Brevet FR2119091A1 — publié le 19720804

- 1 2119091; 10 15 20 25 30 35 40 L'invention concerne les ferrites Mn - Zn pour têtes magnétiques destinées à être utilisées dans un appareil magnétique d'enregistrement -t de reproduction. Depuis peu, les ferrites, notamment les ferrites Mn - Zn, ont eu une lg.rge application dans les têtes magnétiques pour appareils d'enregistrement et de reproduction magnétiques, tels que les enregistreurs à ruban audio et vidéo ; ils remplacent les alliages tels que les Permalloy et les Sendust. L'utilisation des ferrites comme matières premières pour les noyaux magnétiques des têtes magnétiques est souhaitable si l'on considère que techniquement les ferrites ont une haute résistance à l'usure, et de meilleures propriétés magnétiques, telles que la magnétisation de saturation, la force coercitive, et la perméabilité, outre des caractéristiques supérieures en haute fréquence. En revanche, les têtes à ferrite engendrent des bruits anormaux que cause le frottement oontre un ruban magnétique, c'est-à-dire les "bruits de fond de ferrite", lorsque les têtes à ferrite sont utilisées au contact avec un ruban magnétique en défilement ; il en résulte une déformation du rapport signal sur bruit quand on utilise l'appareil en reproduction. Il a été fait des essais sur diverses ferrites Mn-Zn à haute densité et sur des ferrites Mn-Zn monocristallines, et les résultats ont été analysés au point de vue du bruit, des caractéristiques magnétiques, et de la structure des cristaux. Il en est résulté que le bruit de fond de ferrite avait un certain rapport avec les pertes magnétiques dues au mouvement des parois de domaines lors de la magnétisation de la ferrite et que ce bruit de fond de ferrite était en relation étroite avec la dimension de grain des cristaux de ferrite, en particulier qu'il augmente lorsque le diamètre de grain augmente. Les résultats expérimentaux ont révélé que le diamètre de grain des cristaux de ferrite devait être inférieur à 30 m, afin de ^amener le bruit de ferrite à un niveau tel que ce bruit ne gêne pas l'utilisation pratique de la tête magnétique. Il existe bien des ferrites Mn-Zn à haute densité et des ferrites Mn-Zn monocristallines qui ont été utilisées dans l'enregistrement magnétique, mais lespremières présentsibcet inconvénient que les cristallites du cristal de 71 46871 _ 2 - 2119091 15 ferrite sont sujets à se séparer de la surface de celle-ci par le frottement contre le ruban en défilement» Il peut en résulter une érosion de l'entrefer avant de la tête magnétique. On a réussi à obtenir,des cristaux de 5 ferrite, d'un diamètre apparent de grain assez petit pour correspondre aux résultats expérimentaux indiqués plus haut, par précipitation des différentes phases dispersées à l'intérieur des cristaux de ferrite. Il a été trouvé que, si le diamètre des grains de ferrite est apparamment diminué, les 10 bruits de fond de ferrite diminuaient de façon correspondante, car le mécanisme de magnétisation de la ferrite peut être limité au moyen d'une telle réduction du diamètre. Ii'un des objets de cette invention est de fournir une ferrite de haute densité, résistant à l'usure, pour tête magnétique, qui ait un diamètre réel de grain assez faible, et dont le bruit de fond de ferrite soit faible. Un autre objet de cette invention est de fournir une ferrite à haute densité, pour tête magnétique, d'un assez grand diamètre réel de grain, mais qui présente un assez faible diamètre apparent de grain et donne un faible bruit de fond de .errite. I'invention a encore pour objet de fournir une ferrite monocristalline, résistant à l'usure, pour tête magnétique où le diamètre apparent de grain soit assez petit, et donnant un bruit de fond de ferrite faible. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est un diagramme fonctionnel d'un système de mesure du bruit de ferrite ; - la figure 2 est une représentation graphique du bruit de ferrite résultant de divers diamètres de grain, en fonction de la tension du ruban ; - la figure 3 est une représentation graphique du bruit de ferrite, selon le diamètre de grain du cristal de 35 ferrite ; - les figures 4 et 5 sont respectivement une microphotographie et une microphotographie électronique d'une ferrite monocristalline préparé suivant la présente invention; 40 20 25 •$>? 71 46871 " 3 " 2119091 Dans la figure 1 on montre sous forme dê diagramme schématique un dispositif destiné à mesurer le bruit de ferrite. Un ruban magnétique 3 se déplace dans la direction de la flèche en partant de la bobine d'alimentation 1 vers la 5 bobine receveuse 2 ; une tête magnétique 4 est disposée au contact du ruban entre les bobines 1 et 2. la tête magnétique 4 comporte un noyau magnétique en ferrite à haute densité, ou en ferrite monocristalline, la bobine d'alimentation 1 est actionnée par un moteur électrique M contenu dans un dis-10 positif 7 de réglage de la tension du ruban, de sorte que la tension donnée au ruban magnétique 3 peut être contrôlée, le signal de bruit de la tête magnétique 4 est conduit par un ampli 5 vers un indicateur 6, tel qu'un voltmètre à tubes, . oîi l'on peut l'observer. 15 Dans la présente invention, on a utilisé pour l'expérimentation, à titre d1exemple, des ferrites Mn-Zn à haute densité, telles que les ferrites comprimées à chaud, les ferrites frittées dans le vide et les ferrites fe~2n monocristallines préparées selon la méthode de Bridgmaxu 20 Lors des expériences, on a employé des têtes magnétiques qui concertaient des noyaux magnétiques f ai g s de ferrites Mn-Zn à haute densité(échantillons 1 à 5) ;,t une ferrite Mn-Zn monocristalline (échantillon 6), dent les diamètres de grain et les caractéristiques magnétiques sont indiqués 25 dons le tableau ci-dessous : Echan- Diamètre Densité de Force Perméabilité tillon de grain flux à sa- coereitive (en W-) «r- (pour , «y 30 35 1 10,5 4 800 0,13 3 000 2 18,5 4 100 0,02 5 050 3 37,5 3 400 0,02 10 000 4 54 3 500 0,02 10 000 5 70 4 800 0,06 3 o o K"\ 6 monocristal 5 200 0,02 3 800 les têtes magnétiques étaient montées sur des enregistreurs à ruban audio, et les mesures étaient faites avec le système de mesure du bruit de ferrite indiqué figure 1, afin 40 de rechercher la relation qui existe entre la tension du ruban BÀD ORK3ÏWAL. 71 46871 " 4 " 2115091 magnétique et lebruit deferrite provenant des noyaux magnétiques des têtes magnétiques, la mesure du rapport signal sur bruit reposait sur la norme la vitesse du ruban étant de 19cm/seconde (Essai de ruban "Ampex" = 01-31 321 - 01). 5 les résultats des expériences sont indiqués sur la figure 2, On voit sur le dessin que le bruit de fond de ferrite augmente avec la vitesse du ruban, et que la pente de la courbe est nettement plus grande pour la ferrite monocristalline (échantillon 6) que pour les ferrites à haute 10 densité (échantillons 1 à 5). Tenant compte de ce que la tension du ruban est d'environ 250 grammes dans les enregistreurs à ruban ordinaires, la figure 3 montre la relation entre la tension du ruban et le rapport signal sur brait pour cette valeur parti-15 culière de la tension du ruban. On voit aisément par les figures 2 et 3 que le bruit de ferrite augmente en même temps que le diamètre de o'rexn des cristaux de ferrite, Etant donné que la valeur maximale du niveau de bruit doit de préférence être inférieure à — 63 db 20 pour le rapport signal sur bruit pour les enregistreurs à ruban or&inaLr^a,. or» comprendra par la figure 3 que le diamètre de grain des cristaux de ferrite doit de préférence être inférieur à 30 y* m. D'autre part, nous avons établi par des essais qu'avec des cristaux de ferrite d'un diamètre de grain inférieur 25 à 5 il devenait difficile d'obtenir les performances magnétiques nécessaires pour les têtes magnétiques obtenues avec ces cristaux et que la fabrication de ferrites convenant pour des têtes magnétiques devenait difficile en raison de ce que les cristallites du cristal de ferrite se séparent 30 de la surface de celui-ci au cours du frottement contre le ru-.'an magnétique en défilement. On sait généralement que le diamètre de grain de la tête en ferrite doit être choisi assez grand, par exemple entre 30 à 200 m, afin d'éviter que les critallites du 35 cristal de ferrite se séparent de sa surface, tandis qu'il a été trouvé toutefois d'après les résultats des expériences qui ont été rapportés ni-dessus que le bruit de fond de ferrite augmentait avec le uiamètre de grain du cristal. On a réussi à diminuer le bruit de ferrite en assurant tua diamètre apparent 0FilGSN/^ 71 46871 - 5 2119091 ! plus petit du grain des cristaux de ferrite, dont le diamètre de grain réel soit assez grand pour que les oristallitea ne se séparent pas de la surface des cristaux. On y arrive par injection, addition ou diffusion d'éléments particuliers, 5 tels que l'étain, dans les cristaux de ferrite, en vue de la précipitation en dispersion de différentes phases dans ces cristaux. Dans un exemple de ces expériences, une ferrite Mn-Zn à haute densité, dont le diamètre de grain se situait entre 10 50 et 200 a été soumise à un tel mode d'injection d'un élément particulier, un grand nombre de phases différentes très ténues se précipitant à l'intérieur des cristaux, le diamètre de grain de la ferrite paraissait être de 10 à 17^m. les caractéristiques de bruit de fond de la ferrite à haute densité ainsi obtenue 15 s'inscrivaient dans la région indiquée dans la figure 2 par des traits obliques. On comprendra donc que le "bruit résultant était si faible que la ferrite pouvait avantageusement être utilisée pour des têtes magnétiques. Pareillement, une ferrite Mn-Zn monocristalline 20 a été soumise à un traitement d'injection ou de diffusion d'un élément particulier - par exemple de l'oxyde d'étain - pour précipiter en dispersion différentes phases, chacune ayant 0,2 jk/m de large, et quelques m de long, à l'intérieur des cristaux de ferrite. De cette façon, on a obtenu à titre 25 d'exemple un monocristal de ferrite ayant apparemment tua diamètre de grain moyen de 10la ferrite ainsi obtenue avait une perméabilité initiale supérieure à 1 000 (pour 1 kHz) et le bruit de fond de la ferrite étant pratiquement en accord avec les caractéristiques des échantillons 1 dans la figure 2. 30 la figure 4 est une microphotographie d'une ferrite monocristalline, et les différentes phases qui y sont précipitées se voient en fines paillettes noires. la figure 5 est une microphotographie électronique d'une structure cristalline agrandie, comme dans la figure 35 4, les phases allongées étant vues en blanc. Il est facile de comprendre que la précipitation en dispersion de différentes phases à l'intérieur d'un cristal peut s'obtenir autrement que par injection, addition ou diffusion dans ce cristal, de certains éléments parti-40 culiers, Ttiq-ia aussi par traitement en atmosphère spéciale (tel que traitement thermique) du cristal de ferrite, pour y *— T ®AD ORIGINAL 71 46871 - 6 21190911 former des cristaux d'hématite oL , ou de wurstite. Cette dernière méthode repose sur le fait reconnu par nous que les cristaux de ferrite sont sensibles aux traitements en atmosphère spéciale. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de1 l'invention. BAD Original 71 46871 7,; — 2119091 ! REVENDICATIONS 1°/ Ferrites Mn-Zn à haute densité utilisables pour les têtes d'enregistrement et de reproduction, caractérisées en ce que les dinens.ioos nicyenrer c?s graine sont inférieurs res à 30^Um. 2°/ 'Perritep ^ utilisables pour le^ têtes enregistrée?-, t et r-.^r :3ttsi;iQXi# caractérisées en ce qu'elles incluent différentes pîiaLô-r, qui y sont disper— • sées, précipitées par injection, addlilou ou diffusion de 10 certains éléments particulier* dans graine des ferrites. 3°/ Ferrites Fn-Zn r:c;.ioeristallines utilisables pour les têtes d'enregistrement et de reproduction* caractérisées en ce qu'elles incluent différantes phases qui y sont dispersées, précipitées par injection,, addition ou * if fusion de certains 15 éléments particuliers dans les cristaux de ferrites. BAD ORIGINAL