ES2826441T3 - Baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel, un método de deposición de aleaciones de níquel, depósitos de aleación de níquel y usos de dichos depósitos de aleación de níquel formados - Google Patents
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Abstract
Un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que comprende a) iones de níquel; b) iones de molibdeno; c) al menos un agente reductor adecuado para reducir los iones níquel y los iones metálicos reducibles adicionales a su respectivo estado metálico, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en ácido hipofosforoso, sales hipofosfito y mezclas de los anteriormente mencionados; y en el que el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel comprende, además d) al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 en los que cada uno de CA1, CA2 y CA3 está seleccionado independientemente entre el grupo que consiste en compuestos que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, sus respectivas sales, así como mezclas de los anteriormente mencionados, caracterizado porque - el agente complejante CA1 es un ácido dicarboxílico C2-C12 alifático no funcionalizado o una sal del mismo, - el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C3-C12 alifático hidroxi-funcionalizado o una sal del mismo, - el agente complejante CA3 es un ácido tricarboxílico C5-C12 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo.
Description
DESCRIPCIÓN
Baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel, un método de deposición de aleaciones de níquel, depósitos de aleación de níquel y usos de dichos depósitos de aleación de níquel formados
Campo de la invención
La presente invención se refiere a baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel, un método para la deposición de aleaciones de níquel, depósitos de aleaciones de níquel y usos de dichos depósitos de aleación de níquel. Dichos depósitos de aleación de níquel son, entre otros, apropiados para su uso en la industria electrónica, siendo particularmente útiles en la fabricación de discos rígidos de memoria.
Antecedentes de la invención
La mejora de las capacidades de almacenamiento para tamaños consistentes de medios de almacenamiento convencionales sigue siendo uno de los principales desafíos que afronta la industria de los discos rígidos de memoria (RMD). Al pasar de la técnica de Grabación Magnética Longitudinal (LMR), que registraba secciones magnetizadas longitudinalmente y en paralelo con respecto a la superficie del medio, al procedimiento de Grabación Magnética Perpendicular (PMR), donde las secciones magnéticas se colocan verticalmente en la profundidad de la capa, se han obtenido densidades de almacenamiento más elevadas en las mismas áreas de los medios. Solo se puede lograr un avance adicional en la densidad de datos reduciendo las dimensiones de los bits. Independientemente de su tamaño físico, un bit consiste en un número definido de granos magnetizables como CoCrPt que permiten el almacenamiento estable de datos. Si el diámetro de grano se reduce de forma adicional, se pueden colocar más bits en la misma área, lo que significa una mayor densidad/capacidad de almacenamiento de área. Sin embargo, la miniaturización de estos granos ferromagnéticos fuertes está limitada físicamente por el efecto superparamagnético. Al reducir un cierto volumen de grano, se obtienen mayores sensibilidades con respecto a la excitación térmica que provocarán una pérdida espontánea de magnetización y, con ello, de la información almacenada. Por lo tanto, se intenta que los discos rígidos de memoria utilicen materiales que ofrezcan elevados valores de coercividad. Pero estos únicamente resultan aplicables siempre que los cabezales de escritura puedan volver a magnetizarlos. Cada reducción de volumen va inevitablemente acompañada de un aumento proporcional inverso de la anisotropía magnética de los granos, lo cual caracteriza la energía necesaria como intensidad del campo magnético H para alinear sus campos magnéticos durante los procesos de escritura en el disco de memoria para formar un bit. Debido al estricto factor limitante de la anisotropía magnética, la tecnología tradicional de PMR parece incapaz de realizar mejoras sustanciales adicionales porque ya no es técnicamente viable que los cabezales de escritura generen campos magnéticos tan intensos. En este punto, la implementación de la nueva tecnología de Grabación Magnética Termo-Asistida (HAMR) podría ofrecer la posibilidad de superar la alta barrera anisotrópica de los granos mediante el uso del principio de temperatura de Curie (Tourie). La temperatura de Curie es una temperatura dependiente del material crítico y característica de los materiales ferromagnéticos que pierden su magnetismo permanente cuando se alcanza Tourie. Al utilizar energía láser, la temperatura de las secciones magnéticas se eleva hasta valores próximos a Tcurie. Por lo tanto, el campo de alta conmutación del medio disminuye y la escritura de datos con campos magnéticos más pequeños resulta de nuevo factible, lo cual es susceptible de aplicación en los cabezales de escritura convencionales. Debido al calentamiento necesario de la capa de almacenamiento ferromagnético a una temperatura estimada de 400 °C o incluso 450 °C, también se debe considerar una transición térmica temporal hacia la capa de aleación de níquel paramagnético de respaldo. La capa de aleación de níquel como capa de soporte para el depósito de almacenamiento posteriormente sometido a metalizado por bombardeo es una parte esencial debido a su excelente resistencia a la corrosión y propiedades de pulido superiores. Pero en caso de exposición a temperaturas críticas durante un período de tiempo, la capa de aleación de níquel amorfo se ve afectada por transformaciones de fase. La estructura antes amorfa cristaliza cada vez más y pierde su importante propiedad paramagnética. Con el incremento de la fracción de cristalización, la propiedad ferromagnética aumenta. Esto puede causar interferencias y pérdida de datos durante las acciones de lectura y escritura del disco rígido de memoria. Es muy deseable que las propiedades paramagnéticas de las capas de aleación de níquel usadas no se pierdan cuando se calienta a altas temperaturas, como 400 °C. En caso de exposición a temperaturas de 300 °C o más, los revestimientos paramagnéticos típicos (tales como las aleaciones de níquel) se vuelven cada vez más superparamagnéticos o incluso ferromagnéticos, debido a las transformaciones de fase de un estado amorfo a un estado cristalino. Típicamente, se puede afirmar que temperaturas más altas provocan una transición mucho más rápida del estado amorfo al cristalino de dichos depósitos de aleación de níquel dando como resultado una pérdida de sus propiedades paramagnéticas.
El documento JP H05-263259 describe un baño de metalizado no electrolítico de Ni-P-Mo que contiene 4-8 g/l de níquel soluble en agua, 0,01-1 g/l de un molibdato soluble en agua y además ácido hipofosforoso o su sal. Como agentes complejantes se utilizan dos tipos de ácidos dicarboxílicos o un ácido oxidicarboxílico y un ácido dicarboxílico. Estos baños producen depósitos de aleación de níquel que pierden rápidamente sus propiedades no magnéticas (normalmente en unos pocos minutos) cuando se someten a temperaturas superiores a 300 °C. Esto hace que dichos depósitos no resulten adecuados para su uso en discos rígidos de memoria (de gama alta) que utilizan la tecnología HAMR.
El documento US 2011/0059611 A1 divulga una disolución para la deposición de capas de barrera sobre superficies metálicas, que comprende compuestos de los elementos níquel y molibdeno, al menos un primer agente reductor seleccionado entre aminoboranos cíclicos secundarios y terciarios y al menos un agente complejante, donde la
disolución tiene un pH de 8,5 a 12.
El documento EP 3034650 A1 se refiere a aditivos utilizados adecuadamente en baños de metalizado no electrolítico, baños de metalizado no electrolítico que usan dichos aditivos para metalizado no electrolítico de metales tales como cobre, níquel y cobalto, así como aleaciones metálicas tales como aleaciones de níquel-fósforo y cobalto-tungstenofósforo.
Objetivo de la presente invención
Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que permita la formación de depósitos de aleación de níquel que no pierdan sus propiedades paramagnéticas a temperaturas elevadas, especialmente si se someten a temperaturas elevadas durante un tiempo prolongado. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que sea estable y no muestre pérdida alguna de metalizado.
Otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que tenga una tasa de metalizado suficiente.
Otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que produzca depósitos de aleación de níquel que se adhieran bien a la superficie del sustrato subyacente, por ejemplo, cuando se aplica sobre superficies metálicas tales como aluminio o aleaciones de aluminio.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que permita la formación de depósitos de aleación de níquel que se puedan usar en discos rígidos de memoria basados en la tecnología HAMR, por ejemplo, como capa de soporte para la capa de depósito de almacenamiento.
Sumario de la invención
Los objetivos anteriormente mencionados se obtienen mediante el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención, su uso y el método para depositar una aleación de níquel sobre al menos una superficie de un sustrato.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención comprende
a) iones de níquel;
b) iones metálicos reducibles adicionales que consisten en iones de molibdeno;
c) al menos un agente reductor adecuado para reducir los iones de níquel y los iones metálicos reducibles adicionales a su respectivo estado metálico; y
se caracteriza porque comprende, además
d) al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3
en el que cada uno de CA1, CA2 y CA3 está seleccionado independientemente entre el grupo que consiste en compuestos que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, las respectivas sales de los mismos, así como mezclas de los anteriormente mencionados.
Los al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 son compuestos diferentes que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, las respectivas sales de los mismos, así como mezclas de los anteriormente mencionados, en los que según la reivindicación 1
• el agente complejante CA1 es un ácido dicarboxílico C2-C12 alifático no funcionalizado o una sal del mismo, • el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C3-C12 alifático hidroxi-funcionalizado o una sal del mismo,
• el agente complejante CA3 es un ácido tricarboxílico C5-C12 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención se utiliza para depositar una aleación de níquel sobre al menos una superficie de al menos un sustrato.
Un método para depositar una aleación de níquel sobre al menos una superficie de un sustrato que comprende por este orden las siguientes etapas de método:
A) proporcionar el sustrato que comprende la al menos una superficie;
B) poner en contacto la al menos una superficie del sustrato con un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención y
depositar de este modo una aleación de níquel sobre al menos una superficie del sustrato.
Se puede obtener un depósito de aleación de níquel por medio de deposición a partir de un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel.
Se puede usar un depósito de aleación de níquel en un dispositivo de almacenamiento de datos, preferiblemente como una capa no magnetizable, más preferiblemente en un disco rígido de memoria.
Un dispositivo de almacenamiento de datos, preferiblemente un disco rígido de memoria, que usa preferiblemente grabación magnética termo-asistida (HAMR), comprende al menos un depósito de aleación de níquel.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de acuerdo con la invención y el método de la presente invención son adecuados para proporcionar depósitos de aleación de níquel que no pierden (sustancialmente) sus propiedades paramagnéticas mientras se someten a temperaturas elevadas tales como 330 °C, 350 °C o incluso a 400 °C, incluso durante un período de tiempo prolongado, tal como 60 minutos o más. De manera ventajosa, dichos depósitos de aleación de níquel no se vuelven superparamagnéticos o ferromagnéticos incluso a 400 °C durante 60 minutos o más (y por tanto no son magnetizables).
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención y los métodos de la presente invención son adecuados para proporcionar depósitos de aleación de níquel que tienen un aspecto atractivo brillante o semibrillante. Además, los depósitos de aleación de níquel se adhieren bien a la superficie del sustrato subyacente.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de acuerdo con la invención es estable y no muestra desintegración durante el metalizado durante un período de tiempo suficiente para su uso desde el punto de vista económico, típicamente durante al menos 240 min.
Breve descripción de las Figuras
La Figura 1 muestra las mediciones de VSM de una aleación de níquel obtenida a partir de un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención y las de un baño de metalizado de níquel comparativo después del metalizado y después del tratamiento a diversas temperaturas (310 °C durante 60 min y 400 °C durante 60 min). Solo los depósitos de aleación de níquel formados con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención mantienen sus propiedades paramagnéticas después del tratamiento a 310 °C durante 60 min y 400 °C durante 60 min y durante el tratamiento térmico, respectivamente, mientras que los depósitos de aleación de níquel comparativos perdieron su paramagnetismo.
Descripción detallada de la invención
Los porcentajes a lo largo de la presente memoria descriptiva son porcentajes en peso (% en peso) a menos que se indique lo contrario. Las concentraciones proporcionadas en la presente memoria descriptiva se refieren al volumen o masa de las disoluciones completas a menos que se indique lo contrario. Los términos "deposición" y "metalizado" se usan indistintamente en la presente memoria. Además, "capa" y "depósito" también se utilizan como sinónimos en la presente memoria descriptiva. Pérdida de metalizado significa la descomposición no deseada de un baño de metalizado. Se entiende que las realizaciones de la presente invención descritas en la presente memoria descriptiva se pueden combinar a menos que esto no resulte técnicamente viable o se excluya de forma específica.
Un resto de ácido carboxílico en el contexto de la presente invención es un grupo -C(=O)OH. La expresión "compuesto CX-CY" según la presente invención se refiere a compuestos que tienen átomos de carbono de X a Y (incluidos los átomos de carbono de cualesquiera restos de ácido carboxílico); donde X e Y se refieren a números naturales, y X es menor que Y.
Las aleaciones de níquel obtenidas por deposición de un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la presente invención comprenden los elementos níquel y molibdeno, preferiblemente en combinación con fósforo y/o boro, más preferiblemente con fósforo. Las aleaciones más preferidas comprenden níquel, molibdeno y fósforo, ya que se encontró que sus propiedades paramagnéticas eran las más estables frente a temperaturas elevadas.
Baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención comprende iones de níquel. Los iones de níquel se pueden proporcionar por medio de cualquier sal soluble en agua o cualquier complejo de níquel soluble en agua. Preferiblemente, los iones de níquel se proporcionan por medio de cualquiera de sulfato de níquel, cloruro de níquel, acetato de níquel, metilsulfonato de níquel, sulfamato de níquel y mezclas de los mismos.
La concentración de los iones de níquel en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel puede variar ampliamente y preferiblemente varía de 0,01 mol/l a 1,0 mol/l, más preferiblemente de 0,03 mol/l a 0,8 mol/l, incluso más preferiblemente de 0,05 mol/l a 0,1 mol/l.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención comprende otros iones metálicos reducibles (distintos de los iones de níquel). Los otros iones metálicos reducibles según la invención están seleccionados entre el grupo que consiste en iones de molibdeno. Los iones metálicos reducibles adicionales se pueden proporcionar por medio de cualquier sal soluble en agua o cualquier complejo soluble en agua de dichos metales reducibles adicionales. Preferiblemente, los iones de molibdeno se proporcionan por medio de uno cualquiera de ácido molíbdico, molibdato alcalino (por ejemplo, Na2MoO4), molibdato de amonio y mezclas de los mismos. Los iones de tungsteno que no son de la invención se proporcionan por medio de uno cualquiera de ácido túngstico, tungstato alcalino (por ejemplo, Na2WO4), tungstato de amonio y mezclas de los mismos. Los iones de renio que no son de la invención se proporcionan por medio de uno cualquiera de ácido perrénico, perrenato alcalino (por ejemplo, NaReO4), perrenato de amonio y mezclas de los mismos. Se prefieren los iones de molibdeno porque los depósitos de aleación de níquel obtenidos con estos iones muestran excelentes propiedades magnéticas que son particularmente estables a temperaturas elevadas. Los componentes insolubles de molibdeno, renio y tungsteno, tales como disulfuro de molibdeno, son perjudiciales para las propiedades de depósito de la aleación de níquel y, por tanto, preferiblemente no se usan en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención.
La concentración total de los iones metálicos reducibles adicionales en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel puede variar y preferiblemente varía entre 5*10-5 y 1*10-2 mol/l, preferiblemente de 1*10-4 a 5*10-3 mol/l y más preferiblemente de 2,5*10-4 a 2,5*10-3 mol/l. Si está presente más de un tipo de iones metálicos reducibles adicionales en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel, la concentración total de todos los iones metálicos reducibles adicionales utilizados está preferiblemente dentro de los intervalos definidos anteriormente (es decir las concentraciones totales de los mismos).
En algunos casos, pueden ser aplicables concentraciones fuera de los intervalos anteriores, dependiendo del contenido adicional de metal deseado en el depósito de aleación de níquel que se va a formar. Las propiedades paramagnéticas óptimas se obtienen en particular cuando se aplican los intervalos anteriores.
En una realización de la presente invención, el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel no comprende iones metálicos reducibles adicionales diferentes de los iones de níquel y los iones metálicos reducibles adicionales, ya que su co-deposición podría influir desfavorablemente en las propiedades magnéticas o su estabilidad frente a las temperaturas elevadas de los depósitos de aleación de níquel. Tales iones metálicos reducibles adicionales son, por ejemplo, iones de cobalto. Los iones de metales alcalinos y alcalinotérreos, por ejemplo, normalmente no son reducibles en las condiciones dadas y, por lo tanto, no se depositan junto con la aleación de níquel y, de este modo, no tienen ningún efecto negativo sobre los depósitos de la aleación de níquel.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel comprende además al menos un agente reductor. El al menos un agente reductor es un agente reductor químico. El al menos un agente reductor es adecuado para reducir los iones de níquel y los iones metálicos reducibles adicionales a su respectivo estado metálico. Preferiblemente, el al menos un agente reductor está seleccionado entre el grupo que consiste en compuestos de hipofosfito tales como ácido hipofosforoso y sales de hipofosfito tales como hipofosfito alcalino, como hipofosfito de sodio o potasio, hipofosfito de amonio, hipofosfito de níquel y así sucesivamente; agente reductor a base de boro tal como aminoboranos, como dimetil aminoboranos (DMAB) y morfolin borano y borohidruros, como borohidruro de sodio; hidrazina; y derivados de hidrazina (sulfato de hidrazina, clorhidrato de hidrazina, hidrato de hidrazina y otros componentes que se pueden utilizar como agentes reductores en el contexto de la presente invención). En caso de usar un compuesto de hipofosfito como agente reductor, se obtiene un depósito de aleación de níquel que comprende fósforo. Dichos agentes reductores proporcionan la fuente de fósforo en la aleación de níquel depositada. Un agente reductor a base de borano conduce a un depósito de aleación de níquel que comprende boro y una mezcla de compuestos de hipofosfito y agentes reductores a base de borano conduce a un depósito de aleación de níquel que comprende fósforo y boro. Un agente reductor a base de nitrógeno, tal como hidrazina y derivados de hidrazina no proporciona ni fósforo ni boro para incorporar a la aleación de níquel.
El al menos un agente reductor está seleccionado más preferiblemente entre el grupo que consiste en ácido hipofosforoso, sales de hipofosfito y mezclas de los anteriormente mencionados. Se prefieren estos agentes reductores ya que el fósforo que se incorpora a las aleaciones de níquel de la invención, entre otros, mejora significativamente las propiedades magnéticas de dichos depósitos de aleación de níquel y da lugar a aleaciones de níquel paramagnéticas (termo-resistentes). La incorporación de altas cantidades de fósforo (por ejemplo, 10 % en peso o más) también reduce la magnetización por saturación y actúa provocando la desmagnetización. Incluso más preferiblemente, el al menos un agente reductor está seleccionado para que sea una sal de hipofosfito para que dichas sales sean rentables y fáciles de usar. La concentración del al menos un agente reductor está generalmente en exceso molar con respecto a la cantidad suficiente para reducir los iones de níquel y los iones metálicos reducibles adicionales en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel. La concentración de agente reductor varía preferiblemente de 0,01 mol/l a 3,0 mol/l, más preferiblemente de 0,1 mol/l a 1 mol/l.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel comprende al menos tres agentes complejantes (diferentes) CA1, CA2 y CA3 en los que cada uno de CA1, CA2 y CA3 está seleccionado independientemente entre el grupo que consiste en compuestos que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, las sales respectivas de los mismos (por ejemplo, carboxilatos) así como mezclas de los anteriormente mencionados según la invención.
Al menos uno de los tres agentes complejantes CA1, CA2 o CA3 es un compuesto que tiene al menos tres restos de ácido carboxílico o una sal respectiva del mismo. Dichos compuestos que tienen al menos dos (o tres) restos de ácido carboxílico son compuestos alifáticos, preferiblemente compuestos alifáticos C2-C12, más preferiblemente compuestos alifáticos C2-C8. Los compuestos alifáticos incluyen compuestos de carbono acíclicos o cíclicos, saturados o insaturados, excluidos los compuestos aromáticos; los compuestos alifáticos son preferiblemente no cíclicos.
Las funcionalizaciones se pueden obtener teóricamente reemplazando al menos un hidrógeno por un grupo funcional. Dichos grupos funcionales opcionales están seleccionados preferiblemente entre hidroxi (-OH), amino (-NH2), haluros, dobles enlaces olefínicos (-C=C-) y triples enlaces (-C=C-). Los dos últimos naturalmente requieren dos átomos de hidrógeno de átomos de carbono adyacentes para ser reemplazados desde el punto de vista teórico. Más preferiblemente, el grupo funcional opcional está seleccionado entre el grupo que consiste en hidroxi y dobles enlaces. Incluso más preferiblemente, el grupo funcional opcional es un grupo hidroxi.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención comprende al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 que están seleccionados independientemente entre el grupo que consiste en ácidos dicarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, ácidos tricarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, así como sus respectivas sales, en forma de mezclas de los anteriormente mencionados. En la presente invención, los agentes complejantes CA1 y CA2 están seleccionados entre el grupo anterior y el agente complejante CA3 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácidos tricarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, las sales respectivas de los mismos, así como mezclas de los anteriormente mencionados.
Los al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 según la invención están seleccionados independientemente entre el grupo que consiste en ácidos dicarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, ácidos tricarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, sus respectivas sales, así como mezclas de los anteriormente mencionados. En la presente invención, los agentes complejantes CA1 y CA2 están seleccionados entre dicho grupo y el agente complejante CA3 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácidos tricarboxílicos alifáticos funcionalizados y no funcionalizados, sus respectivas sales, así como mezclas de los anteriormente mencionados.
Según la presente invención, al menos el agente complejante CA1 es un ácido dicarboxílico C2-C12 alifático no funcionalizado o una sal del mismo. Incluso más preferiblemente, es un ácido dicarboxílico C3-C6 alifático no funcionalizado o una sal del mismo. Aún más preferiblemente, el agente complejante CA1 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido glutacónico, ácido itacónico, sales de los mismos y mezclas de los anteriores. Lo más preferiblemente, el agente complejante CA1 es ácido malónico o una sal del mismo.
Según la presente invención, al menos el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C3-C12 alifático funcionalizado o no funcionalizado (preferiblemente funcionalizado) o una sal del mismo, preferiblemente un ácido dicarboxílico C4-C6 alifático funcionalizado o no funcionalizado (preferiblemente funcionalizado) o una sal del mismo. Más preferiblemente, el agente complejante CA2 comprende al menos un grupo hidroxi (y por lo tanto está funcionalizado con hidroxi). Incluso más preferiblemente, el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C4-C6 alifático funcionalizado con hidroxi o una sal del mismo. Aún más preferiblemente, el agente complejante CA2 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido málico, ácido tartárico, ácido 1 -hidroxiglutárico, ácido 2-hidroxiglutárico, ácido 1 -hidroxiadípico, ácido 2-hidroxiadípico, ácido 3-hidroxiadípico, sales de los mismos y mezclas de los anteriormente mencionados. Lo más preferiblemente, el agente complejante CA2 es ácido málico o una sal del mismo. Según la presente invención, al menos el agente complejante CA3 es un ácido tricarboxílico C5-C12 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo, preferiblemente un ácido tricarboxílico C6-C8 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo. Más preferiblemente, el agente complejante CA3 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido cítrico, ácido isocítrico, ácido aconítico, ácido propano-1,2,3-tricarboxílico, sales de los mismos y mezclas de los anteriormente mencionados. Lo más preferiblemente, el agente complejante CA3 es ácido cítrico o una sal del mismo.
Preferiblemente, la concentración del agente complejante CA1 varía de 50 a 300 mmol/l, más preferiblemente de 75 a 250 mmol/l e incluso más preferiblemente de 90 a 200 mmol/l. Preferiblemente, la concentración del agente complejante CA2 varía de 50 a 200 mmol/l, más preferiblemente de 60 a 180 mmol/l e incluso más preferiblemente de 70 a 150 mmol/l. Preferiblemente, la concentración del agente complejante CA3 varía de 15 a 100 mmol/l, más preferiblemente de 30 a 80 mmol/l e incluso más preferiblemente de 35 a 55 mmol/l. Preferiblemente, la concentración total de los agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 es al menos 0,15 mol/l, más preferiblemente al menos 0,20 mol/l e incluso más preferiblemente al menos 0,22 mol/l. Las concentraciones mínimas anteriores de los agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 garantizan típicamente buenas propiedades (para-)magnéticas de los depósitos de aleación de níquel que no se pierden a temperaturas elevadas, aunque en algunos casos se ha demostrado que concentraciones por debajo de los umbrales resultan suficientes para obtener dicho efecto.
Preferiblemente, la relación entre la concentración total de agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 y la concentración de iones de níquel varía de 4/1 a 8/1.
Preferiblemente, el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel está exento de ácidos monocarboxílicos funcionalizados (en particular hidroxifuncionalizados) y no funcionalizados (añadidos intencionalmente) tales como ácido láctico. Dichos ácidos monocarboxílicos en algunos casos parecen afectar de manera desventajosa a las propiedades magnéticas de los depósitos de aleación de níquel formados.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención es preferiblemente una disolución acuosa. La expresión "disolución acuosa" significa que el medio líquido predominante, que es el disolvente en la disolución, es agua. Se pueden añadir otros líquidos miscibles con agua, como por ejemplo alcoholes y otros líquidos orgánicos polares miscibles con agua. Se prefiere que al menos un 95 % en peso, más preferiblemente un 99 % en peso, de todos los disolventes usados sea agua debido a su carácter ecológicamente benigno. El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención se puede preparar disolviendo todos los componentes en un medio líquido acuoso, preferiblemente agua.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención puede ser ácido, neutro o alcalino. Se puede seleccionar un agente de ajuste de pH ácido o alcalino tal como un ácido (mineral) o una base entre una amplia gama de materiales tales como amoníaco, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y similares. El pH del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención puede oscilar entre aproximadamente 2 y 12. En una realización, el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel no electrolítico según la invención tiene preferiblemente un valor de pH neutro o ácido. Esto es particularmente útil si se escogen iones de molibdeno e/o iones de renio como iones metálicos reducibles adicionales. Más preferiblemente, el valor de pH del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel ácida según la invención varía de 3,5 a 7, incluso más preferiblemente de 3,5 a 6,5, aún más preferiblemente de 4,0 a 6,0, lo más preferiblemente de 4,4 a 5,6, lo que permite una elevada estabilidad de dicho baño y resultados óptimos en cuanto a propiedades paramagnéticas (incluido su mantenimiento a temperaturas elevadas) de los depósitos de aleación de níquel formados a partir de dicho baño. Si se seleccionan iones de tungsteno como los únicos iones metálicos reducibles adicionales, resulta ventajoso usar un intervalo de pH de 8 a 10.
Se pueden incluir otros aditivos en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención, tales como tampones de pH, agentes humectantes, aceleradores, abrillantadores, agentes estabilizadores adicionales que se conocen en la técnica, modificadores de la tasa de metalizado tales como los divulgados en la solicitud de patente europea EP 3034650 A1.
En una realización de la presente invención, el baño de galvanoplastia de aleación de níquel no electrolítico según la invención contiene opcionalmente otros agentes estabilizadores de metal tales como iones de plomo, iones de cobre, iones de selenio, iones de estaño, iones de bismuto e iones de antimonio. La concentración de dichos iones metálicos puede variar y, por ejemplo, varía de 0,1 a 100 mg/l, preferiblemente de 0,1 a 50 mg/l, más preferiblemente de 0,1 a 10 mg/l. Preferiblemente, dichos agentes estabilizadores de metal no están presentes en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel por razones ecológicas y para evitar la co-deposición no deseada de dichos metales por las razones que se describen a continuación.
Se prefiere además que el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención esté exento de tiourea que se usa convencionalmente como agente estabilizador para baños de metalizado no electrolítico con níquel debido a su toxicidad y cuestiones ecológicas.
Resulta ventajoso que el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención no requiera el uso de un agente estabilizador opcional y también sea estable frente a la pérdida de metalizado de dicho agente estabilizador.
Método según la invención
En la etapa A) del método según la invención, se proporciona el sustrato que comprende la al menos una superficie.
Se pueden revestir con aleación de níquel diversos tipos de sustratos con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención y el método según la invención. Preferiblemente, se utilizan sustratos metálicos en el método según la invención. Los sustratos metálicos a revestir con aleación de níquel están seleccionados preferiblemente entre el grupo que consiste en cobre, zinc, plata, paladio, hierro, iridio, estaño, aluminio, níquel, sus aleaciones y mezclas de los anteriormente mencionados; aluminio o aleaciones de aluminio, tales como los sustratos de aluminio y magnesio, se utilizan más preferiblemente, ya que se emplean típicamente como material de base en la fabricación de discos rígidos de memoria. Los sustratos metálicos pueden estar formados completamente por metal o comprender al menos una superficie metálica. Una superficie de este tipo formada por metal también puede ser una o más capas de activación de paladio empleadas típicamente para hacer que superficies eléctricamente no conductoras, tales como vidrio, plástico o cerámica, sean receptivas para el metalizado de aleación de níquel.
El sustrato se pretrata opcionalmente antes de la etapa B). Dichos tratamientos previos se conocen en la técnica. Los pretratamientos típicos incluyen etapas de ataque químico, limpieza, tratamiento con cinc y activación. Los pretratamientos útiles pueden mejorar los resultados del metalizado al eliminar la suciedad u óxidos no deseados de la superficie del sustrato. La activación de una superficie se entiende habitualmente como la deposición de una capa fina y posiblemente discontinua de, por ejemplo, paladio sobre una superficie eléctricamente no conductora para hacer
que dicha superficie resulte apropiada para el metalizado de aleación de níquel. Los pretratamientos pueden variar ampliamente según el sustrato proporcionado. Algunas orientaciones se pueden encontrar a modo de ejemplo en el documento WO 2015/161959 A1 (página 13, renglón 11 a página 15, renglón 30).
En la etapa B) del método según la invención, la al menos una superficie del sustrato se pone en contacto con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención.
El sustrato objeto de metalizado con aleación de níquel se puede metalizar con el espesor y la cantidad de depósito deseados poniendo en contacto el substrato con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención.
El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención se puede mantener dentro de un intervalo de temperatura de 20 °C a 100 °C, preferiblemente de 70 °C a 95 °C, más preferiblemente de 85 °C a 95 °C, incluso más preferiblemente de 88 °C a 93 °C durante la deposición.
El sustrato se puede poner en contacto con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención durante cualquier período de tiempo suficiente para metalizar el espesor deseado del depósito de aleación de níquel. El espesor del depósito de aleación de níquel depende entre otros del uso deseado de dicho depósito o del producto que contiene dicho depósito. A modo de ejemplo no limitante, una duración de contacto que varía de 30 a 180 min, preferiblemente de 40 a 90 min y más preferiblemente de 60 a 75 min a menudo se considera suficiente para el uso en la fabricación de discos rígidos de memoria.
Se puede formar un espesor del depósito de aleación de níquel de hasta 100 pm o más. Preferiblemente, el espesor de los depósitos de aleación de níquel varía entre 1 y 60 pm. El espesor depende de la aplicación técnica y puede ser mayor o menor para algunas aplicaciones. Por ejemplo, si el depósito de aleación de níquel debe proporcionar un revestimiento resistente a la corrosión, típicamente se desea un espesor que varíe de 30 a 60 pm, mientras que para aplicaciones electrónicas se aplica un espesor de 1 a 15 pm. En el área técnica de los discos rígidos de memoria, el espesor de los depósitos de aleación de níquel varía preferiblemente de 5 a 20 pm, más preferiblemente de 7 a 16 pm. En el área técnica de los semiconductores, el espesor de los depósitos de níquel o níquel-fósforo varía preferiblemente de 1 a 5 pm. Los espesores de los depósitos de aleación de níquel se pueden medir con fluorescencia de rayos X (XRF) que resulta conocida en la técnica.
Se conocen en la técnica diversos medios para poner en contacto el sustrato con el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención. Por ejemplo, el sustrato se puede sumergir total o parcialmente en el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención, de forma que el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención se pueda pulverizar o frotar sobre el mismo.
Opcionalmente, el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención se agita antes y/o durante el metalizado. La agitación se puede lograr, por ejemplo, mediante el movimiento mecánico del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención tal como mediante agitación, agitación magnética o bombeo continuo de los líquidos o intrínsecamente mediante tratamiento de ultrasonidos, mediante temperaturas elevadas o mediante alimentación de gas (tal como purga del baño de metalizado acuoso con un gas inerte o aire).
Los requisitos de la industria son que la tasa de metalizado sea preferiblemente de al menos 2,5 pm/h para permitir la ejecución de procesos suficientemente rentables. Más preferiblemente, la tasa de metalizado varía de 2,5 a 7,0 pm/h, incluso más preferiblemente de 3,0 a 6,5 pm/h. Dichas tasas de metalizado permiten procesos suficientemente rentables al tiempo que mejoran las propiedades paramagnéticas deseadas para mantenerlas a temperaturas elevadas.
El método según la invención comprende opcionalmente etapas de aclarado, preferiblemente con agua, y/o etapas de secado. Los parámetros anteriores para el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de acuerdo con la invención y los métodos de la presente invención se proporcionan únicamente para aportar una recomendación general para la práctica de la invención. El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención se puede utilizar para depositar una aleación de níquel sobre una superficie de un sustrato.
Depósitos de aleación de níquel según la invención y su uso
La presente invención se refiere además a un depósito de aleación de níquel que se puede obtener por medio de deposición del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención. Sorprendentemente, aunque dichos depósitos parecen ser idénticos en términos de composición elemental (es decir el contenido de níquel, iones metálicos reducibles adicionales y opcionalmente fósforo y/o boro) y otros métodos analíticos para depósitos conocidos en la técnica, los depósitos de aleación de níquel formados a partir del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención muestran propiedades magnéticas superiores que los hacen particularmente apropiados para su uso en discos rígidos de memoria (de gama alta), especialmente si se utiliza grabación magnética termo-asistida.
El contenido del metal reducible adicional en el depósito de aleación de níquel varía preferiblemente de un 0,5 a un 5,0 % en peso, más preferiblemente de un 0,8 a un 4,0 % en peso e incluso más preferiblemente de un 1,0 a un
3,0 % en peso y aún más preferiblemente de un 1,2 a un 2,5 % en peso.
Preferiblemente, el contenido de fósforo y/o boro (más preferiblemente de fósforo solo) en el depósito de aleación de níquel excede un 10 % en peso, más preferiblemente varía de un 10,0 a un 16,0 % en peso, incluso más preferiblemente de un 11,0 a un 15,0 % en peso, y aún más preferiblemente de un 12,0 a un 14,5 % en peso.
El resto del depósito de aleación de níquel que no es un metal reducible adicional ni fósforo y/o boro normalmente es principalmente níquel (normalmente > 98 % en peso, preferiblemente > 99 % en peso, más preferiblemente > 99,9 % en peso de dicho resto) sin tener en cuenta las impurezas en forma de traza comúnmente presentes en las materias primas técnicas y otros materiales co-depositados como los derivados de, por ejemplo, impurezas orgánicas y agentes estabilizadores. Lo más preferiblemente, los depósitos de aleación de níquel según la invención consisten en níquel, molibdeno y fósforo (sin tener en cuenta las impurezas en forma de traza comúnmente presentes en las materias primas técnicas y otros materiales co-depositadas involuntariamente, tales como los derivados de, por ejemplo, impurezas orgánicas y agentes estabilizadores opcionales).
Ventajosamente, los intervalos preferidos anteriores de los elementos en los depósitos de aleación de níquel de la invención dan como resultado propiedades paramagnéticas particular y altamente estables a temperaturas muy altas, tales como 400 °C, incluso durante un período de tiempo prolongado, tal como 60 minutos o más, preferiblemente al menos 120 minutos o más, más preferiblemente al menos 240 min o más.
Normalmente, las capas de aleación de níquel de la invención tienen una saturación magnética significativamente más baja después de ser tratadas térmicamente a 400 °C durante 60 min o más, en comparación con las conocidas en el estado de la técnica.
La presente invención se refiere además al uso de un depósito de aleación de níquel que se puede obtener por medio de deposición del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la invención. Dichos depósitos de aleación de níquel se pueden utilizar en dispositivos de almacenamiento de datos, preferiblemente en discos rígidos de memoria. Preferiblemente, dichos depósitos de aleación de níquel se utilizan como capas no magnetizables en dichos dispositivos de almacenamiento de datos, preferiblemente en discos rígidos de memoria.
La presente invención se refiere además a dispositivos de almacenamiento de datos, típicamente dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos, preferiblemente discos rígidos de memoria, preferiblemente que utilizan grabación magnética termo-asistida (HAMR), que comprenden al menos un depósito de aleación de níquel según la invención, en el que el depósito de níquel de la invención se usa preferiblemente como capa base para la capa posterior depositada de almacenamiento ferromagnético apta para grabado.
En otra realización preferida de la presente invención, los sustratos se utilizan en la fabricación de discos rígidos de memoria.
Se aplican los detalles y las realizaciones preferidas descritas para un aspecto de la presente invención manteniendo invariables los otros aspectos. Para evitar repeticiones innecesarias, no se describen de nuevo.
La invención se ilustra ahora con referencia a los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Los productos comerciales se utilizaron como se describe en la hoja de datos técnicos disponible en la fecha de presentación de la presente memoria descriptiva, a menos que se indique lo contrario a continuación. Alklean AC 2 (agente de ataque químico ácido) y AlumSeal ™ 650 (disolución alcalina que comprende iones de zinc para proporcionar el tratamiento con cinc de una superficie que comprende aluminio) son productos de Atotech Deutschland GmbH.
Se utilizaron planchas de aleación de aluminio/magnesia de 0,2 dm2 de área en todos los experimentos de metalizado descritos a continuación. Las planchas se pretrataron como se describe a continuación antes de someter a metalizado con aleación de níquel.
Determinación del espesor de los depósitos metálicos o de aleación metálica y tasa de metalizado
Se midieron el contenido de fósforo y el espesor del depósito en 5 puntos de cada sustrato mediante XRF utilizando
el instrumento XRF Fischerscope XDV-SDD (Helmut Fischer GmbH, Alemania). Suponiendo una estructura en capas del depósito, se puede calcular el espesor de capa a partir de dichos datos de XRF. La tasa de metalizado se calculó dividiendo el espesor de capa obtenido entre el tiempo necesario para obtener dicho espesor de capa.
Determinación de la pérdida de paramagnetismo a determinadas temperaturas
El presente ensayo es para evaluar la pérdida o el mantenimiento de las propiedades (para-)magnéticas de las aleaciones de níquel a temperaturas elevadas. Los sustratos metalizados con aleación de níquel se sometieron a las temperaturas dadas en un horno durante 10 min a 60 min y después de cada intervalo de 10 min, se sometieron a ensayo con un imán de barra (NdFeB) para comprobar si se volvían magnéticos. En caso contrario, se continuó el calentamiento hasta alcanzar los 60 minutos.
Mediciones del magnetómetro de muestra vibratoria (VSM)
La magnetización se detectó mediante mediciones de VSM en las que se magnetizaron muestras de 3 mm de diámetro en un campo magnético uniforme. Al hacer vibrar mecánicamente las muestras, se midió la corriente inducida o el flujo variable de la bobina. El magnetómetro de muestra vibratoria utilizado en los experimentos comprendía como componente esencial un amplificador de bloqueo suministrado por EG&G Princeton Applied Research.
Adhesión de la aleación de níquel
La adhesión de las aleaciones de níquel se evaluó visualmente cuando se sometieron a estampación muestras de 3 mm de diámetro de los sustratos metalizados con aleación de níquel. En caso de adhesión insuficiente, la capa de aleación de níquel se habría desprendido durante la estampación. Los sustratos con suficiente adherencia se marcan con "+" en los siguientes ejemplos, mientras que aquellos que mostraron adherencia insuficiente se marcan con "-". Medición del valor de pH
Los valores de pH se midieron con un medidor de pH (WTW, Typ pH 3110, electrodo: SenTix®41, electrodo de gel con sensor de temperatura, electrolito de referencia: 3 mol/l KCI) a 25 °C. La medición continuó hasta que el valor de pH se volvió constante, pero en cualquier caso al menos durante 2 min. El medidor de pH se calibró con patrones de disolución tampón para valores de pH a 2, 4 y 7 suministrados por Fluka y Certipur antes de su uso.
Composición de las aleaciones de níquel
Se usó espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (VersaProbe XPS, Physical Electronics GmbH) para medir la composición de las aleaciones de níquel.
Ejemplos comparativos
Se prepararon baños de metalizado de aleación de níquel de 1 l cada uno que contenían los siguientes componentes:
La temperatura del baño de metalizado de aleación de níquel se fijó en 88 °C y los sustratos se sumergieron en los baños durante 240 min. Los sustratos metalizados de este modo se sometieron a ensayo a continuación para determinar la conservación de las propiedades paramagnéticas a 310 °C, 320 °C y 330 °C como se ha descrito con anterioridad.
Tabla 1: Ejemplos comparativos 1-9.
Los ejemplos comparativos 1 a 7 utilizaron dos ácidos dicarboxílicos o un ácido dicarboxílico y un ácido monocarboxílico con funcionalidad de hidróxido o ácido tricarboxílico como se sugiere en el documento JP H05-263259. Los ejemplos comparativos 8 y 9 emplearon dos ácidos dicarboxílicos y un ácido monocarboxílico funcionalizado con funcionalidad de hidróxido adicional como agente complejante. Obviamente, dichos baños de metalizado de aleación de níquel de los ejemplos comparativos anteriores proporcionaron aleaciones de níquel que tenían escasa conservación de las propiedades magnéticas iniciales cuando se sometieron a temperaturas elevadas como las que se proporcionan en la tabla 1 o no permitieron llevar a cabo ningún metalizado (ejemplos comparativos 8 y 9). Esta pérdida de paramagnetismo de las aleaciones de níquel obtenidas las hace inadecuadas para su uso en discos rígidos de memoria basados en la tecnología HAMR, siendo un requisito previo la conservación prolongada de las propiedades paramagnéticas a temperaturas elevadas. Ninguno de los depósitos de aleación de níquel anteriores se sometió a ensayo a temperaturas más altas, ya que todos perdieron sus propiedades paramagnéticas dentro del período de tiempo sometido a ensayo a 330 °C.
Ejemplos de la invención
Se prepararon baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de 1 l cada uno que contenían los siguientes componentes:
• iones de níquel en concentraciones (en mmol/l) como se indica en la tabla 2 (proporcionados como sulfato de níquel),
• 30 g/l (0,341 mol/l) de hipofosfito de sodio,
• 40 mg/l (4,2*10-4 mol/l) de iones de molibdeno (proporcionados como molibdato de sodio),
• ácido malónico como agente complejante CA1 en concentraciones (en mmol/l) como se indica en la tabla 2, • ácido málico como agente complejante CA2 en concentraciones (en mmol/l) como se indica en la tabla 2, y • ácido cítrico como agente complejante CA3 en concentraciones (en mmol/l) como se indica en la tabla 2,
• pH ajustado a los valores indicados en la tabla 2 con disolución de amoníaco (25 % en peso en agua)
La temperatura del baño de metalizado de aleación de níquel se ajustó a la temperatura proporcionada en la tabla 2 y los sustratos se sumergieron en los baños para metalizar las aleaciones de níquel sobre los mismos. El metalizado se llevó a cabo durante un tiempo suficiente para metalizar al menos 7 pm, típicamente durante al menos 120 min.
Tabla 2: Ejemplos 1-7 de la invención.
Los depósitos de aleación de níquel obtenidos de los ejemplos de la invención 1 a 7 mostraron todos excelentes propiedades paramagnéticas que no se perdieron cuando se sometieron a temperaturas elevadas durante 60 min. Esto los hace particularmente adecuados para su uso en la fabricación de discos rígidos de memoria basados en HAMR. Este hallazgo fue independiente de las relaciones molares totales de cantidad de sustancia de todos los agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 en relación a la cantidad de sustancia de iones de níquel en los baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención.
Además, la cantidad de fósforo y molibdeno, el pH y la temperatura de metalizado se podrían variar sin pérdida de propiedades paramagnéticas. Los baños de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención también mostraron una tasa de metalizado y estabilidad suficientes (por ejemplo, frente a la pérdida de metalizado).
Mediciones de VSM
Se preparó 1 l de baños de metalizado de aleación de níquel que contenían los siguientes componentes:
• 51,1 mmol/l de iones de níquel (proporcionados como sulfato de níquel),
• 0,341 mol/l hipofosfito de sodio,
• 417 pmol/l de iones de molibdeno (proporcionados como molibdato de sodio),
• 192 mmol/l de ácido malónico como agente complejante CA1,
• 149,3 mmol/l de ácido málico como agente complejante CA2, y
• 39,1 mmol/l de ácido cítrico como agente complejante CA3,
• El valor de pH se ajustó a 5,3 con una disolución de amoníaco (25 % en peso en agua)
Se sumergió un sustrato en dicho baño a 91 °C durante 180 min y se obtuvo un espesor de depósito de 10,3 gm. El depósito comprendía un 2,5 % en peso de molibdeno y un 13,4 % en peso de fósforo, siendo el resto níquel.
Como ejemplo comparativo, se metalizó un sustrato con un baño de metalizado de aleación de níquel como se describe en el documento US 8.557.100 B2, tabla 1, que no contenía tres agentes complejantes seleccionados independientemente entre el grupo que consiste en compuestos funcionalizados y no funcionalizados que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, las sales respectivas de los mismos, así como mezclas de los anteriormente mencionados. Se calentaron muestras de ambas aleaciones de níquel (invención y comparativa) durante 60 min a 310 °C y 400 °C, respectivamente, y luego se sometieron a mediciones de VSM como se ha descrito con anterioridad. Como ensayo adicional, se midieron las muestras tal y como fueron metalizadas. Los resultados se muestran en la Figura 1.
Las aleaciones de níquel obtenidas de ambos baños mostraron propiedades paramagnéticas (no magnéticas) después del metalizado (sin ningún tratamiento térmico). Después del tratamiento durante 60 min a 310 ° C, ambos depósitos de aleación de níquel conservaron sus propiedades magnéticas. Se apreció una diferencia notable cuando los depósitos de aleación de níquel se trataron a temperaturas aún más altas de 400 °C. A continuación, los depósitos de aleación de níquel del baño comparativo se volvieron superparamagnéticos y, de este modo, perdieron sus propiedades magnéticas. Esto los hace inadecuados para su uso en discos rígidos de memoria HAMR. Contrariamente a eso, los depósitos de aleación de níquel del baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel de la invención todavía mostraban un comportamiento paramagnético incluso después de someterse a 400 °C durante 60 min. Esta elevada estabilidad del paramagnetismo de las aleaciones de níquel de la invención a temperaturas elevadas las hace particularmente adecuadas para su uso en discos rígidos de memoria que utilizan la tecnología HAMR avanzada.
Otras realizaciones de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la consideración de la presente memoria descriptiva o la práctica de la invención divulgada en la presente memoria. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren únicamente a modo de ejemplo, estando definido el verdadero alcance de la invención únicamente por medio de las siguientes reivindicaciones.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1 Un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel que comprendea) iones de níquel;b) iones de molibdeno;c) al menos un agente reductor adecuado para reducir los iones níquel y los iones metálicos reducibles adicionales a su respectivo estado metálico,preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en ácido hipofosforoso, sales hipofosfito y mezclas de los anteriormente mencionados; yen el que el baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel comprende, ademásd) al menos tres agentes complejantes CA1, CA2 y CA3 en los que cada uno de CA1, CA2 y CA3 está seleccionado independientemente entre el grupo que consiste en compuestos que tienen al menos dos restos de ácido carboxílico, sus respectivas sales, así como mezclas de los anteriormente mencionados,caracterizado porque- el agente complejante CA1 es un ácido dicarboxílico C2-C12 alifático no funcionalizado o una sal del mismo, - el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C3-C12 alifático hidroxi-funcionalizado o una sal del mismo, - el agente complejante CA3 es un ácido tricarboxílico C5-C12 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo.
- 2. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la reivindicación 1 caracterizado porque el agente complejante CA1 es un ácido dicarboxílico C3-C6 alifático no funcionalizado o una sal del mismo.
- 3. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la reivindicación 2 caracterizado porque el agente complejante CA1 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido glutacónico, ácido itacónico, sales de los mismos y mezclas de los anteriormente mencionados.
- 4. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente complejante CA2 es un ácido dicarboxílico C4-C6 alifático hidroxi funcionalizado o una sal del mismo.
- 5. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la reivindicación 4 caracterizado porque el agente complejante CA2 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido málico, ácido tartárico, ácido 1 -hidroxiglutárico, ácido 2-hidroxiglutárico, ácido 1-hidroxiadípico, ácido 2-hidroxiadípico, ácido 3-hidroxiadípico, sales de los mismos y mezclas de los anteriormente mencionados.
- 6. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente complejante CA3 es un ácido tricarboxílico C6-C8 alifático funcionalizado o no funcionalizado o una sal del mismo.
- 7. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según la reivindicación 6 caracterizado porque el agente complejante CA3 está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido cítrico, ácido isocítrico, ácido aconítico, ácido propano-1,2,3-tricarboxílico, sales de los mismos y mezclas de los anteriormente mencionados.
- 8. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el baño de metalizado de níquel está exento de ácidos monocarboxílicos funcionalizados y no funcionalizados.
- 9. - El baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de pH oscila entre 4,4 y 5,6.
- 10. - Uso de un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para depositar una aleación de níquel sobre al menos una superficie de al menos un sustrato.
- 11. - Un método para depositar aleaciones de níquel sobre al menos una superficie de un sustrato que comprende por este orden las siguientes etapas del métodoA) proporcionar el sustrato que comprende la al menos una superficie;B) poner en contacto la al menos una superficie del sustrato con un baño de metalizado no electrolítico de aleación de níquel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 ydepositar de este modo una aleación de níquel sobre al menos una superficie del sustrato.
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