DE1764799A1 - Magnetischer Speicher - Google Patents

Magnetischer Speicher

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DE1764799A1
DE1764799A1 DE19681764799 DE1764799A DE1764799A1 DE 1764799 A1 DE1764799 A1 DE 1764799A1 DE 19681764799 DE19681764799 DE 19681764799 DE 1764799 A DE1764799 A DE 1764799A DE 1764799 A1 DE1764799 A1 DE 1764799A1
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copper
wire
thin
bath
film
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DE19681764799
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Semienko Peter P
Emil Toledo
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Honeywell Inc
Original Assignee
Honeywell Inc
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Description

5. Au*. 1068 Sch/fa
- L 84 h ? 95 -
HONEYWELL XNCI, 2701 Fourth Avanue South Minneapolis θ, Minn. OSA
"Magnetischer Speieher11
Erfindung besieht eich besonders auf eine charakteristische, beschichtete, magnetische (Dünnfilm) Speicheranordnung Und auf eine neue, suROhurlfte Oalvanlsierelnriohtunc; zur elektrischen Beschichtung der rauhen Oberfläche einer von einen lylindorförmigen Körper gebildeten Unter lap:* mit eolch einen PiIw und hueh auf 4le sugehurigen Herstellungsverfahren. Ine·* besondere besieht sich die Erfindung auf einen "ophÄrolaren" Speieherfilm und auf eine Desohiohtunßaeinrlchtung zur Aufbringung eines Files auf eine KupferunterlßRO, um diese "sphtirolare" Qestaltung su schaffen. Diese Einrichtung enthalt eine Kupfer-
Unterlagen (ArtV11 Η». Ζ Nr. l Setz 3 dw ÄnderunO*g··. v. 4.9.1967)
' 1098AW1331
-Z-
galvanisationszelle nit ElektrolytverteilunRanittiel und zugeordnete Ladenittel zurrgleichmäßigeren Verteilu.nji $$§ Blektroilyten in der Hähe einer zylindrischen Unterlagef wod^reh^ di· Geschwindigkeit und die Oleichnflßigkeit der Beschichtung eine? solchen KupferoberflÄche verbessert wird,
Fachleute für die Aufbringung dünner»magnetischer Fi}me auf Draht unterlage η haben allgemein angegebent daß die au be3chiphtende Unterlage so glatt wie mißlich eein und eine ultra-platte "Spiegel"-Oberflache haben soll, Ee wurde allfreinein behauptet, daß die Kontrolle magnetischer Eigenschaften, wie Koerzitivkraft die Rauheit unter einem bestimmten maximalen Wert Fehalten werden nu&i über den die gcäRneten Charakteristiken nicht erhalten werden. Die Erfinder haben jedoch überraschenderweise gefunden, daß solche "Spiegel11-Flächen manchmal unerwünscht sein können, und daß solche allgemeinen Eigenschaften wie "maximale Rauheit1* ganz nutzlos sein können - wenigstens zur Ablagerung gewisser empfindlicher, dünner, magnetischer Perraalloy-Filne oder der^l, zur Beschichtung von Draht für Speicherzwecke. Es wurde gefunden, daß durch Vermeidung solcher "Spiegeln-0berflachen und stattdessen durch Aufbringung magnetischer Filme auf eine Unterlage mit einer vorgeschriebenen "sphBrolaren" OberfISohe (d.h. eine Fische mit Halbkugel-ähnlichen Vorsprüngen von gleichbleibendem Durchmesser und innerhalb eines engen Durchfesserbereiches) ein dünner FiIa verwendet werden kann, der erstaunlich« supermannet ie ehe F.igenschäften hat, wie sie in einem dünnen aufgebrauchten Ternalloy"-
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BAD ORIGINAL
PiIn derart, wie er für "PRO" oder 1WRO"-Form Drahtspeicher benutzt wird, gefordert werden. Ein Beispiel for einen solchen Speicherfilra ist in der Tabelle I wiedergegeben, aus der Faohleut· Xquivalente erkennen können.
Tafel I
Prahtunterlaget H,^ riO"' Zoll Be-Cu-Draht mit Kupferfilm von
5 bie 10 Mikron Dicke, elektrobeachichtet, um die "SphSrolaritSt" der Oberfläche tu Beißen, die einen gleichbleibenden Durchmesser von 1 bis 10 Mikron (Ober 0,1 unter 20 - dargestellt in FIr. 7 bis 10) und niedriper Spannung (nax. urc 20 Thpei).
Magnetischer Film: Permalloy (80,5 Ni -19,5 Fe)-FiIm etw.i 1 Hikron
dick.
Spalchereigonschaften: allgemein — homogen, hohe Ausp;anK8leistung, niedrige Empfindlichkeit für solche "Störungen", wie hoher Ditfit-Stron-History-Effekt, Nacheilen, öberlaRerunß benachbarter Bits usw.
Besonderheiten t Min. Aufzeichnungsetrom: 12 ma;
Min. Signalausftannsleistung 5 mV (unter "Probe"~ schlechte Impulsmuster)
Verhältnis No. 1: Maximaler Dir.it-StBrstron
Mininale^Dißit-Aufzeichnunnsstron
größer gleich 1,5 109841/1331 BAOOB.G.NAL
Verhältnis No. 2: Maximaler Nachbaraufzeichnunpsstrom ·
äuruh minimaler Aufzeiehnungsstrom
großer gleich 1*4·
Die Kontrolle Ober die Gleichmäßigkeit ist wichtig far die Fachleute, und es ist wichtig für Fachleute, die Oberflächen ▼on Unterlagen mit dünnen, magnetischen Filmen zu versehen. Irgendwelche Abweichungen von einem vorgeschriebenen, gleiehmüßigen Beschiohtungsmaß kann die magnetischen Eigenschafton des Super-Films radikal ändern, wenn s.B. die kristalline Struktur der Oberflache der Unterlage verändert wird, oder wenn Spannungenfeuftreten oder das Kornmaß geändert wird. Irgendeine solche Abweichung kann sich verhänggisvoll auf die gesuohten Eigenschaften auewirken wie "minimale Magnetostriktion". Daher ist es ein Ziel der Erfindung, eine Teohnik und die/zugehSrinen Mittel zu schaffen, um die oben erwähnte "sphärolare" Oberfläche zu erzeugen. Ein verwandtes Ziel ist die Verbesserung der Gleichförmigkeit der Beschichtung einer solchen Metalloberfläche auf einer zylindrischen Unterlage, selbst wenn die Unterlage ein dauernd bewegter Draht, wie ein Kupferlegierungsdraht ist. Es ist auch erwünscht, Mittel vorzusohen, zur Zerstreuung des Elektrolyten in einer vorgeschriebenen Art und ihn symmetrisch und radial nach innen auf die Unterlage zu verteilen, wenn sie sich durch die Galvanisationszelle bewegt. Weiterhin sollen Mittel vorgesehen werden, um eine homogene Verteilung der geladenen Ionen in einem derartigen Elektrolyten zu gewährleisten. Noch ein anderes Ziel idt die Schaffung eines neuen Elektrolyten und der zugehörigen Besohiehtungsbedingungen für die Herstellung
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BAD ORIGINAL I *
aoleh einer "sphSrolaren" Oberfläche und besondere zur Anwendung nit solchen Varteilungsuitteln, speziell unter hoher Stromdichte, "Feaf-Besehichtungsbedlngungen.
Ea ist offensichtlich für den Fachnann, daß eine nicht gleichmäßige Beschichtung auch eine Ablagerungaschioht (z.B. aus Kupfer) durch Einführung einer unkontrollierbaren (zufälligen) Rauhheit und durch Oberflftchenunterbrechungen verschlechtert. Ee ist ein Grundsatz in der Beschiohtungstechnik, daft Fauhheit der Oberfläche ein nicht umkehrbarer Prozeß ist, das heißt, wenn eine Ablagerung fortlaufend aufgebaut wird, kann sie nianala glatter sein als entweder die UnterlagejanfAnglich war oder ala sie während dea Aufbaues geschaffen wurde (ausgenommen, wo eine Spezial-Nivellierungsbehandlung eingeschaltet wird). Schafft bein Beschichten nit Kupfer auf einem eich bewegenden Draht •ine UnregelßJlßigkeitjin den Beschichtungsbereich entlang der T.flnge der Oalvanisationszello zufällige Rauhheiten, so wird der nachfolgende Aufbau dieselbe oder eine größere Rauhheit verursachen (z.B. wenn ein magnetischer Supfer-Film aufgebracht wird)· Fachleute würdigen daher die Kontrolle der Beschichtungegiatte, da es wichtig ist, eine gleichmäßige Beschichtung entlang der aktiven Lfinge einer Galvanisationszelle aufrecht zu erhalten, wahrend eine Unterlage hindurch bewegt wird. Die vorliegende Erfindung schafft eine kritische Rauhheit-Elfrenschaft, die einzigartig für solche Filme paßt und behandelt besonders •in· neue Zellenstruktur und die zugehörigen Elektrolyten, die für ein· solche gl«lohmAßige Beschichtung geeignet sind. Zusfltz-
^ , 109BA4/1331 bad original!
lich wird eine einzigartige Kontrolle Ober die Rauhheit der Beschichtung geschaffen. DennFaehleuten ist esjkröhlbekannt 9 daß die Kontrolle der Rauhheit der Beschichtung (ζ. Β. um besser tu definieren, Homogene su verteilen and so tine "eph&rolart" Oberfläche su schaffen) sehr erwünscht ist und seit langem erwartet wird·
• ■ ·
Ein anderes Hauptsiel der Erfindung ist die Schaffung einer sorgfältig kontrollierten Oberflflohe der unterlage auf der dünne magnetische Filme oder dergl. aufgebracht werden. Ein besonderes Ziel ist die Schaffung einer solchen Unterlage, die eine vorgeschriebene "sphSrolare Oberfläche1* aufweist· Oder anders bezeichnet, die ein "Kaviar"-Aussehen bei vierhundertfacher Vergrößerung aufweist. Eine weitere Aufrebe der Erfindung ist die Schaffung einer Drahtunterlage fflr derartige PiIne, die kupferbesohichtet ist, um so eine solche "Kaviar"-Ober f Iff ehe mit gleichnilÄig darauf verteilten "SphSrolaritfiten" einer Qr&ße von etwa 1 Mikron zu erhalten.
Die obigen und weiteren Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher auf die beigefügte Zeichnung Besug genommen wird, die bevorzugte Ausfflhrungsformen gemflA der Erfindungenthalt,
In dej^eiohnung, in welcher gleiche Bezugszeiehen gleiche Teile bezeichnen, ist: \
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BAD ORIGINAL
Pig. 1 ein achoinatisoher Längsschnitt durch eino bevorzugte Zellenanordnung zur Herstellung von Kupferschichten »it 1"Kaviar"-Ober Olchen gemäß der Erfindung,
Pig. 2 «inen Querschnitt der Zelle nach der Linie 2-2 in Pig. I und
Pig· 3 -11 Photographien »it vierhundertfächer Vergrößerung. aufgenommen, welche Muster von beschichteten Drahtoberflächen wiedergeben, wovon einige unter die Definition einer nKaviar.n-(ephRrolare)Oberfiache fallen, einige jedoch nioht.
SphSrolare Oberfläche
Die Erfinder hatten das Problem dos Aufbrlngens eines dtlnnen Magnetischen Films für zur Datenspeicherung dienende Drflhte (siehe dl· genaue Erklärung in Tabelle I) zu lösen, das heißt, allgemein gesprochen, einen PiIm mit hoher Ausgangsleistung (bei niedrigen Auf zeichnung strömen) und guter Widerstands ffthiglceit κβρβη Störungen (bein Vorhandensein normaler Fehler) aufzubringen. Bei Auswahl einei^passenden Unterlage benutzen die Erfinder zuerst einen
Draht, der die übliche "Spiegel"-Flache hatte. Ss war allgemein angenommen worden, daß eine glatte Oberfläche der Unterlage am
1098UM331
beeten ist, um die Erfordernisse fOreine befriedigende Beschichtung von Draht zur Speicherung zu erfOllen· Wenn auf eine solche glatte unterlage ein dünner, magnetischer PiIm (wie im Beispiel I, unten gezeigt; siehe auch die in Pig. 3 gezeigte beschichtete OberflÄche) aufgebracht wurde, konnte zufriedenstellend mit etwa 5 m» (Aufzeichnungestrom) aufgezeichnet werden; die Bits waren gewöhnlich zerstört offensichtlich durch Nacheilen und kräftige überlagerung benachbarter Bits.
Es soll bemerkt werden, daß bei der Verwendung von Speicherfilmen ein vorgeschriebener Trennungsabstand zwischen benachbarten Informationszeilen erforderlich ist, um unerwünschte Überlagerungen and eine mögliche Zerstörung der gespeicherten Informationen zu verhindern. Dieser Abstand muß oft wenigstens 100 ΙΟ*·3 Zoll von Mitte zu Mitte betragen (z.B. auf glatten Draht). Eines der Probiene bein Planen undTIerstellen eines beschichteten Speicherdrahtes ist die Verminderung der Bitlttngo und der minimale Abstand von Bit zu Bit. Benachbarte magnetostatische Effekte setzen jedoch solchen Verminderungen bestirnte Grenzen. Wenn die Breite oiner Infornationszeile vermindert wird, ist ein proportional größeres PeId erforderlich, um die ; Magnetisierung unter die Mitte eines Streifens wechseln zu lassen und dies reicht aus, um größer zu werden, als das anisotrope PeId. Dies tritt ein, weil die induzierten magnetischen Pole ein Entmagnetisierungfeld schaffen, das in dem MaA
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BAD OFUGINAL
anwSchst, wi· die Breite dor Inforroationazeilen abnimmt und datier wieder Abstand zwischen den magnetischen Polen Abnimmt. Venn daher der Rit-Ab&md auf einem beschichteten Drahtab-•ohnitt abnimmt, wird die nagnetische Beeinflussung zwischen benachbarten Bits größer bis sie eventuell sogar zerstört werden.
Venn die Aufmerksamkeit einen Draht rait rauher Oberfläche zugewendet wird, so zeigt die Mikroaufnahme in Fir,· % eine "sphärolare" Oberfläche, deren Unterlage Korndurchtneoser von etwa 0,1 bis 0,5 Mikron besitzt). Der dünne magnetische Film wird noch als wenig zufriedenstellend gefunden, da er zwar eine günstige hohe Ausranprsleistung besitzt, jedoch außerordentlich fehler- und störempfindlich ist. Es wird spflter erklart, daß obwohl die "Sph8rolaritSten" zu fein fflr hochempfindliche DrShte nit zufriedenstellender Arbeitsweise ist, in gewissen OronzfWlen eine derartige Oberfläche zufriedenstellend sein kann, wenn gewisse Mrtnp.el (wie der eingekreiste Fehler V-k in Fiß. Ό beseitigt werden können. Defekte D-ή werden als Hadellßoher bezeichnet und sind das Ergebnis entweder schlechter Elektropolierunfl eines rohen Drahtes oder einer Oberfl.tchenvereeuchung (vor dem Aufbringung von Permalloy). Es ist daher weniß wUnsehenswert für oinen (beschichteten) Draht, wenn er eine BU feint Kornstruktur (zu nlntt) hat. Zum Beispiel sind Drähte mit einer Oberflftchenkörnunr, von weniger als 0,3 bis 0,5 Mikron (Durohnesser) sehr stnrenpfindlich sowie auoh "fehlerenpfanglich"
1 0 9 8 A A / 13 31 BAD ofttGiNAL
(d.h. sie zeigen viele "Beschiehtungslöcher"- die kleinste Oberflächenunvollkonmenheit verursacht Örtliche Signaiverschlechterungen).
Bei Drahtunterlagen rait größeren Korndurchnesser zeigt sich, daß sie nichtsdestoweniger unbefriedigend sind, wenn die KPrner nicht mit ausreichender Gleichnamigkeit über die Oberfläche verteilt sind. Wenn zum Beispiel die unterlagen einer Oberfläche nach Fig. 5 und 6 aufweisen, wo die Korndurchisesser nicht besonders gleichmäßig sind und wo viele Defektstellon sind, befriedigt dor aufgebrachte Magnetfilm noch nicht die gestellten Anforderungen. Disse Defekte (D-5, D-6, in Fig. 5 eingekreist) enthalten unbeschichtete Bereiche, die durch
V-
1 OberflSchenvereeuchungveruroacht sind. Auch wenn die Halbkugelkröner einen geeigneten Durchmesser haben, jedoch ungleichmäßig verteilt sind, treten ebenfalls Schwankungen in den magnetischen Eigenschaften auf, wie "Leerstellon", Störenpfindlichkeit und unzulängliche Wiedergabe. Die in Fig. 5 gezeigte Oberfläche ist ' z.B. ungleichmäßig (nicht sehr honogen) und benötigt zu hohe Aufsprechströrae (etwa 32 na) und hat eine schwache Wiedergabe. Xhnlich wurde beobachtet, daß magnetische Filme Ober einer Oberfläche nach Fig. 6 nicht inder Lage sind, bei 12 ma eine ausreichende Aufzeichnung zu liefern und auoh sehr störanfällig sind.
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BAD ORIGINAL
An dieser Stelle scheint es sot daß eine Unterlage mit einer gleiohnSßiger Verteilung der einheitlichen Durchmesser besitzenden Halbkugelkörner zufriedenstellende magnetische Eigenschaften hat, solange wie die Körner groß genug sind. Es wurde Jedoch gefunden, daft dies nicht der Fall 1st, da zu große Durchmesser obwohl dadurch eine gute StörwiderstandsPfihigkelt geschaffen wird, keine hinreichende Ausgangsspannung ergeben. Es scheint also, daß je feiner (kleiner) der Durchmesser, desto höher die ungestörte Ausgangsleistung ist, wahrend die Widerstandsfähigkeit gegen "StCrfelder" nacheilen und so weiter entsprechend niedriger ist« Beispielsweise bei einer OberflSche nach Fig. wo die Körnung gut homogen ist, jedoch einen großen Durchmesser etwa 20 Mikron hat, zeigt sich zwar eine gute WiderstandsfShigkät gegen Störungen, jedoch ergibt sich nicht die Möglichkeit ■it 12 na zufriedenstellend aufzuzeichnen, und es ist eine zu geringe Viedergabespannung vorhanden.
Folglich scheint es, daß die Erreichung derggeeigneten magnetischen Charakteristik davon abhffngt, daß eine gleichmäßige Verteilung der Körnung über die Drahtunterlagevorhand'en ist, und daß der Durchmesser der Halbkügelähnlichen Körner gleichbleibt, and innerhalb eines bestimmten Dereiches liegt, das heißt, mehr als ein vorgeschriebenes Minitrara und weniger als ein vorgeschriebenes Maximum als Durohmesser hat. Gerftß der \ Erfindung wurde gefunden, daß die beschriebenen, beschichteten
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BAD OR1G'NAL
Drahtunterlagen mit einem "Kaviar"-Aussehen (bei vierhundertfächer Vergrößerung) in einzigartiger Weise die gewünschten Eigenschaften fOrden magnetischen FiIn ergeben. Bine derartige Oberfläche zeigt eine kontinuierliche, gleichmäßige Körnung und stellt eine kompakte Zusamroenballung von Permalloy-Kristallen dar, die in genau definierte Körner geformt und gleichmäßig Ober die gesamte zylindrische Drahtoberflache verteilt sind. Die Gestalt dieser Körner 1st nahezu 1st halbkugelförmig
fe und der Durchsohnittsdurohmesser liegt Im Bereich von 1 Mikron bis 4 Mikron.Diese sphSrolaren Körner sind an den Seiten und an der Spitze glatt, liegen unmittelbar aneinander an und sind homogen in ihren Abmessungen. (Siehe die Oberflachen in Fig. 7 bis 10) die alle eine gute Arbeitsleistung ergeben.) Defekte in Form von Löchern, Farbmarken und Beschichtung -fehlern, wie Vertiefungen oder Blasen können unregelmäßig erscheinen. Ein guter Qualitätsdraht muß dieoben erwähnten sphSrolaren Eigenschaften und ein "Kaviar"-Aussehen haben und muß frei sein von den besagten "OberfISchenfehlern" · Im optiira len Fall, sollen "Oberflachenfehler" (das heißt UnregelmSfilßkeiten von dieser Norm) nicht wesentlich mehr als etwa 100 · 10"^ Zollira Quadrat pro Zoll-Lßnr.e betragen und diemaxiaraele LSnpre einer einzelnen Fehlerstelle nicht Ober 2,5 · 10"' Zoll entlang der Drahtachse, noch Ober 12 «■ 10~' Quadrat zoll hinausgehen, nooh näher bei einer anderen Fehlerstelle liegen als ΊΟ ·10~* Zoll.
10984 A/ 1'3ii bad original
Zusaromenrefaßt hei fr t dies» deB die Oberfläche keine n3piegeln-Qlfltte haben soll, sondern etwas rauh und zwar gleichmäßig rauh sein soll, nit einer Körnung,deren Körner verhältnismäßig gleichbleibende Durchmesser von mehr als etwa 0,1 Mikron (für die angegebenen magnetischen Eigenschaften) haben, um eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Störungen, Nachteile und dergleichen zu besitzen und um nicht zu "fehleranffilllg* BU sein. Umgekehrt darf die Oberfläche nicht zu ungleichmäßig nooh die halbkugeiehnlichen Körner zu groft sein; sie müssen etnas kleiner als 20 Mikron sein, um einen zufriedenstellenden Spannungsausgang und eine zufriedenstellende Aufzeiehnungsstromempfindllohkeit zu ergeben· Es wurde z.B. gefunden, daft •in Korndurehntesser von 0,3 Mikron einen "Grenzfall" für diese Eigenschaften darstellt. Es zeigt sich, daß eine gute Arbeitsleistung geschaffen wird, ausgenommen die Ausbeute usw. sinkt beträchtlich, wo viele Ausfülle auftreten (da diese Körner mit verfeinertem Durchmesser offensichtlich fehlerempfindlich sind und diekleineten OberflSohenunvollkomaenheiten ernsthafte Signalausfall· bewirken.)
Di· folgend· Tafel II enthalt eine Zusammenfassung der oben fgemachten Ausführungen und stellt «in Verzeichnis der "guten" und "schlechten" Oboflochen, dl· in Fig. 3 bis 11 gezeigt sind, dar. ■ , '
·■. 109ΘΑ4/1331 bad original
-H-
Tafel II
(In Pigur. 3 bia 11 dargestellte Oberfllehenmerkcale)
71g. Aussehen (bei 4Öo-faeher SphSrolarer Duroh- Befriedigende Vergrößerung) nesser (Mikron) Arbeitsweise?
3 "Spio^eiriÄche"
glatt) k Nadelloch-Fehler
5 ungleichmäßig und viele Fehler (Nadellöoher)
6 ungleichmäßig
7 "feiner Kaviar"
8 "mittlerer Kaviar"
9 "mittlerer Kaviar"
"grober Kaviar" "eu grob"
keinen
0,1 bis 0,5 etwa 0,7
etwa 0,5-2,5 etwa 1,0 -1,5 etwa 1,5 -2,0* etwa 2,0 -2,5 etwa 3 - U
etwa 10 (etwas grOfier)
nein
nein nein
nein
ja ja ja nein
Obgleich noch andere Ausführungen fflr den Fachmann for sun Zweek der Auswertung und des Vergleichs der obigen Ergebnisse in Betracht kfimen, soll angenommen werden, daß die Ausführung der in Frage kommenden magnetischen Filme elektrisch auf eine Unterlage aufgebracht werden, welche die in Tafel III genannten Merkmale besitst.
10984 4/1331
BAO ORIGINAL
-15-Tafel III
* t
(5 10~* De-Cu-Dreht nach der Elektropolierung, Kupferbe ahiehtung und abschließender Elektropollerung:)
Mechanisch: Dohnungespannunf* des Drahtes: 165 105 pel Minimale H!f£to des Drahtes: RC 32 Maximale Dehnung dos Drahtes: 5 t Qeradlinigkeit: 1/2 Zoll Radius (Maximum) pro Fuß Drahtdurehnesser: 10*' Zoll: des Bo-Cu-Kerns
*,5 (- 0,3); plus Kupferaftlcht 4,8 (- 0,3); wenn poliert nit (Ni-Pe) beschichtet *,9 (- 0,3)
Maximale Beschichtung-Mikrospannung: 20,ooo psi KusaPtnenBOtgimEi Be-Cu-Kern: beschichtet* mit 99 #9 t (Mininura)
Elektrolytkupfer (Maximaler Phosphorgehalt etwa 0,05 %)
Diooben erwähnte "Kaviar" (sphflrolare) Oberflüchennerknale, speziell der in Piß. 7 bis 10 dargestellten xin<3 fflr die erwähnten magnetischen Eifrenschaften filr brauchbar befundenen OberflRchen, sind in der folgenden Tafel IV zusammengestellt.
1 0 9 8 k U I 1 3 3 1 BAD
Tafel IV Muster- "Kaviar"-Oberfläche
(OberflSohenelgenschaft - 12 in. Muster in 400-facher Vergrösserung)
Allgemeint Kupferbeschlchtete Unterlage mit (Durchschnittedicke)
(- 1) Mikron aura Hervorbringen des "Kaviar"-OberfIS-. chenauseehens bei 400-facher Verorderung, d.h. gleichmaßiger Verteilung der GlStte, nahe bei der "SphSrolarltSt" des gleichbleibenden Durchmessers von annShernd bis 4 Mikron (ausgenommen für solche, die mit Fehlern in der Unterlage behaftet sind). Oberflflchenfehler: Es können keine durch die Beschichtung, Polierung
usw. verursacht werden.
Mikrofinderunften Iw Durchmesser: (cf Farbwarkierunp): Maximaler
Durchschnitt (Spitze-Tal) Tiefe: Ο,Οή ΙΟ*"5 Zoll (ttax.DurchschnittO,O2 10~3 Zoll)
OberflSehenunregelnäftigkeiten: (Vertiefungen, Löcher, Blasen) Max·
mangelhafter Bereich ist 12 10"' Quadratsoll pro Zoll - Draht13nge fOr Fehler bis zu 2,5 10"3 Zoll lan« und bis BU 1 ΙΟ"5 Zoll tief.
Max. MnRe: 2,5 10"3 Zoll; nax. Tiefell 10~3 Zoll; Bereich: 5 10- Quadrattoll un
wenigstens einen Abstand von 40 10t5 Zoll voneinander·
109844/1331 bad ORiG1NAl.
Korroslon oder Oxydation: <an der kupferbesehichteten Oberfläche
vor oder naoh de» Polieren·
Diese Merkmale wurden als kritisch festgestellt, das heißt es wurde gefunden, daß beschichteter Draht von nicht homogener Rauhheit tnitzu vielen "Fehlerstellen11 oder mit Sphfirolaritßten, die su KToft sind, völlig; unbefriedigend und unfähig waren, die magnetischen Eigenschaften anzunehmen.
Fachleute schatten es, bevorzugte Verfahren zur Anfertigung solcher 4n "Kaviar"-Oberflächen kennenzulernen. Die Erfinder haben gewisse bevorzugte Elektrolyten, Beschichtunssbedinfrunp-en und Qalvanisationszellenstrukturen gefunden, die in hohem Maß zufriedenstellend sind und werden diese nun beschreiben. Hs versteht sich, daß der bevorzugte Elektrolyt zur Kupferbeschichtunp: eine hohe freie Zyanid-Konzentration hat (dies kann bequem für Kontrollzwecke benutzt werden), wie in der oben erwähnten eingereichten Anmeldung nffher erlButert ist, und daft die Beschichtnngsbedingungen Im allgemeinen eine sehr hohe Stromdichte nit einer ••hr heftigen Bewer.un^ umfassen, so daft kein ins Gewicht fallender Erschupfunßseffekt auftritt (vorzugsweise bei Verwendung der unten beschriebenen neuen Galvanisationszelle). Die Erfinder haben auch Befunden, daß die angodeutote, spezielle Polierung ▼or und nach der Kupferbeschichtung sehr wflnschenswert ist, wob·! dl· Pölitrunß naoh der Xupferbaschiohtune augenscheinlich halfen foll^ **· Oberfläche Mit den SpBSrolaritaten su runden und
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a t
su plätten. Besonders soll bemerkt werden, daß gewisse ElektropollerlSftungen gefunden wurden, wie Orthophosphorsäure (allein oder verdünnt - und in einigen Füllen etwa 2 t SuHaminsSure) die eine sehr zufriedenstellende Nachpolierung ermöglicht und'die schnell bei einer unerwartet niedrigen Stromdichte poliert (das heiftt das Produkt aus Stromdichte und Polierzeit ist unerwartet niedrig)·
Beschlchtunrstechnlk
Die Erfindung will auch verbesserteund schnellere Verfahren fflr die Elektrobeschichtung wie Kupferüberzüge nit"Kaviar"-Oberfläche, schaffen. Vorbereitende Verfahren zum Aufbringen solcher Oberzüge auf bewegte Drahtunterlagen In relativ dicken Schichten nit guter Kontrolle Ober die kritische Oberflfichenrauhheit soll nun beschrieben.werden. Eine solche Unterlage kann einen Metalldraht enthalten, die einen gezogenen Draht aus Berylliua-Kupfer oder dergleichen. Diese Unterlage soll eine einigermaßen platte Oberfläche innerhalb der Grenzen haben, die von den aufgebrachten Kupferfilm erwartet werden.
Demgemäß soll erklfirt werden, wie eine Nornaldraht-Unterlage durch eine neut Galvanieationazelle kontinuierlich hindurch5 bewegt wird. Eine solche Zelle ist unten alt ein· in Flg. lur'
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dargesteilte, besondere Ausführunprsforn beschrieben. Die Zelle ist hohl fflr die Zuführung dee Drahtes entlang ihrer Lanorcachse und enthält eine Anzahl FlQssigkeitsraekflußzuleitunßen, die relativ gleichmäßig entlang der Zellenlänge angeordnet sind, um die Strömung der BeschichtungsflGssigkeit gegen den Draht zu richten. Eine Anzahl Mittel xur FlOssiskeitsablenkung sind in der Zelle vorgesehen, um den Draht koaxial zu umgeben. Jedes dieser Mittel steht in Verbindung mit einen zugehörigen Mittel der Zuleitungen, um die Flüssigkeit in einor vorbeschriebenen -schraubenförmigen Richtung abzulenken, damit der geladene Elektrolyt gegen die Drahtunterlage getrieben wird und in Berührung mit dor unterlage an dieser entlang lauft, so daß die Zusammensetzung des Elektrolyten in der Nahe des Drahtes gleichbleibt und sich nicht erschöpft. Die Finssigkeitsablenkaittel sind vorzugsweise gelocht, um ein Entweiohen der Wasserstoffblasen aus Aer Nachbarschaft des Drahtes zu ernstlichen.
Es soll auch erklärt werden, wie gewisse bevorzugte EBeschichtunsselektrolyte zun Gebrauch in dieser Zelle entwickelt wurden, so daß " sie für die charakteristischen extrem hohen Stromdichten zur Schaffung der "Kavia^'-OberflSohe in schnellen, hoohwirkeamen Beschich-r > tungseohritten sogjar mit QleichnSfligkeit und OlStte herangezogen \ werden können. Ein solcher Elektrolyt enthalt ein Kupferzyanid-Bad, so wie es in Tafel V angezeigt ist,das in vorgeschriebenen Bad-Temperaturbereichen arbeitet, und Zyanid-und Kupferkonzentrationen· Vi· unten xu ersehen ist, bringt dieser "Zyanid"-Elektrolyt die Vorteile einer geschlossenen Kontrolle Ober die Rauhheit der
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aufgebrachten Oberfläche (siehe Doppelkontrolle*V ein unten be- -sohriebenes Merkmal)» obgleich dort,wo diese Kontrolle nicht besonders notwendig ist, ein neuer Fluorborat-Elektrolyt Verwendung finden kann (wie unten bemerkt)· Dieser Elektrolyt beschichtet auf elektrischem Wege glatte Filme rait überraschender Geschwindigkeit. Natürlich sind die beschriebene Galvanisierungs- · seile und die zugehörigen Verfahren auch vorteilhaft (obschon in einen geringeren Grad) mit irgendwelchen anderen Kupferbesehichtungs-Elektrolyten (wie allgemein bekannt· Sulfat·, Anmonlumfulfat, Pyrosphosphatbfider und dergl·)·
Es soll nunmehr anhand der Tafel V das Aufbringen einer Kupferoberflftche mit "Kaviar"-Aussehen-auf eine Drahtunterlage, nSmlich auf einen Berylliun-Kupfer-Draht von etwa 5 bis 8 10"' Zoll Durehmesser beschrieben werden, der eine vorgesehrieben· Gestalt und Glfltte hat und frei von Unregelmäßigkeiten ist· Dieser Draht kann in einem Säureelektrolyten eingetaucht werden, um "elektrolytisch1 gezogen" (reduziert) zu werden, und zwar auf einen vorgeschriebenen, gleichmaßigen Durchmesser und auf eine vorgeschriebene GlAtte, wie es zum Beispiel in der anhängigen USA-Patentanmeldung von P Seiaienko und E. Toledo, Ser. No. 518 013 »it den Titel "Metallbehandlung" beschrieben ist. Der Draht, der so auf 41· Durchrae8sernorn gebracht und dessen Oberfläche «in· gleichmäßigo Glatte und keine Unregelmäßigkeiten aufweist, wird dann kontinuierlich durch eine Reihe Behandlungsstationen geleitet, wobei er fortlaufend mit 12 Zoll pro Minute von einer Spule abgezogen wirdA
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Der Draht kann zuerst durch ein Klarwaeserspülbad' und von da zu einer kathodischen Neutroliaationstation geführt wordon. Dio Neutralisation wird durchgeführt ι 1, um irgendwelche säurerücketände auf dom Draht zu neutralisieren und 2. um den Draht fur die nachfolgende Kupf erbeschichtung zu reinigen. Dag Tleutralisationsbad enthält daher einen basischen, wäßricon Reinicer, der nicht an dem (KupferlegierungB) Draht haftet und vorzugsweise eine wäßrige Mischung von 2? g ITatriumphosphit dreibasisch und 46 g Hutrium-Metasilikat in etwa 1 Liter Wasser (oder ähnliche Verhältnisse) enthält. Dieses Bad wird auf Bauntenporatur gehalten und mit einer zylindrischen Leiteranode benutzt, die wir bekannt, einen gleichmäßigen Beinigungsstrom von etwa 20 Ha/cm liefert.
!'Bevorzugte Beechichtunp;Bbedlnfrunr;en
Hachdeo der Draht durch ein Klarwasserspülbad geführt wurde, gelangt β von dort in eine elektrische Kupforbeschichtuncsstation (die vorzugsweise eine Zelle nach Fig. 1, 2 ,··» enthält, fliehe unten). Sine besonders haltbare kupferschicht wird hior gemäß der Erfindung sehr schnell und sehr glatt aufgebracht, um sowohl die "Beschichtungsfahickeit" der Ketalldrahtunterlaco ala auch ihre magnetische* Eigenschaften zu verboesorn. Die Kupferschicht hat eine Dicke von etwa 1/4 "bis 1/2 10"° Zoll, wobei die Cberflfichenrauhhoit sorgfältig kontrolliert (Beispiel I) werden nußt andernfalls bis zvl 10~5 Zoll (zlB. mit elneu Fluoborat BAd).
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Diese Technik des "Aufbaua" einer DrahtunterlaRO durch Ablagerung einer haltbaren Kupferschicht kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Nach Erforschung einer Anzahl Kupferbeschichtunnsbäder wurde gefunden, daß das wässerige Zyanidbad, das die Bestandteile des Beispiels nach Tafel V, unten, hat,die besten Ergebnisse liefert· Natürlich sollen diese Beispiele und die anderen unten die Erfindung näher erläutern und zeIren , wie bine besondere Unterlage behandelt wird, jedoch ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen, speziellen Unterlagen, Elektrolyte und Besohiehtungsbedingungen beschränkt, sie schließt vielmehr auch dlle den Pachmann im Rahmen der Ansprüche geläufigen Äquivalente ein.
Kupferzyanid Natriumzyanld
Natriumkarbonat Natriumhydroxyd Wasβer
Kupforkonzentration (bei gm/L, freiem Zyanid):
spez. Gewicht
Dadtemperatur
Tafel V Beispiel I (bevorzugt)
60 gra (zu geeigneter Cu-Kon.)
90 gtn (der freien Zyanidkonsentration anzupassen zu 17 (♦ 2) gm/L.)
3o gm )
20 gm (Min 10 gm/L). ) 11 * )
10 (i 5)
1,11 - 1,14
13 oder darüber
55°C (annähernd)
Abänderungen (Bereiche)
und/oder Kalzlumzyanid 5-*0 (vorzugsweise 15-25) /L
Änderung ♦ 25 ί (bevorzugt;
annähernd 3o-55 gra/I».
1,11 - 1,1*
13 oder darüber *0° - 6O°C
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Beispiel I (bevorzugt) Abänderungen (Bereich) Stromdichten etwa 50 - 600 *!a/cm
extren hoher Wert " schraubenf örniig"
Zellenstruktur Doppelanoden, Zuflüsse, Ablenkeinrichtungen
Beschichtung- von etwa-1 Mikron bei dicke (etwa 1,3 50 Ma/cm bis etwa 6 Min. Oesantein- Mikron bei 400 Ma/cm tauchseit)
Mit maximaler Glätte aufgebrachte Dicke: In der Größenordnung von 6 Mikron/ MIn9 kann sich Jedoch in weiten Grenzen findern.
Tafel V enthält bevorzugte Bedingungen für die Aufbringung der oben erwähnten Kupferschicht nit "Kaviar"-Oberfläche und bei Anwendung Her aufgezeigten Bestandteile und Bedingunren wird vorzugsweise eine Oalvanieationszelle nach Fig. 1 und 2 benutzt, die 8 Zoll lang ist und Mittel tür Erzeugung einer sehr heftigen Bewegung sowie die zuftohftri^en Ionisierun^sraittel und so weiter
besitzt, um eine horaorene Ladunftsdichte und Badzusammensetzung, besonders in der Nachbarschaft des Drahtes zu gewährleisten. Die freie Zyanidkonzentration soll nahe den aufnezeifcten Niveau rehalten werden, da eine Zunahme den Wirkungsgrad des Beechichtunpsprozesses verschlechtert, denn es entsteht eine Oberfläche mit feinerem Korn. OroÄe F.rhöhunpen können sopiar schildlich sein. Eine Konzentration von weniger als 10 κ erclbt einen viel prroberen Cberzup: als bei der annepobenen 17 F, Konzentration wiihrend Uo g su unwirksam sind, um eine ausreichend dioke Sohlcht aufzubringen.
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(Der Wirkungsgrad ist proportional der pro Minute bei dner bestirnten Stromdichte aufgebrachten Dick·)·
Nach einem Merkmal dor Erfindung kann die Glätte bei einer konstant aufgebrachten Dicke einfach durch Anpassung der Zyanid-Konzentration und ausgleichend durch die Stromdichte geregelt werden. So kann man die Zyanldkonzentration erhöhen, um einen glatteren Obcrzug zu erhalten und da dies auch eine Kferringerung der aufgebrachten Dicke zur Folge hat, kann «ine Erhöhung der Stromdichte dies ausreichend kompensieren.
Kürzere Eintauchzeiten (z.B. als Ergebnis einer erhöhten Transportgeschwindigkeit des Drahtes ) können durch Verminderung der freien Zyanid-Konzentratlon und/oder durch Erhöhung der Stromdichte (CS>) ausgeglichen werden* (Dies kann auch gemacht werden, um die Rauhheit der Oberfläche zu erhöhen). Der erfindungsgemSße Zyanidelektro· lyt in Kombination mit dem beschriebenen Oalvanlsationezellenaufbau schafft einen "Doppelkontrolle", was einzigartig vorteilhaft in der Technik und charakteristisch für den Zyanld(Natrium oder Kalium) Elektrolyten ist. Der Fachmann sieht sofort, wie vorteilhaft eine solche "Doppelkontrolle" sein kann, wenneine Erhöhung der Trans portgeschwindigkeit gewünscht wird und auch noch eine konstante Besohichtungsdleke und MikroStruktur aufrechterhalten werden soll. Zum Beispiel In einer Beschichtungsumgebung nach Beispiel Z soll
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eine Beschichtung von drei oder vier Mikron auf. einen mit etwa 4 Zoll pro Minute bewegten Draht angenommen worden» wobei etwa 200 na Stromdichte und etwa 17 gra/L freie Zyanid-Konzentration benutzt werden· Soll die Drahtgeschwindigkeit auf 9*6 Zoll pro Minute, ohne die aufgebrachte Struktur zu stauchen» erhöht werden, so erlaubt dies die "Doppelkontrollo" einfach durch Verminderung der Zyanid-Konzentration auf etwa 12 (als rohe Kontrolle) und (als feine Kontrolle) dann durch Anpassung der Stromdichte (z.B. auf etwa 225 aa oder bis die Uikrostruktur und die magnetischen Eigenschaften usw. dieselbe zu sein^cheinen wie zuvor)« Entweder Hatriumzyanid Kalziumzyanld ergeben abgewandelte Betriebsbedingungen mit dem letzteren oder die beiden können als Zyanidquelle verwendet werden* Wenn die Kupferkonzentration wesentlich niedriger als angegeben ist (z.B. 26 g/l), wird eine schwache grpßkörnige Abdeckung erzeugt* während sich bei wesentlich höherer Konzentration (z.B. 58 g/l) eine sehr rauhe, unebene Oberfläche erhalten wird« Der Wert des spezifischen Gewichtes stellt eine handliche überwachung für eine geeignete Kupferkonzentration dar. Badteaperaturen von 550C ergeben gute Resultate, während unterhalb des angegebenen Wertes (ζ·Β· bei 300C) ein rauhes Korn entsteht, wird das Bad bei höheren Tenperaturen (etwa 800C) unstabil und es kenn eine Gefahr für die Gesundheit auftreten, wall sich Zy-aniddäupfe entwickeln· Verschiedene äquivalente Bäder* sowohl saure wie basische sind dem Fachmann geläufig· Die folgenden Bäder wurden jedoch als wenig zufriedenstellend befunden, nämlich später dit la wesentlichen Kupfersulfat, Bocholle-Zyanid oder Pyrophosphate enthalten« sowie die handelsüblichen Abgleichlösuncen.
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Das oben erwähnte nFluoboratn-Bad ent hfl It vorzugsweise folgendes: Beispiel T-A (Bereiche in Klammern)
Kupferfluoborat (Baker and DAdaraeon No. 1 642) 250 ml/1 (250-400); Xupferammoniumsulfat: 125 gm /L (25 bis Ober 1000); Borsäure: 30 gm/L (nicht kritisch)} Fluoborsäure: pH-Wert einstellen auf 0,5 (0,1-1 ,α) - nit Badtemperatur etwa bei 50°C (40° - 60°) und Stromdichte von
2 etwa 100 - 2000 ma/cn (abhängig von der aufzubringenden Dicke, der gewünschten Struktur us.)· Dieser Elektrolyt schafft eine einzigartige von glatter Beschichtung und Qberrasohender Geschwindigkeit; z.B. Beschichtung etwa 2 Mikron mit einer Eintauchzeit von 1,3 Minuten und einer Stromdichte von etwa 100 na/cm (oder entsprechend 30 Mikron bei 1500 ma/em ). In diesen Fall kann
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soviel wie 1 10 ''Zoll/Minute bei etwa 16 amp/Zoll abgelagert werden. (Diese Schicht ist "polierfähig1* zu einer Spiegeloberfläche von etwa 0,8 10"' Zoll Dicke)· Wie oben erwähnt ergibt dieser Elektrolyt nicht die beschriebene genaue Kontrolle Ober die Korngrufte der Zyanidbäder (bei Benutzung der oben erwähnten Galvanisationszelle) und charakteristische Voraussetzung tür ein· "Kaviar-" Oberfläche.
Boi Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Galvanisationszell· und unter den in Beispiel I riusammenpefaßten Beschlehtungsbedingungen ist es mßglich, mit einer äußerst hohen Stromdichte zu beschichten,
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2 2
etwa in der Höhe von etwa 1250 amp/ft (fiOO na/cm )', wobei eine Schicht von 3 Mikron pro Minute bei einer guten Kontrolle über die Rauhheit (doch keine ausreichende Kontrolle zur Herstellung einer "Kaviar^-Oberflfiche) und eine Kupferschicht von 10 Mikron Durohneseerdicke auf dem Draht V bei 5 Zoll/Minuten Geschwindigkeit durch die 8 Zoll lange Zelle in Fig. 1 erzeilt wird. Im Gegensatz
2 Herzu haben die Fachleute eine obere Grenze von etwa 50 anp/ft und etwa 1/2 Mikron pro Minute beim Beschichten der gleichmäßigen Oberfläche einer Kupfernntorlage, die zur Ablagerung eines Magnet-* films geeignet ist, angegeben. Die herkömmliche Beschichtung 1st so langsam, daß es untauglich ist, mehr als etwa 1 Mikron auf Drähte bei der charakteristischen Vorschubgeschwindigkeit von 5 Zoll pro Minute aufzubringen, da es unmöglich ist, Oalvanisatlonszellen, die lflngor sind als etwa 10 Zoll, zu verwenden* Weiterhin ist dl· Gleichmäßigkeit der beschichteten Oberfläche bei dieser langsamen Beschichtung selbst dann nicht zuverlässig kontrollierbar, wenn die oben beschriebenen Elektrolyten und die neue Zellenanordnung benutzt werden.
Paohleute wissen, daß diese genaue Kontrolle aber die GleichnSßigkeit der Rauheit für gewisse Anwendungen kritisch ist, wie für die Schaffung der "Kaviar"-Unterlage für die Ablagerung von dünnen Magnetflinen; und daß sie hierfür unbrauchbar ist. Es ist überraschend daß dl· beschriebenen Elektrolyten und die Galvanisationszelle fflhig sind, dl· angegebenen Verbesserungen sowohl in der Kontrolle
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über die Rauhheit (Qrad und Gleichmäßigkeit) und im#Wirkungsgrad der Beschichtung asu erzielen, da bei den bisher bekannten Beschichtungsverfahren diese Schnelligkeit (hohe Stromdichte) und diese Dicke nicht zufriedenstellend waren. Zur Zueamnenatollung der Leistungsfähigkeit dieser Beschichtunßsteehnik ist in Tafel VI die Stromdichte (CD) als Punktion der annsenSherten Dicke des aufgebrachten Kupfers mit der ersielten ßleichrailßigen Rauhheit angegeben« Es wird angenommen, daß die Badbedindungen im Beispiel I (oder die Äquivalente) vorhanden sind und daß die Eintauchait annähernd 1 bis 2/3 Minuten beträgt.
Tafel VT
(Änderung der Beschichtun^edicke mit der Stromdichte im Beispiel I)
Stromdichte aufgebrachte Dicke Änderungen (tna/cm2) (Hikron, radial) (+ Mikron)
2 8
18 2*1
36 ή 8
2οο
6οο
ο,9
1,2
3,5 5,ο
Änderungen Oberfläche
(+ Mikron)
o,o5 sehr glatt
o,Io KUt glatt
(gleichmäßige Rauhheit
o,2o I» W
o,2o n κ
o,2o tt M
o,2o RUt
o,5o Optimum
l.o Grenze
10
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Galvanisationszello ■ · ;*· '<
«ill—«——. I »1 Il I ' «, , .
1 und 2 zeigen einen Längs- und einen^Querschnitt durch eine Ausführungsform einer neuen Galvanisationszello zum Aufbringen von Kupfer oder ähnlichem Material auf eine Unterlage mit verbesserter Gleichförmigkeit und verbesserten Wirkungsgrad., • besonders eine "Kaviar"-Oberfläche. Eine Kupfergalvanisations-Jselle 1 ist in einem Tank T untergebracht, der mit der erforderlichen Kupfergalvanisierlßöung (vie oben im Beispiel I) gefüllt wird. Es versteht sich, daß mehrere derartige Galvanisations-" Einheiten (wie Zelle i im Tank T) notwendig sein können, wo größere Kupfermengen auf die bewegte Unterlage (Draht W) saifgebracht werden müssen; aus Gründen der Geometrie und derglc r.chon wird jedoch eine einzelne, lange Zelle bevorzugt. Die Ven .-.clung .einer solchen Zelle über 8 Zoll Länge (etwa 7 Zoll aktive Lnr.^e, was etwa 1,3 Minuten Eintauchzeit bei 5 Zoll pro Minute Oe- ; schwindigkeit bedeutet) war ausreichend, ura einige Mikron Kupfer ; sehr schnell aufzubringen, sogar mit kontrollierbarer gleichmäßiger ; | Rauhheit unter den Bedingungen des Beispiels I. Der Tank T enthält eine Rückleitung bekannter Art und eine Rückförderpumpo sovrie die zugehörigen Leitungen zum Wegpurapen der Galvanisierlösung vom Boden des Tanke T in einer vorgeschriebenen Menge und zum Sinspritzen in einen hochliegenden BehUlter (nicht dargootell v. von dem die Lösung unter Wirkung der Schwerkraft in die Galvc.r ^ationszolle 1 je nach je nach Bedarf zurückfließen kann, was du:-ch zwei oder «öhr gleichartige Wiedoroinapritz- und lonisioruv.-nuittel erfolgt, die in gleichen Abstand in der Zellenlänge angeordnet sind
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; . BAD
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(siehe die beiden oberen Zuleitungen 21,21^ uM, die zugehörigen Ionisierungsanoden 25, 25f)· Die Querschnitte der Leitungen 21,21· (Durchnesser 23,23») sollen gleich sein, damit die gleichen Flflsaifjkeitsrcengen län^s der Zeil© eingespritzt werden. Diese Einapritzöffnuncen zusammen mit der Höhenlage doo Behälters bestimmten die Menge, der in die Zelle 1 zurückgofOrderten GaI-vanisierflÜ3sinlceit. Für die dargestellte Anordnung; wurde ein Leitungsinnendurohmesser 23,23* von etwa 3/6 Zoll für anpressen befunden.
Die Galvanisationszelle 1 besteht aus einen aylinderförnipien Körper 3 aus Plexiglas mit Zuleitungen 21,21·, did in gleichen Abstand auf der Oberseite angeordnet sind. Es wurde als zufriedenstellend bei der dargestellten Anordnung befunden, ein Rohr 3 von etwa 7 Zoll Länge mit einem Innendurchmesser von etwa J/Pi Zoll zu verwenden. Die Enden des Rohres 3 sind mit Kappen 5,5" verschlossen, die eine zentral angeordnete Bohrung ölt einen Teilon-Ein3atz 7,7f besitzen. Diese Einsätze weisen eine 'iontralfce Bohrung 8,8· nit ausreichendem Durchnesser (z.B. 50 x' tö~* Zoll) auf, ura ein fortlaufendos Durchziehen des Drahte's W (von etwa 5 χ 10""-* bis 7 χ 10"-* Durchnesser) vie durch den Pfeil enredeufcet* zu ernÖKlichen, wobei ein vorgeschriebener/ Spielraum rundherum bleibt. Dieser Spielraum ist proß cenus, um das Entweichen einer vorgeschriebenen Μοηεο der Galvanisierlßsunnj zu erra?5nlichen und ausreichend klein, un die Galvanisierflüssigkeit an oder nach dem Scheitel der Innenseite dos Rohres 1 zu halten. Tn der nohrunß
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des Zylinders 3 sind zwei Plexitflnseinsätze oder -schirme 11,11* iur Ausrichtung der Bew©p;unp; befestigt. Die Schirme 11, 11* bestehen au3 sylindrischen, hohlen Rohrstücken 14,11P ,,die .1e einen durchgehenden Flanschbereich 18,18* aufweisen, die sich an einem Ende nach außen erstrecken, um das Rohr 3 zu berühren. Die Rohrstücke I*,!1!* haben konzentrische Mittelbohrunpcen 19,19' , um die QalvanisierflössiRkeit den Draht W entgegenwirkend zu leiten und eine Anzahl sich radial erstreckender Flanschsektoren 17,17*♦ Wie an besten aus FIr. 2 su ersehen ist, sind die Sektoren 17,17* symmetrisch an einen Ende de3 UmfanRS der Rohrstücke I1»,I1I* anp;e- ' ordnet, um die Innenseite des Zylinders 3 zur Fe3tlep:unp: desselben zusasBsen mit den durchgehenden Flanschen 18,18* an den gegenüberliegenden Enden der Rohre I11,14* zu berühren. Die Sektoren 17,17* sind am Umfang durch Flüssifjkeitsleitende öffnungen 15 und 15* voneinander getrennt.Diese öffnungen sind einem Merkmal der Erfindung nach so angeordnet, daß 3ie die.Flüssinkeit aus den zugehöripen Leitungen 21,21* in die Zelle 1 ira Bereich des Drahtes V mit einer vorgeschriebenen , schraubenförmigen Bewepunfiart einleiten. Es wurde festpiestellt, daß bei symmetrischer Anbrinßunp; | von drei oder tnehr öffnungen 15,15' am Umfang des Rohres 3 der eingeleiteten Galvanisierflflssiftkeit eine sehr aweckmSPdre, schraubenfffnaifre Bewer;unr: um den Draht VJ sowohl im Bereich L zwischen den EinsStzen 11, 11' als auch jenseits dieses Bereiches durch die Bohrungen 19,19' in Richtungen auf die Auslaßöffnunp.en der benachbarten,Einsätze 7 und 7' vorliehen werden kann. Der Gesamtquerschnitt der öffnungen 15 und 15' nuß gleich und so r,roß wie (vorzugsweise etwas größer als ) die zugehörigen Leitunnen 21,21* sein. Die Sektoren 17,17' sollen deshalb eine voReschriebene
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radiale Größe, die ausreicht, um an die Innenseite des Rohres 3 anssulie^en, und eine vorgeachriebene Urafangsweite haben, die ausreicht, um öffnungen 15,15' mit vorgeschriebenem Querschnitt BU lassen. Der Querschnitt der Bohrungen 19#19* deren die Rohrstaoke 14,14* ist auf dem Querschnitt irgendeines der ihnen zugeordneten VerBorßungawese, n.inlich der Durchgänge 21,15 und 21*15' so abgestimmt, daß sie wesentlich kleiner sind, um die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu-erhöhen; Es wurde gefunden, daß die Abnessungen der Bohrungen 19,19' etwa 1/3 bis 1/4 der Abmessungen der Leitungen 21,21* betragen sollen, um eine zufriedeneteilende Geschwindigkeit und Bewegung bei der beschriebenen Anordnung zu erhalten.
Charakteristische Wege der Flüssigkeit durch diese,eine schraubenförmige Bewegung erzeugenden Einsätze 11,11* sind durch die Pfeile A, B, C und M, B^und C* angedeutet. Der Pfeil A zeigt den Eintritt der durch die Zuelitung 21 eingespritzten Flüssigkeit, Ihre nach* folgende Verteilung durch die öffnungen 15 und dann Ihren In schraubenförmiger Bewegung erfolgenden Eintritt In den Zwischenbereich L, wo sie ungewfilzt wird. Der Flüssigkeitsstrom wird dann umgelenkt, ura in die Bohrung 19 einzutreten, wie dies Pfeil B zeigt und folgt dort dem Draht W in einer schraubenförwigen Be- . wegung,tritt aus der Bohrung 19 aus und gelangt, wie durch Pfeil C angedeutet ist, durch die Bohrung 8 im Einsftti 7 nach außen. (Xhnlieh liegenden die Verhältnisse bei den Pfeilen A1, B1, C1für den Einsatz 11*). Diese Fora der Bewegung und equivalent· Fornen sind vorgesehen
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als. Zusatz zu und in Abänderung des dargestelltem 'Aufbaue. Es ist beispielsweise vorteilhaft, turbinenartige Ablenkflügel außerhalb der Rohrstücke 1*1,Ii* vorzusehen, um die Flüssigkeit wirksamer durch die Öffnungen 15,15" zu befördern. Die vorbestierante Bewegung der Galvanisierflüssipkeit durch die Schirme 11,,1I1 trägt dazu bei, daß die Badzusammensetzung in der Zelle 1 (entlang den Draht W) homogen bleibt und die Menfte der Kupferablagerunis daher entlang der Longe des Drahtes W in der Zelle 1 und besonders entläng Teilen derselben innerhalb der Einsätze und dazwischen gleichmäßig % bleibt.
Wenn die Bewegung schraubenförmig oder ähnlich gemacht wird und dadurch Bewegungskoraponenten sowohl in horizontaler und vertikaler Richtung (Pfeile H, V) auftreten) wird die Bildung der üblichen Erschöpfungzone rund um den Draht W verhindert.
Per Fachmann weiß di« Vorteile einer solchen BeweRunprsanordnun*? mir Zerstörung dieser Erschöpfun^szone und zur Verhinderung der | Vermischung (wie ββ (!blich ist) mit der nafcßefüllten Galvanisierflüssigkeit der vorgeschriebenen Zusammensetzung in der Mähe des Drahtes W zu schätzen. Diese Bewegung schafft eine hohogene Quelle, für die Xonenkoncentration in der N&he des Drahtee W entlanR seirir gesamten L9np;· und «ine Rleiohtnf!P.ige Abla^erunp; entlang derselben, y £· i»t anzuerkennen, daß «ine pjleichntilftiRe Ablaperuni?; entlang des ί
W Sußorst wichtig ist, da UnRleich»5ßip>lceiten schädliche ünttrbreohungen in der abgelagerten, kristallinen Struktur verursache^
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kßnnen. Eine solche Bewegung verhindert auch eine Verringerung des Wirkungegrades aer Galvanisation, da die AblagerungSRenge nach Möglichkeit ein gleichmäßiges Maximum entlang der gesaraten Länge der Zelle 1 haben soll.
Nach einen anderen Merkmal, dieser neuen Zellenanordnun«? sind die Einsätze 11, 11* mit einer Anzahl radial verlaufender Bohrungen 13,13' und 16,16* versehen, die gleichmäßig entlang den Rohrstücken 14,1η» verteilt sind. Die LJingsveteilunp: der öffnungen 15,16 geht aus Fig. 1 hervor, während die Unfangsverteilung am besten aus Fig. 2 su ersehen ist, wo diebeiden oberen öffnunften mit 13f und die unteren öffnungen rait 16' bezeichnet sind» Die Kenaue Anzahl und Anordnungdieser öffnungen kann im Kahraen der Erfindung geändert werden. Zweck der öffnungen 13, I^ usw. ist es, das Entweichen der Wasserstoff-Gasblasen, die um den Draht im Bereich der Bohrungen 19,19' entstehen, aus den Rohrstücken 1%,!^* zu ermöglichen. Die Anzahl (Dichte) der Bohrungen längs der Bohrungen 14,14* soll gerade ausreichen, un im wesentlichen alle Blasen zu zerstreuen, wahrend dieAnzahl (Dichte) der iiriOnfanK vorgesehenen Bohrungen ausreichen soll, um wenigstens eine Reihe davon relativ um den Draht W anzuordnen, wobei es nichts zussagen hat, wi« ■ · , die Schirrte 11,11* ira Rohr 3 befestigt sind, »o daß eine bequene ^, wahllose Schinaorientierung n?5glich ist. Diese Blaaenzerntreueung beseitigt dieallgeneine Ursache des "AuorAllene* und anderer Qalvanisationsunterbreachungen entlang dee Drahtes V, dft sich sonst
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eine Zusaranenballung· solcher Vasserstoffblasen in- der Nähe des Drahtes W aufbauen kann und den Draht dann gegen die eigentliche Ablagerung des Kupfers abschirmt.
Ein weiteres Merkmal der neuen Zellenanordnung ist, daß die Galvanisationsselle 1 auch zwei ionisierende Kupferanoden 25,25* enthalt, die in den Leitungen 21 und 21' angeordnet sind und in vorteilhafter Weise eine BlcichTnSßifje Verteilungder geladenen Ionen in der eingespritzten Galvanisierflüssigkeit und damit . % entlang der Ausdehnung des Drahtes V in der Zelle 1 schaffen. Die Funktion der Anoden 25» 25* ist die Ionisation der sp&ter in die Galvanisierflüssigkeit eingeführten Teilchen. Diese Teilchen werden in die Nähe des Drahtes V durch die cirkulierende Flüssigkeit transportiert, um einen Galvenisierstroa zwischen den Anoden und den Draht V aufrechtzuerhalten. Die Anoden 25 bestehen aus den herkömmlichen Galvanlsierelektroden, die vorzugsweise aus (gleitenden Kupfer hergestellt, nahezu rechteckig gestaltet und nicht so weit von Draht V entfernt sind« daß ein wahrnehmbarer Widerstands- J verlust auftritt.Die Kasse der Anode soll natürlich ausreichend sein, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, da etwas davon durch die Galvanisation -in Lösung geht. Die Anoden 25 können wahlweise irgendwo angeordnet werden, wo sie die Möglichkeit haben, die eingespritzte Galvai&ierflüssigkeit aufzuhalten, im eine relativ gleichmäßigre Ladungsdichte entlang des Drahtes W (besonders in den Bereichen L, 19»19*) aufrechtzuerhalten. Die Anordnung der Anoden soll diese Gleichmäßigkeit, schaffen, inden vorzugsweise eine Anode zur Ladung der Flüssigkeit» die aus jedem Einspritzpunkt
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(21 usw) oder dom Äquivalent heraustritt, vorgesehen let· Diene Stellung ist nicht direkt auf die Anordnung des Drahtes W bezogen, da bei den beschriebenen ttynaniBchem" QalvanieierunpBprotoee keine Feldeffekte eingeschlossen sind (andere als bei den Statischen "kapazitiven" Galvanisierprozessen). .
Die Anoden 25,25' werden auf ein passendes positives Gleichstrompotential in Bezug auf den Draht V geladen, vorzugsweise wird jeder auf dasselbe Potential geladen* Beispielsweise werden die Anoden 25,25' von einer 15 Volt Oleiehspannungsquelle geladen, die regelbar ist, um eine vorgeschriebene Höhe des Galvanisier st routes in Draht W einzustellen, z.B. plus 12 Volt bei 400 na Galvanisieretrom. Der Draht wird etwas Ober Erdpotential aufgeladen (etwa 0,8 V Gleichstrom). Dabei der neuen Anordnung für eine schraubenförmige Bewegung diese Anordnung der Anoden zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der geladenen Ionen in der Hfihe des Drahtes W die Gleichmäßigkeit der Galvanisiermenge entlang W verbessert, wird auch eine Verbesserung der Glätte und KristalliaationshowoßenitÄt der Kupferablagerunp: erzielt. Diese Anordnung erlaubt auch die Anwendung sehr hoher Galvanisierstrondichten und damit proper Galvaniaierverte und viel größerer Schiehtdicken als bisher bekannt.
Die obigen Eigenschaften beim Kupferpalvanisieren sind einzig in *» der Technik, z.B. ein höherer Wirkunssftrad bein Oberziehen von -* maffnotiechon Pliichen platter als bisher bekannt und eine bessere ti Kontrolle über die Rauhheit und die Kristallisation einos aufgebrachten KupferQberzunes. Die Kontrolle Ober die Rauhheit 1st vric'it-.tp; noi dor Heschichtimp; der Unterlagen von dHnnen,
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»ofrnetieohen Filroen, die ε.B. sehr kritisch sein- kann und eine Oberfläche cleiohmSßieer Rauhheit zwischen 2 bis 20 STM erfordert. Durch die Erfindung kann die Rauhheit in einzirartiprer Weise von selbst (d.h. bei Konstanthaltung der anderen V'erte) einfach durch Erhöhung der Zyanidkonzentration oder durch Ver-. Minderung der Stromdiehte ("Dfcppelkontrolle") kontrolliert werden. Diese Rauhheitokontrolle kann irgendein nachfolgender Polierprozesst sehr vereinfachen (wie die nachfolgenden) und nanchral ^ den Polierprozess erst ausführbar machen, wo er zuvor nicht nöpjlieh war. Natürlich kanria6ei den obigen Beispielen allremein bekannte Abgleichzus&tze wie "UBAC* (Warennamen der Udylite Corporation) zur Verbesserung der OliJtte ven^enden, n.R. fitr wenigor als 1 Hikrozoll 0berflSchonrauhheit.E3 soll hier bemerkt werden, daß das ßewflnschto pleichngftige 1 bis M Mikron-Kornnaß (Durchschnittsdurchrr.esser) gewöhnlich einer Oborflflchenrauhheit in der Größenordnung von % bis .„ 8 STIi, wie entspricht, obwohl es auch außerhalb dieses Bereiches liefen kann, da die Übereinstimmung nur angenähert ist (und in einigen Fällen kann oder * kann nicht eine Änderung im Kornnaß eine Änderung in der STM Rauhheit ergeben). Xn einigen Fällen ist dieKornnaßannabe eine genauere Angabe (als die nTM-Rauhheitsnumraer), insbesondere für die Berechnung magnetischer Eigenschaften eines auf die Unterlage aufgebrachten Films. Die bekannten galvanisierten Drahtunterlafjen zeigen, wie dies dem Fachnann wohlbekannt int, dort Wesen nach
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kein Korn (oder was ftleichbedoutefeend ist, sie haben ein ultrafeines Korn) weisen also eher eine Spiegeloberflflche auf,(entsprechen oft einer STM-Rauhheit von nahezu 0,1 bis 1,0).
Die oben bevorzugte Technik zum Aufbringen einer Kupferschicht auf eine Unterlage benutzt eine verbesserte Zellenstruktur und (lalvanisierprozesse, die neu sind. Die beschriebenen AusfUhrunsformen sind zur nachträglichen Aufbrinr^ng einer verhältnismäßig: dicken Kupferschicht auf einen (Beryllium-Kupfer) Draht von Nutzen, um eine relativ glatte, homogene Oberfläche zu schaffen. Dieser Kupfertlberzuß zeifrt vorzugsweise eine verbesserte "Kaviar"-OBerflRche, auf welcher dünne magnetische Filmschichten in vorteilhafter Weise aufgebracht werden können. Während der neue Kupfergalvanisierprozoß eine Kontrolle der OleichrHßipkeit und der Rauhheit zul8ßt, kann manchmal eine eingehendere Kontrollo erc'lnzend in Forns einer Naehpolierunn nncevendet werden. Natürlich ist e3 augenscheinlich, daß andere äquivalente Unter lar.enbehandlunr.en ähnliche Resultate ergeben können. Zum Beispiel kann in gewissen F.'illen eine Kupfer-Oberflfiche (ob aufgebracht oder nicht) "poiitzt" odor auf andere Weise in oinor kontrollierbaren eingeritzt werden, um dieobon erv;flhnte Tiauhheitobharakteristik einer "Kaviar"-Kornflache zu erzeugen. Die Erfinder haben ihre Beschreibung auf die oben erwflhnte, bevoreu^te Technik der Elektroplattierunr zur Erzielur.R der Hauhheit-Charakteristik beschr.inkt, da sie die praktischste zu sein scheint. Es «-ibt auch OrUnde, die erwarten lassen, daß diese oder ähnliche Oalvanisierprozesse nützlich sind, van auch andere Metalle oder Lof-icrunren aufzubringen. Eo ist jedoch
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p, einen vollständigen Ersetzstoff für1 Kupfer zu finden, der die pleiche, haltbare und wirksame Art der Abla^erunrr, dio gleiche chemische Affinität eu den (magnetischen) Superfiln-Eloktrolytcn und dieselbe genau kontrollierbare Kornstruktur besitzt·
Elektropolieren
Anschließend an die obißo Kupferbe3chichtunß wird ein Elektropolieren des überzogenen (umpedtalteten) Drahtes ebenfalls in kontinuierlicher Veiee bevorzugt, da der Überzug für gev:isse Anwendungen nicht platt jrermp: ist und eine Kflrninkeit vorhanden ist, die nicht so glatt, refielnMßin oder homogen ist, wie eo aur Aufnahne dünner magnetischer Filme erwünscht ist. Fs wird besonders das Elektropolieren in einem neuen SulfaninsXuro-Bad bevorzujrt, speziell, wenn der Draht als Unterlage in einer nachfolgenden Sulfanat-artiron narentischen Beschichtun.cslttsunn j verwendung wird. Die Stromdichte wird in öbereinstirmunp mit den Ausnafc der pevrünschten Polierwirkunj; verändert.
Der tiit Kupfer überzopone Draht wird deshalb zunSchst kontinuierlich aus der Verkupferunnsstation herausgeführt, ltuft durch eine Spüleinrichtung mit reinem Wasser und dann in eine Elelctropolierst at lon, wo das fertige Kuofer zum Abschluß ner.lSttet und
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-no-
far die nachfolgende raaßnetische Beschichtung empfindlich gewacht wird. Das Elektropolieren wird durch eine Qlättungoelektrolyse unter Verwendung eines wässerigen Phosphors Sure/Sulfatnineaure- · Bades, wie dies aus den Beispielen II, III oder IV unten hervorgeht, au3gefflhrt. Ein Sulfamin-Elektropolierbad ist ^emf>ft der Erfindung zur glatten und ,wirksamen Polierung vorgesehen, wobei auch die Verunreinigungen der Unterlage und Aueffille wührend des nachfolgenden Beschichtens vermindert werden. Zum Beispiel wurde gefunden, daß eine Ausscheidung des SulfaminsBure-Bestand«· teils (in der Gegemfart von Wasser) aus einem Phosphoreßurebad die Bildung von Oxydationsstellen veranlaßt, welche die nachfolgende Beschichtung blockieren können. Ähnlich ist es bei Verwendung von Schwefelsflure nlleiii, die den Kupferbelag katastrophal wegfrißt und unerträgliche Unterbrechungen hinterlaßt. Ortho-PhoBphorsSure/Sulfaminsaure-BfJder bewirken eine Verrainderunn der Aktivität des Polierbades und verhindern eins nachträgliche Oxydation dor Kupferschicht (die die nachfolgende paftnetische Boachichtunp: vcrachleohtorn) und schaffen so die beste Kontroll· über eine "Boochichtungs-fHhifTo" Oberfläche, die bei einen minimalen Verlust der Dicke der aufgebrachten Kupferschicht vollendet wird. Sie kann eine reproduzierbare OberfHchenhflhe von 1 bis 300 Mikrocoll RMS für "ausfallfreios" magnetisches Beschichten bilden. Die bevorzugten Bedingungen turn Elektropolieren sind In den Beispielen II, TII und IV unten aufgozeifrt, wobei vorausgesetzt wird, daß dio oben erwähnten "einlinigen" Draht* bchandlungsbedindungen angewendet werden (mit einem Drahtvorschub von 5 Zoll pro Minute) und wobei die benutzte Seile einen
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BAOOR)QtNAl.
-Hl-
Beispiele II
Pad: Ortho-Phosphors Rure 100
Wasser 300
Sulfaminefiure
III(bevorzugt) ,IV',
300 (Hin 75 Jf) 1IOO 0 - 100 100
Bereich
200-400 ml O - 300 ml
Jrzunt 1^10 <**νο™& * - 5 1-15 6) *'■' H) (tjevorzucjt (bevorzugt
2) 2-6 fm) unter etwa 50 gn/l Wasser) Bad auf Raumtemperatur
Stromdiohte/Eintauchzeit 2-50 na/cm2(bevorzugt 12) fHr 50 sek bei 5 Zoll /min (30 Sekunden bei 9 Zoll/Minute)
SulfaninsSure kann bis zur Lösbarkeit asjrenze der Konzentration verwendet werden, ura QlStte zu erhalten, jedoch wird ein Maximum von etwa 2o gm Sulfaninsäure/Liter Waeeer bevorzurt.
Durch dicobigen Polierschritte wird eine öberraschende Oltftte erreicht, wenn Sie in Verbindung mit dem oben erwähnten Kupfer beschichteten Draht ausgeführt werden, wobei die Rauhheit auf einen vorbestimmten kontrollierbaren Wert vermindert wird, z.B.
40 von (STH-OlKtte: Mikrozoll, von Spitze su Spitze) bis herunter su .1· Irgendeine gewünschte Glätte in der Größenordnung bis zu 3 % der charakteristischen Schichtdicke (etwa 1 Mikron) wurde erreicht.Ein· Stromdichte von 50 nta/csi beispielsweise bei Beispiel TV ergibt eine k Mikron hohe Kupferschicht auf einen 5 bis 8 χ 10~3 ZoU Draht mit etwa ft STH Itouhhoit, wobei die Drahtdicke um 1 Mikron vermindert wird. Umgekehrt wird bei 1 bis
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. na/cm2 die Oberfläche mikropoliort (d.h. eingeebnet) oder glänzend gemacht (Glänzendmachen ist eine geringer eingestufte, feinere Politur als das Einebnen und kann es oder kannes nicht begleiten) ohne Einwirkung auf dieOberall vorhandene mikroskopische Oberflflchenrauhhoit. Die Sollkonzentration und andere Bedingungen für das
Polieren können verändert\werden» wie sich dies für Fachleute
\ ■ ■ ·
versteht. Dieser Schritt des Elektropolieren kann auch bei anderen metallischen (Pberzünen) Unterlagen als solche aus der KupferfaTnilie (d.h. Kupferleffierunrcen,Silberlegierungen usw.) angewendet werden, obwohl er unpassend für solche Metalle wie Hickel, Εΐεοη o<5er ihre Legierungen ist·
Der so behandelte kupferdberzogene , elektropolierte Draht ist nun fertig zum Gebrauch, kann z.B. kontinuierlich durch eine nachfolgende Spüleinrichtung rait reinem Wasser und von da zu einer magnetischen Beschichtungstation weiterlaufen, um einem dtlnnen, magnetischen Film von einigen Mikron Dicke aufzubringen, z.B. Elektrobeschhlohtung eines Nickel-Eisen-Maj^netfilms für die Verwendung als beschichteter Informationsspeicherdraht.
FQr den Fachmann feist es offensichtlich, daft die Prinzipion der vorliegenden Erfindung auch bei anderen Ausführunr.en als den be* echriebenen angewendet werden können, z.B. unter Verwendung anderer Technikon zur Pertifoanr, eines nannetischen Films, der eine kornartige ("Kaviar"-)Gostaltune hat.
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Die innere (Kern) eylindrioche Unterlag« braucht nicht nur den Bezogenen (polierten Be-Cu-kupferbeschichteten beschriebenen Draht bu umfassen, sondern kann zuafttslich ein oder nohrero Schichten abgelagerten Materials enthalten, vio Material mit dielektrischen, leitenden odor klebenen Eigenschaften uow· Natürlich rraft die Rufterete Schicht so beschaffen sein, daft sie eine "ephfirolare11 Behandlung EulttPt. Neben Acn elektrobeschichtoten beschriebenen Kupfer kann solch eine Schicht irgendein anderes nichtmanentieches (nicht ferroTaannetiaSies) TTetall, wie Nickel, Oold oder dernl., das abnolacert (s.B. elektrolytisch) und oberfinchenbehandelt wird, um die beschriebene "sphärolare" Gestalt geraÄA der Erfindun^ab anzunehmen.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch·
    1. Magnetisches Speicherelement, gekennzeichnet durch einen dünnen magnetischen FiIn, der eine ephärolare Gestalt hat«
    2. Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet , daß der Film eine gleichmäßige SphfirolaritÄt (Kaviargestalt) mit vorgeschriebenen relativ gleichmäßigen Abmessungen und Gestaltungen zeigt.
    3« Kombination nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -« zeichnet , daß die Sphftrolaritat einen Durchmesser in der Größenordnung von einigen Mikrons zur Schaffung eines dünnen Filmepeicherelementes mit verbesserter Auegangsleitung, Stabilität und ahnlicher magnetischer Eigenschaften besitzt.
    4. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der dünne magnetische Film auf einer Unterlagenoberflache aufgebracht ist, die an die ephärolare Gestalt angepaßt ist.
    5. Kombination nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlagenoberfl&che Kupfer enthüllt, daß eine Behandlung zur Aufnahme der sphflrolaren Gestalt unterworfen wurde.
    Ntue Unteriagen (Art 711 Abt. 2 Nr t s.-, ^. *
    ™- »β 3 0M AUdWUnQi0M. ν. 4. 9. INtI
    "■■■ * 109844/1331 OAn ΛΒ
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    6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet » daß die Oberfläche einen Kupfer-Überzug besitzt, der elektrisch derart auf eine Unterlage aufgebracht ist, daß sich eine sphärolare Gestalt ergibt.
    1 Γ /
    7· Kombination nach Anspruch 6, dadurch ß « -
    kennzeichnet, daß die Unterlage aus einen Kupfer beschichteten zylindrischen Draht für einen zylindrischen nicht-raagtietostriktiven Peraalloy-Ka^netfilra in der Größenordnung von etwa einem liikron Dicke besteht, der auf die Kupferschicht aufgebracht wird, uth die sphitrolare OberflR-chengestalt desselben anzunehmen und dadurch ein "Kaviar"-Ober-
    fISchenauseehea bei einer vierhundertfachen Vergrößerung zu zeigen· /
    8· Kombination/n^ch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Kupfer elektrisch unter | festen Galv^nisierungsbedingungen, jedoch mit hoher Qleich-BÄßigkeit/aufgebracht ist, um die fertige sphSrolare Oberfläche abzuleiten.
    1 h
    9« Kombination nach Anspruch 8, dadurch κ e -
    / '·■'·■ lohnet , daß dop dünne magnetische Film
    die JBtfpferschlicht aufgebracht 1st, um sich dor sphSrolaren
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    Oberflächengestalt anzupassen und ein "Kaviar"-OberflKchenaus sehen bei vierhundertfächer Vergrößerung zu seifen.
    10. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der tKupforbelafj auf einen nichtraaßnetischen Drahtleiter aufgebracht wird» dor sich durch eine hohle« zylindrische Oalvanieationszelle bewegt, die Mittel besitzt, um den Elektrolyten entlang eines vorgeschriebenen Beschichtungsbereich^s/ des eich bewegenden Drahtes radial auf diesen gerichtet zu/leiten und feste BeechichtungsbedineunRen mit hoher Stromdichte des zur HerstellungdGir sph&rolaren Kupferabdeckung/aufweist. >\
    • - ι
    11. Konbination nach Anspruch 10, dadurch , pe-
    kennzeichnet , daß der praht loiter Be-Cu enthalt;
    v der Kupferelektrolyt ein Cyantyp un^ die Oalyartisierptrondiohte
    in der Größenordnung von 100 na/ti!1 liegt, ausreichend un eine solche Henne aufzubringen, die wenigstens einigestflkron Kupfer bei einer Qesantelntauchzelt von eininen Minuten ergibt.
    12. Kombination nach Anspruch 11, d ad u r e h ^> kennzeichnet , daß der Kupferbesehichtung λΐη Elektropolierunßsbehandlunß in einer Ortho-Phosphorbad fol^t» die but Polierung der sph&rolaren Kupferabdeckunr> ausreicht *\
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    13· Jiacaotiochoo Cpoichoroleaont nit oinoa dünnen» aacnotiochoi FiGlQt dadurch cokennzol^o h,nO t, daß dor dünne nasnotiocho Film auf einer Uatorlace abcelacert wird* ua eino epbUrolaro Oberflächengestalt nach den Fiß· 7 bis onzunohson·
    14· Unterlage für einen diinnon magnetischen Film« goke&n· zeichnet durch eine nichtnacuotischo Oborf llicho die dorart Gestaltet ist, daß sie eine cpoürolare Oborflächen-Gostalt onnicnt und zur AblocerunG dea diinnon Speichorrilos dient« dosoen nagootioc-ho Choraliteristil: durch diese Geetaltunc GosteiGort wird.
    15· Verfahren zur Herstellung dor Oberfläche einer Untorlace für die Aofbricung eines dünnen, ca^netiochon Filns, se-» konnseichnot durch Γοΐ^σώο Schrittet Auswahl einos nichtnacnetischcn I^otallo und Bearbeitung der Oborfl&clie doosolbon« so da3 dieso eino ophüroloro Gestalt soigt·
    16· Vorfahren nach Anspruch 15, dadurch ße!:enn-> Belohnet« daß dio Oberfläche dor Unterlag cinon nichtaacnotiochoa Loitor enthält« dor ein " bei 100-facher Vercroßorunc besitzt.
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    17· Vorfahroa zur kontinuierlichen ElektroboschichtunG der sphärolaren Abdectcuns naeh Anspruch 15 euf eine bewerte Draht· untorlac©, Gekennzeichnet durch folgende Cchrittot
    Auswahl eines Kupfereloktrolyton$ ßchaffuns einer Galva- ' nisationsselle für diesen den Draht angepaßten Elektrolyten, N wobei diese Zelle Verteilun£smittol zur cleichoäßiGon Leitune des Elektrolyten radial gesen den Draht und relativ gleichförmig entlang desselben enthält t und Dccchiclitun^ bei festen G aLvanisiorfcodincuncen durch VeroondunG eines hohen Eloktrolytondurchsatzes und einer hohen Galvanisierstromdichte, so daß das Kupfer auf don Draht ausreichend fest bei der Gewählten Drahtgeschsindigkeit und Galvanisier-IÜH30 auf Gebracht ulrd, um eine vorgeschriebene ophärolare AbdoclnuiG zu erzougon, nobel die Galvanisier^eschnindiG^olt so Gewählt t?ird, daß sich oine Kupferschicht von uonicstcno oinicon L'iliron nülirond der Cintauchzeit dor bouoctoa Drahtoberflüche von elnlGon Llinuton nicderschluGt·
    13· Vorfahren nach Anspruch 17, dadurch c ο !: ο η η · zeichnet, daß die feste Kupforschicht so besc hoff on ist, daß oio eine Ablagerung einer cphürolaren relativ cloichnäHi-Schicht Über dor Oberflücho dor Untorloce bet9irl:t, die
    einen relativ Gloicbsäßigon Durchcosser in der GröConordnuns von olnicon Xilxon hat·
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    19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Kupf erb «schichtung ein dünner im wesentlicher nicht raagnetostriktiver Hi-Pe· Speicherfilm elektrisch aufgebracht wird, so daß dieser sphSrolare Oestalt annimmt.
    20. Verfahren nach Anspruch 19, d adu roh gekennzeichnet , daß dor Draht poliertes Be-Cu enthält und daß nach der Kupferbeechichtunc und vor dor Hi-Pe-Ablagerung die Kupfersph*rolarität durch Eintauchen in ein Ortho-Phosphor-Bad elektropoliert wird, um diese auf eine "" relativ gleichcSßig sphSrolare Oestalt zu glätten.
    21. Unterlage für einen dünnen Speicherfilm, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 15·
    22· Unterlage für einen dünnen Speicherfilm herpestollt nach dem Verfahrennach Anspruch l6.
    23. Unterlage für einen dünnen Speicherfiln hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 18.
    24· Unterlage für einen dünnen Speicherfilm hergestelltnach dem Verfahren! nach Anspruch 19«
    25. Unterlage für einen dünnen Speieherfilm hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 20.
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    -τ*
    £0
    26. Verfahren nach Anspruch 19» d a d u χ q,h ψ, e -
    ■» kennzeichnet , daft der Kupferbeschichtunnsschritt
    I .· " ··"■'. speziell umfaßt:
    Vorwärtsbewegung der Drahtunter lane nit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit durch einen Zyan-Kupferbeschichtunßselektrolyten in einer vorgeschriebenen Galvanisations-' zelle; Einrichtung dioser Zelle zur Leitung des Elektrolyten senkrocht und gleichmäßig pce^on den vorgeschriebenen Bereich des hindurchbcweitten Drahtes j Elektrolysieruns· dieses-Elektrolyten durch Verwendung des Drahtes als Kathode und durch Anwendung einer relativ hohen Stromdichte zur Aufbringung, eines Kupferflberzuges von wenigsten* einigen Mikron in einicen Minuten Eintauchzeit und zur Herstellung sphSrolaren Abdeckung.
    27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daft auf die Kupferbeschichtunp; ein Schnitt des Elektropolierens der aufgebrachten Kupferoberflache
    * in einem Ortho-Phosphor-Bad folp.t, um eine vorgeschriebene sphSrolare Abdeckung: herzustellen.
    28. Ein aus beschichteten Ni-Fe-Praht bestehendes Speicherelement hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 26,
    29. Ein aus beschichtetem !Ii-Fc-Praht bestehendes Speicherelement bercesteilt nach dem Verfahren nach Antjrueh 27·
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    30. Fabrikationoartikel nit einer «ylindrisehen unterlage und einer oder mehreren konzentrischen Materialschichten, die •ine fiuftere leitende nicht-ferronagnetische Schicht enthalten» gekennzeichnet durch folgende Verbesserungen:
    eine OberflKchenabdeckung auf der Äußeren Schicht mit einer "ephürolaren" Gestalt zur Schaffung einer verbesserten Oberfläche der Unterlage fOr darauf a aufgebrachte dünne magnetische Spoicherfilroe.
    31. Artikel nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Schicht elektrisch unter festen Bedingungen aufgebrachtes Kupfer enthalt, um die sphftrolare Gestalt anzunehmen·
    32· Artikel nach Anspruch 31» gekennsoichnet durch einen dünnen nicht raagnetostriktiven SpeicherfiIn, der auf die Kupferachicht aufßobracht ist, un die "sphSrolare" ™ Gestalt ansunehnen, wodurch die Stabilität und andere magnetische Spoichereigonechaften gesteigert werden.
    33· Artikel nach Anspruch 32, dadurch gekennseichnet , daß die Unterlanc aus einen De-Cu-Draht von wenigstens einigen 10""^ Zoll Durchresser besteht und mit einer Kupforschicht von wenigstens 1 Mikron versehen ist, wobie der Magnetfiln einen elektrisch aufgebrachten PiIm von Ni-Fe in der QrfiRenordnunr: von einer Dicke von einiren Mikron und eine» urfan^sorienticrte Map^netisierunrsac^se enthalt.
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