[发明专利]具有富碳涂层的底物

说明书

本发明涉及具有富碳外层的底物，特别是具有富碳外层的磁性记录介质和一种等离子体沉积涂层的方法。

磁性记录介质通常由附着到底物上的可磁化材料组成。一种普通的磁性介质由可磁性固化的颜料粘接涂料组成（后者由可磁化颜料颗粒于聚合物粘接剂中的分散体制得），涂在挠性、通常是聚合物的非磁性载体上。

磁性介质有各种各样包括音频和视频和视频磁带，计算机软盘和拉伸表面记录磁盘（SSR），SSR通常由一种硬的圆形载体和一种有一适于附到该载体的周向的记录层的薄聚合物膜组成。参见例如US  patent  No.4，623，570。

为最佳操作，磁性介质应有极平滑耐用的记录表面，具有最小的摩擦系数。目前的记录介质，摩擦系数常常随环境湿度的变化而变化。这在介质于各种使用环境下操作时，引起了不希望的变化。

润滑剂常用于磁性介质中以有助于降低介质与记录磁头间的磨损。润滑剂或者在涂覆前加到粘接材料和可磁化颗粒分表散体中或作为外涂层加入并浸渍到磁性层中。

良好的确性介质应有足够的表面电导率以避免在使用时于产生静电。例如涂在非导体挠性底物上的非导体磁性层如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚酰胺，为达到适当的电导性，可能需要作一些特殊处理。这可通过在涂覆前加一种导体如炭黑到磁性颜料中来完成。另一种方法是将非磁性炭黑涂料涂到挠性底物的背面或涂在介质正面的磁性层下。

这些提供电导性的每种方法都有缺陷。当炭黑加到磁性层中，导致信号损失，因为炭黑占据了供磁性颜料可能占据的空间。另涂炭黑层需要额外的加工步骤，因此是昂贵的且降低了生产率。

目前的磁性介质，水蒸汽能渗入磁性层而使其寿命缩短。极易渗入水蒸汽和氧的磁性层也使细菌易于生长或使磁性颜料氧化。

碳涂层已应用到硬盘和非粘接料型磁性介质中，参见如US  patent  No.4，833，031，但在耐用性，渗透性方面并不成功，摩擦系数随环境湿度变化的稳定性也很差。挠性磁性介质通常通过使用表面涂润滑剂和使用炭黑以提高电导性从而提高其寿命。

用等离子体沉积制备碳涂层的方法以前就有，但有缺陷。U.S.patent  No.4，645，977公开了一种使用感应等离子体形成碳膜的方法。使用高气流，高压和高能量导致碳粉的形成而不是光滑、坚硬和碳膜。

尽管已经可获得碳涂层和等离子体沉积碳涂层的设备，但仍需要有含可磁化颜料的聚合层的挠性碳性介质，它不需要分散在粘接料层或另外的导电层中的导电颗粒。也需要很耐用且有较低摩擦系数（该系数在从0到100%的环境湿度范围内是稳定的）的磁性介质。也需要一种水蒸汽和氧气基本不渗透的磁性记录介质。

本发明提供一种磁性记录介质，它包括上面涂有磁性层的底物和附着到磁性层上不含粘接料的富碳涂层。该底物既是聚合物的也是挠性的，富碳层包括至少50原子百分数的碳，通常包括70-95原子百分数的碳，0.1-20原子百分数的氮，0.1-15原子百分数的氧和0.1-40原子百分数的氢。

富碳层最好不渗水蒸汽和氧气，Molls硬度约5-8和表面电导率约10⁸-10¹²欧姆/方（ohms/square）。当暴露到从0到100%的环境湿度时，带有富碳涂层的磁性记录介质最好有基本稳定的动摩擦系数。

本发明也提供一种在底物（包括磁性介质）上等离子体沉积富碳涂层的方法，它包括下列步骤（a）将底物置于真空室中;（b）借下列步骤在真空室中产生富碳等离子体：（1）将适宜提供富碳涂层的等离子体气体注入到空心阴极中，（2）提供足够的电压以产生和维持等离子体，和（3）在所述真空室中为所述等离子体维持一足够的真空;和（4）当射频偏压设置作用于该底物时，将底物暴露于等离子体中，借此等离子体向底物加速并作为富碳涂层沉积在其上。虽然本发明书后面涉及磁性记录介质，但所描述的方法能用来沉积碳涂层到任何能用等离子体沉积辉光放电方法涂覆的底物。这样的底物包括（仅作为例子）薄膜;纤维带;板或盘;和模塑的，机加工的或其它结构元件。通常，底物厚度不超过1cm。

等离子体气体是提供富碳涂层所需组分的任何适宜的气源如饱和不饱和烃，含氮烃，含氧烃，含卤烃和含硅烃。等离子体气体可以是气态或汽化的液体，也可以包括载气如氩气。对某些应用，可能也需要使用含氮气体。