Диоксид хрома или оксид хрома(IV) представляет собой неорганическое соединение формулы CrO 2 . Это черное синтетическое магнитное твердое вещество. [3] Когда-то он широко использовался в эмульсии магнитной ленты . [4] С ростом популярности компакт-дисков и DVD-дисков использование оксида хрома (IV) сократилось. Тем не менее, он по-прежнему используется в приложениях на лентах данных для систем хранения корпоративного класса. Многие производители оксидов и лент до сих пор считают его одним из лучших когда-либо изобретенных частиц для магнитной записи.
CrO 2 впервые был получен Фридрихом Вёлером путем разложения хлорилхлорида . Игольчатый диоксид хрома был впервые синтезирован в 1956 году Норманом Л. Коксом, химиком из EI DuPont , путем разложения триоксида хрома в присутствии воды при температуре 800 К (527 ° C; 980 ° F) и давлении 200 МПа. . Сбалансированное уравнение гидротермального синтеза :
Образующийся магнитный кристалл представляет собой длинный, тонкий, похожий на стекло стержень, идеальный в качестве магнитного пигмента для записывающей ленты. Когда в конце 1960-х годов компания DuPont коммерциализировала его в качестве носителя записи, ему присвоили торговое название Magtrieve .
CrO 2 принимает рутиловую структуру (как и многие диоксиды металлов). Таким образом, каждый центр Cr(IV) имеет октаэдрическую координационную геометрию , а каждый оксид является тригонально-планарным . [3]
Магнитные свойства кристалла, обусловленные его идеальной формой, такой как анизотропия , которая обеспечивает высокую коэрцитивную силу и интенсивность остаточной намагниченности , привели к исключительной стабильности и эффективности на коротких длинах волн , и он почти сразу же появился в высококачественных аудиокассетах, используемых в аудиокассетах, для которых характерен высокий отклик. и шипение всегда были проблемой. В отличие от обычно используемого покрытия из оксида железа несовершенной формы , кристаллы диоксида хрома имели идеальную форму и могли быть равномерно и плотно диспергированы в магнитном покрытии, что приводило к более высокому соотношению сигнал/шум в аудиозаписях. Однако для хромовых лент требовалось, чтобы аудиокассетные магнитофоны были оснащены более высоким током смещения (примерно на 50 %), чем тот, который используется оксидом железа для правильного намагничивания частиц ленты. Также была введена новая эквализация (70 мкс ), в которой часть расширенной высокочастотной характеристики заменена на более низкий шум, что привело к улучшению отношения сигнал/шум на 5–6 дБ по сравнению с аудиокассетами с оксидом железа. Эти настройки смещения и эквалайзера позже были перенесены на «хром-эквивалентные» модифицированные кобальтом ленты, представленные в середине 1970-х годов компаниями TDK , Maxell и другими. Более поздние исследования значительно увеличили коэрцитивную силу частицы за счет легирования или адсорбции редких элементов, таких как иридий, на кристаллическую матрицу или за счет улучшения соотношения осевой длины к устаревшей [ необходимы разъяснения ] . Полученный продукт потенциально мог конкурировать с пигментами на основе металлического железа, но, очевидно, не получил широкого распространения на рынке.
Пока производители не разработали новые способы измельчения оксида, кристаллы могли легко разбиться в процессе производства, что приводило к чрезмерному сквозному отпечатку (эху). Выходной сигнал с ленты может упасть примерно на 1 дБ или около того за год. Хотя снижение было равномерным во всем частотном диапазоне, и шум также снизился на такую же величину, сохраняя динамический диапазон, это уменьшение привело к смещению декодеров шумоподавления Dolby , которые были чувствительны к настройкам уровня. Хромированное покрытие было тверже, чем покрытия конкурентов, что привело к обвинениям в чрезмерном износе головки. Хотя изначально лента изнашивала головки из твердого феррита быстрее, чем ленты на основе оксида, на самом деле головки из более мягкого пермаллоя изнашивались медленнее; и износ головок был большей проблемой для головок из пермаллоя, чем для ферритовых головок. После 500 часов работы с ферритовыми головками хромовая лента отполировала зернистую поверхность настолько, что износ больше не был заметным, а края зазора остались острыми и отчетливыми. Из-за страха носить головные уборы и проблем с лицензированием у DuPont чистые потребительские хромированные ленты оказались в невыгодном положении по сравнению с более популярными лентами Типа II, в которых использовался модифицированный кобальтом оксид железа, но хром был предпочтительным выбором для кассетных выпусков музыкальной индустрии. Из-за низкой температуры Кюри , составляющей примерно 386 К (113 ° C; 235 ° F), хромовая лента пригодна для высокоскоростного термомагнитного копирования аудио- и видеокассет для продажи предварительно записанной продукции на потребительском и промышленном рынках. [5]
В начале 1970-х годов DuPont передала лицензию на этот продукт Sony в Японии и BASF в Германии для регионального производства и распространения. Японские конкуренты разработали аудиокассеты типа II с адсорбцией кобальта (TDK: Avilyn ) и ферритом кобальта (Maxell: Epitaxis ) в качестве заменителей «хромового эквивалента» аудиокассет типа II и различных форматов видеокассет. К этому добавлялась проблема, связанная с тем, что при производстве CrO 2 образовались токсичные побочные продукты, от которых японским производителям было очень трудно избавиться должным образом. В конечном итоге компания BASF стала крупнейшим производителем как пигмента диоксида хрома, так и хромовых лент, создав на основе этой рецептуры свои видеокассеты VHS и S-VHS , аудиокассеты и картриджи с данными 3480. DuPont и BASF также представили хром-кобальтовые «смешанные» оксидные пигменты, в которых около 70% модифицированного кобальтом оксида железа сочетаются с 30% оксида хрома в одном покрытии, предположительно для того, чтобы обеспечить улучшенные характеристики при меньших затратах, чем чистый хром. Многие высококачественные ленты VHS также использовали в своих рецептурах гораздо меньшее количество хрома, поскольку его магнитные свойства в сочетании с очищающим действием на головки сделали его лучшим выбором, чем оксид алюминия или другие немагнитные материалы, добавляемые в ленту VHS для поддержания чистоты головок. DuPont прекратила производство частиц диоксида хрома в 1990-х годах. Помимо BASF, которая больше не владеет подразделением по производству лент, Bayer AG из Германии, Toda Kogyo и Sakai Chemical из Японии также производят или могут производить магнитные частицы для коммерческого применения.
{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )