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二酸化クロムまたは酸化クロム(IV)は、化学式CrO 2で表される無機化合物です。黒色の合成磁性固体です。 [ 3 ]かつては磁気テープ乳剤に広く使用されていました。[ 4 ] CDやDVD、そして最近ではデジタルメディアの人気が高まるにつれて、酸化クロム(IV)の使用は減少しました。しかし、エンタープライズクラスのストレージシステム向けのデータテープ用途では今でも使用されています。多くの酸化物およびテープメーカーは、これまで発明された中で最高の磁気記録粒子の1つであると今でも考えています。
CrO₂は、フリードリヒ・ヴェーラーによってクロミルクロリドの分解によって初めて合成された。針状二酸化クロムは、1956年にEIデュポンの化学者ノーマン・L・コックスによって、 800 K（527 °C、980 °F）の温度と200 MPaの圧力下で水の存在下で三酸化クロムを分解することによって初めて合成された。水熱合成の平衡反応式は次のとおりである。
形成される磁性結晶は、細長いガラス状の棒状で、録音テープの磁性顔料として有用である。1960年代後半に記録媒体として商品化された際、デュポン社はこれを「マグトリーブ」という商標名で販売した。
CrO 2はルチル構造をとります(多くの金属酸化物と同様)。そのため、各 Cr(IV) 中心は八面体配位幾何構造を持ち、各酸化物は三角平面構造です。[ 3 ]
結晶の磁気特性は、高い保磁力と残留磁化強度をもたらす異方性などの理想的な形状に由来し、短波長において優れた安定性と効率性をもたらし、高音域の応答とヒスノイズが常に問題となっていたオーディオカセットで使用される高性能オーディオテープにほぼ即座に採用されました。一般的に使用されていた不完全な形状の酸化鉄コーティングとは異なり、二酸化クロム結晶は完全に形成されており、磁気コーティング中に均一かつ高密度に分散させることができたため、オーディオ録音の信号対雑音比が向上しました。ただし、クロムテープでは、テープ粒子を適切に磁化するために、オーディオカセットレコーダーに酸化鉄よりも高いバイアス電流容量（約50%増）が必要でした。また、高周波応答の拡張を一部犠牲にしてノイズを低減する新しいイコライゼーション（70μs ）が導入され、酸化鉄オーディオテープに比べて信号対雑音比が5～ 6dB向上しました。これらのバイアスおよびEQ設定は、後にTDK、マクセルなどが1970年代半ばに導入した「クロム相当」のコバルト改質テープにも引き継がれた。その後の研究では、イリジウムなどの希少元素を結晶マトリックスにドーピングまたは吸着させたり、軸方向の長さと磁化率の比率を改善したりすることで、粒子の保磁力を大幅に向上させた。その結果得られた製品は、金属鉄顔料の競合製品となる可能性を秘めていたが、市場への浸透はほとんど見られなかったようだ。
メーカーが酸化物を粉砕する新しい方法を開発するまで、結晶は製造工程で簡単に壊れてしまい、その結果、過剰なプリントスルー（エコー）が発生しました。テープの出力は、1 年で約 1 dB程度低下することがありました。この低下は周波数範囲全体で均一で、ノイズも同じ量だけ低下し、ダイナミック レンジは維持されましたが、この低下により、レベル設定に敏感なドルビーノイズ リダクション デコーダーがずれてしまいました。クロム コーティングは競合するコーティングよりも硬く、そのためヘッドの摩耗が激しいという非難につながりました。テープは当初、酸化物ベースのテープよりも硬いフェライトヘッドを早く摩耗させましたが、実際には柔らかいパーマロイヘッドの摩耗は遅く、ヘッドの摩耗はフェライト ヘッドよりもパーマロイ ヘッドの方が問題でした。しかし、フェライト ヘッドで 500 時間走行した後、クロム テープは粒状のフェライト表面を十分に研磨し、それ以上の摩耗は検出されなくなりました。また、フェリックテープやフェリックコバルトテープの摩耗とは異なり、ヘッドギャップのエッジはシャープで明確なままでした。ヘッド摩耗の懸念とデュポンとのライセンス問題により、ブランクの消費者向けクロムテープは、最終的に普及したコバルト改質酸化鉄を使用したタイプIIテープに比べて大きな不利な立場に置かれましたが、クロムは音楽業界のカセットリリースに選ばれたテープでした。キュリー温度が約386 K (113 °C; 235 °F)と低いため、クロムテープは、消費者市場および産業市場向けの録音済み製品販売用のオーディオおよびビデオカセットの高速熱磁気複製に適していました。[ 5 ]
デュポンは1970年代初頭に、この製品を日本のソニーとドイツのBASFにライセンス供与し、地域での生産と販売を委託した。日本の競合他社は、コバルト吸着（TDK：アビリン）とコバルトフェライト（マクセル：エピタキシャル）の「クロム相当」タイプIIオーディオカセットとさまざまなビデオテープフォーマットを代替品として開発した。さらに、CrO 2の製造で有毒な副産物が発生し、日本のメーカーはそれを適切に処理するのに大変苦労するという問題もあった。BASFは最終的に、この磁性顔料のさまざまなバージョンをベースに、VHSおよびS-VHSビデオテープ、オーディオカセット、3480データカートリッジを製造し、二酸化クロム顔料とクロムテープの両方で最大の生産者となった。デュポンとBASFはまた、長波長での最大出力レベルを向上させるために、約15％のコバルト改質酸化鉄と85％の酸化クロムを単一のコーティングに組み合わせたクロム・コバルト「ブレンド」酸化物顔料も導入した。多くの高級VHSテープでは、クロムの磁気特性とヘッドの洗浄効果により、ヘッドを清潔に保つためにVHSテープに添加される酸化アルミニウムやその他の非磁性材料よりも優れた選択肢であったため、配合にクロムの使用量を大幅に削減していました。デュポンは1990年代に二酸化クロム粒子の生産を中止しました。現在ではテープ製造部門を持たないBASFに加え、ドイツのバイエルAG、日本の戸田工業、堺化学工業も商業用途向けに磁性粒子を生産しています。
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化学ポータル
ウィキメディア・コモンズにある、酸化クロム(IV)に関連するメディア。