanium nitride layers by means of high-rate cathode sputtering” (kemény titán-nitrid rétegek előállítása nagysebességű katódporlasztással) c. cikke, amely az NSZK Leybold Hereaus GmbH. kiadványként jelent meg. Ennél az eljárásnál speciális térbeli eloszlású mágneses teret létesítenek a céltárgynál és ennek hatására a céltárgy előtt az elektronok koncentrálódnak és ezáltal ott nagy részecskesűrűséget kapunk, amely csökkenti a kisülési feszültséget és növeli a porlasztási sebességet. Nagyon kemény rétegek előállításához a reaktív katódporlasztás használata előnyös. Ezt a módszert akkor használhatjuk, amikor egy alapfém oxidjait, nitrideit vagy karbidjait kell leválasztani. Ilyenkor céltárgyként az alapfémet, például titánt használjuk. A kisülési kamrában uralkodó atmoszférát egy semleges gáz, például argon és egy reaktív gáz például nitrogén keveréke képezi. A porlasztási folyamat során a reaktív gáz a céltárggyal reakcióba lép és erről visszaszóródik vagy pedig a fématomok kondenzációja során a porlasztott réteg integráns részévé válik. A réteg keménysége döntően a reaktív gáz parciális nyomásától függ, és megfelelő folyamatvezérlés alkalmazásával optimális keménység biztosítható. A 18 bevonat készítésekor a 12 lemezeket a kisülési kamrába vezetjük és alapfémként (szubsztrátként) használjuk. A bevonási folyamatot elősegíti, ha két nagysebességű katódot átellenes helyzetben rendezünk el, és a 12 lemezeket a katódok között kialakuló középső tartományba helyezzük. Az ilyen bevonatok készítésére különösen alkalmas a hivatkozott Leybold-Hereaus GmbH vállalat Z 600-as típusú moduláris in-line porlasztó rendszere. Bevonat céljából előnyös titán-nitrid használata, amelynek Vickers keménysége HVi0 =30000 N/mm5 körül van. amennyiben a nitrogén parciális nyomása 5-10-104 mbar közé esik. Hasonlóan kemény rétegeket kaphatunk más vegyületek felhasználásával, például króm-nitrid, szilícium-karbid, tantál-nitrid, volfrám-nitrid létesítésével. Az ilyen vegyületek keménységét és oxidációs tulajdonságait W.D. Müntz és J.Göbel „Oxidation behaviour of high-rate sputtered TiN, TiC, TiCN, CrN and WN films” (Nagysebességű katódporlasztással előállított TiN, TiC, TiCN, CrN és WN rétegek oxidációs tulajdonságai) c. cikke ismerteti, amelyet all. ICMC konferencia kiadványában publikáltak (San Diego, California, 1984.). Számos egyéb kiadvány is ismert, amelyek fém alapra kemény rétegek létesítését ismertetik, ezért a találmány egyetlen konkrét vegyületre sem korlátozható. Fontos kihangsúlyozni, hogy a nagysebességű reaktív katódporlasztás különösen erős kohéziós kapcsolatot teremt az alapfém és a felvitt réteg között, és ez a kötési szilárdság biztonsággal kibírja azokat a hő- és erőhatásokat, amelyek üzem közben a 17 frontális zónában a fej és a 16 szalag között keletkeznek. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
