El dióxido de cromo u óxido de cromo (IV) es un compuesto inorgánico con la fórmula CrO 2 . Es un sólido magnético sintético negro . [3] Alguna vez fue ampliamente utilizado en emulsión de cinta magnética . [4] Con la creciente popularidad de los CD y DVD , el uso de óxido de cromo (IV) ha disminuido. Sin embargo, todavía se utiliza en aplicaciones de cintas de datos para sistemas de almacenamiento de clase empresarial. Muchos fabricantes de óxidos y cintas todavía lo consideran una de las mejores partículas de grabación magnética jamás inventadas.
El CrO 2 fue preparado por primera vez por Friedrich Wöhler mediante la descomposición de cloruro de cromilo . El dióxido de cromo acicular fue sintetizado por primera vez en 1956 por Norman L. Cox, un químico de EI DuPont , descomponiendo trióxido de cromo en presencia de agua a una temperatura de 800 K (527 °C; 980 °F) y una presión de 200 MPa. . La ecuación balanceada para la síntesis hidrotermal es:
El cristal magnético que se forma es una varilla larga y delgada parecida al vidrio, perfecta como pigmento magnético para grabar cintas. Cuando se comercializó a finales de la década de 1960 como medio de grabación, DuPont le asignó el nombre comercial de Magtrieve .
El CrO 2 adopta la estructura del rutilo (al igual que muchos dióxidos metálicos). Como tal, cada centro de Cr(IV) tiene una geometría de coordinación octaédrica y cada óxido es plano trigonal . [3]
Las propiedades magnéticas del cristal, derivadas de su forma ideal, como la anisotropía , que impartía alta coercitividad e intensidades de magnetización remanente , dieron como resultado una estabilidad y eficiencia excepcionales para longitudes de onda cortas , y apareció casi de inmediato en cintas de audio de alto rendimiento utilizadas en casetes de audio para los cuales la respuesta era triple. y los silbidos siempre fueron problemas. A diferencia del recubrimiento de óxido férrico imperfectamente formado que se usa comúnmente, los cristales de dióxido de cromo estaban perfectamente formados y podían dispersarse de manera uniforme y densa en un recubrimiento magnético, lo que generaba relaciones señal-ruido más altas en las grabaciones de audio. Sin embargo, las cintas cromadas requerían que las grabadoras de casetes de audio estuvieran equipadas con una capacidad de corriente de polarización mayor (aproximadamente un 50% mayor) que la utilizada por el óxido férrico para magnetizar adecuadamente las partículas de la cinta. También se introdujo una nueva ecualización (70 μs ) que cambiaba parte de la respuesta extendida de alta frecuencia por un ruido más bajo, lo que resultaba en una mejora de 5 a 6 dB en la relación señal-ruido con respecto a las cintas de audio de óxido férrico. Estos ajustes de polarización y ecualización se trasladaron más tarde a cintas modificadas con cobalto "equivalentes a cromo" introducidas a mediados de la década de 1970 por TDK , Maxell y otros. Investigaciones posteriores aumentaron significativamente la coercitividad de la partícula dopando o adsorbiendo elementos raros como el iridio en la matriz cristalina o mejorando las relaciones entre longitud axial y obsoleta [ aclaración necesaria ] . El producto resultante era potencialmente un competidor de los pigmentos de hierro metálico, pero aparentemente logró poca penetración en el mercado.
Hasta que los fabricantes desarrollaron nuevas formas de moler el óxido, los cristales podían romperse fácilmente durante el proceso de fabricación, lo que provocaba una impresión excesiva (eco). La producción de una cinta podría caer alrededor de 1 dB aproximadamente en un año. Aunque la disminución fue uniforme en todo el rango de frecuencia y el ruido también disminuyó en la misma cantidad, preservando el rango dinámico, la disminución desalineó los decodificadores de reducción de ruido Dolby que eran sensibles a los ajustes de nivel. El revestimiento de cromo era más duro que los revestimientos de la competencia, lo que provocó acusaciones de desgaste excesivo de la cabeza. Aunque inicialmente la cinta desgastaba cabezas de ferrita dura más rápido que las cintas a base de óxido, en realidad usaba cabezas de permalloy más blandas a un ritmo más lento; y el desgaste de la cabeza era más un problema para las cabezas de aleación permanente que para las de ferrita. Después de 500 horas de recorrido por los cabezales de ferrita, la cinta de cromo había pulido la superficie granular lo suficiente como para que no hubiera más desgaste detectable y los bordes de los espacios permanecieran afilados y distintos. El susto por el uso de la cabeza y los problemas de licencia con DuPont mantuvieron a las cintas cromadas vírgenes en una gran desventaja frente a las cintas Tipo II, eventualmente más populares, que usaban óxido de hierro modificado con cobalto, pero el cromo fue la cinta elegida para los lanzamientos en casetes de la industria musical. Debido a su baja temperatura Curie de aproximadamente 386 K (113 °C; 235 °F), la cinta cromada se prestaba para la duplicación termomagnética de alta velocidad de casetes de audio y vídeo para la venta de productos pregrabados a los mercados industriales y de consumo. [5]
DuPont otorgó la licencia del producto a Sony en Japón y a BASF en Alemania a principios de la década de 1970 para su producción y distribución regional. Los competidores japoneses desarrollaron casetes de audio tipo II "equivalentes a cromo" adsorbidos con cobalto (TDK: Avilyn ) y ferrita de cobalto (Maxell: Epitaxial ) y varios formatos de cintas de vídeo como sustitutos. A esto se sumaba el problema de que la producción de CrO 2 generaba subproductos tóxicos que los fabricantes japoneses tenían grandes dificultades para eliminar adecuadamente. BASF finalmente se convirtió en el mayor productor de pigmento de dióxido de cromo y cintas de cromo, basando sus cintas de video VHS y S-VHS , casetes de audio y cartuchos de datos 3480 en esta formulación. DuPont y BASF también habían introducido pigmentos de óxido "mezclados" de cromo y cobalto que combinaban aproximadamente un 70% de óxido de hierro modificado con cobalto con un 30% de óxido de cromo en una sola capa, presumiblemente para ofrecer un rendimiento mejorado a costos más bajos que el cromo puro. Muchas cintas VHS de alta calidad también usaban cantidades mucho más pequeñas de cromo en sus formulaciones porque sus propiedades magnéticas combinadas con sus efectos de limpieza en los cabezales la convertían en una mejor opción que el óxido de aluminio u otros materiales no magnéticos agregados a la cinta VHS para mantener los cabezales limpios. DuPont interrumpió su producción de partículas de dióxido de cromo en la década de 1990. Además de BASF, que ya no posee una división de fabricación de cintas, Bayer AG de Alemania, Toda Kogyo y Sakai Chemical de Japón también producen o pueden producir partículas magnéticas para aplicaciones comerciales.
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