SU1054453A1

SU1054453A1 - Method for producing magnetically soft cobalt coatings

Info

Publication number: SU1054453A1
Application number: SU813365821A
Authority: SU
Inventors: Анна Леонтьевна Кушнир; Ирина Ивановна Торопова
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-11-15

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОМЯГКИХ КОБАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий , электрохимическое осаждение покрыти на медь или ее сплавы и последующую термообработку, от ли ч а ющ и и с teM, что, с целью снижени коэрцитивной силы и- повышени термической стабильности магнитных свойств покрытий, покрытие осаждают в видесплава кобальт - сера при содержании серы 0,12-0,18%, а термообработку покрыти ведут при С в течение 1-3; с. 2. Способ по п.1, о т ли ч а ющ и и с тем, что электрохимическое осаждение покрыти ведут при плотности тока 60-150 мА/см, температу- . ре 20-30 С и рН 1,7-1,9 из электролита , содержащего сулъфамат кобальта, борную кислоту, тиомочевину при cnfe .дующем соотношении компонентов, г/л: Сульфамат кобальта 75-100 Борна 25-30 кислота Тиомочевина 0,02-0,201. METHOD FOR PREPARING MAGNETIC SOFT COBALT COATINGS, including electrochemical deposition of the coating on copper or its alloys and subsequent heat treatment, that is, with the aim of reducing the coercive force and improving the thermal stability of the magnetic properties of the coatings, the coating is mangelated; in the form of a melt, cobalt is sulfur at a sulfur content of 0.12-0.18%, and the heat treatment of the coating is carried out at C for 1-3; with. 2. The method according to claim 1, whether or not the fact that the electrochemical deposition of the coating is carried out at a current density of 60-150 mA / cm, temperature. pe 20-30 C and pH 1.7-1.9 from electrolyte containing cobalt sulphamate, boric acid, thiourea at cnfe. the following ratio of components, g / l: cobalt sulphamate 75-100 bourne 25-30 thiourea acid 0.02 -0.20

Description

Изобретение относитс к нанесению кобальтовых покрытий и может быть использовано в технолргии приборостроени при разработке магнитных элементов и устройств.The invention relates to the application of cobalt coatings and can be used in instrument making technology in the development of magnetic elements and devices.

Известны способы получени магнитом гких кобальтовых покрытий, в которых покрыти электрохимически осаждают в виде сплавов кобальта с фосфором, никелем, свинцом и другими элементами .Methods are known for producing magnetically soft cobalt coatings in which coatings are electrochemically precipitated in the form of cobalt alloys with phosphorus, nickel, lead, and other elements.

Однако вследствие большого содержани второго компонента в кобальт овых покрыти х уменьшаютс температуры Кюри, снижаютс пластичность и .коррозионные свойства.However, due to the high content of the second component in cobalt coatings, the Curie temperatures decrease, the plasticity and corrosion properties decrease.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ получени магнитом гких кобальтовых покрытий, включающий электрохимическое осаждение покрыти на медь или ее. сплавы и последующую термообработку при 120- , в -течение от нескольких минут до нескольких часов ji .Closest to the present invention, there is a method for producing magnetically soft cobalt coatings, including electrochemical deposition of a coating on copper or hers. alloys and subsequent heat treatment at 120-, in-flow from several minutes to several hours ji.

Недостатками указанного способа вл ютс сравнительно высокие значени коэрцитивной силы.покрытий, низка термическа стабильность магнитных свойств покрытий. Магнитные характеристики сохран ют свои значени при 120-150С. Кроме того, в.следствие большой продолжительности нагрева (верхний предел) об зательно возникает диффузи атомов одного сло в другой, что приводит к ухудшению переключающих свойств пленок. . Особенно этоухудшение 01ЦУТИМО в многослойных магнитных системах., В св зи с тем, что магнитные пленки, как правило, выполн ютс в виде многослойной структуры, способ продолжительной термообработки не пригоден, так как диффузионные процессы в сло х недопустимы. Кроме того, продолжительный отжиг - это отдельна технологическа операци , котора не может быть совмещена с технологической линией получени . The disadvantages of this method are relatively high values of the coercive force. Coatings, low thermal stability of the magnetic properties of the coatings. Magnetic characteristics retain their values at 120-150 ° C. In addition, due to the long duration of heating (the upper limit), diffusion of atoms of one layer into another occurs, which leads to deterioration of the switching properties of the films. . This is especially a detriment of 01CUTIMO in multilayer magnetic systems. Since the magnetic films are usually made in the form of a multilayer structure, the method of continuous heat treatment is not suitable, since diffusion processes in the layers are unacceptable. In addition, continuous annealing is a separate process step that cannot be combined with a production line.

Цель изобретени - снижение коэрцитивной силы и повышение термичес кой стабильности магнитных свойств покрмтий.The purpose of the invention is to reduce the coercive force and increase the thermal stability of the magnetic properties of the surface.

Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу, включающему электрохимическое осаждение покрытий на медь или ее сплавы и последующую термообработку, покрытие осаждают в виде сплава кобальт - сера|с содержанием серы 0,12-0,181, а термообработку покрыти ведут при 1-3 с.This goal is achieved by the fact that according to the method, which includes electrochemical deposition of coatings on copper or its alloys and subsequent heat treatment, the coating precipitates a cobalt-sulfur alloy with a sulfur content of 0.12-0.181, and the heat treatment of the coating is carried out at 1-3 s.

Кроме того, электрохимическое осаждение покрыти ведут при плотности тока 60-150 мА/см , температуре .2б-30 С и рН 1,7-1,9 из электролита , содержащего сульфамаТ кобальта борную кислоту, тиомочевину при еле-дующем соотношении компонентов, г/л:In addition, the electrochemical deposition of the coating is carried out at a current density of 60-150 mA / cm, a temperature of 2.2–30 ° C and a pH of 1.7-1.9 from an electrolyte containing cobalt sulfamate boric acid, thiourea, with a further ratio of components, g / l:

СульфаматSulphamate

75-10075-100

кобальта Борна cobalt bourne

25-30 кислота 0,02-0,20 Тиомочевина25-30 acid 0.02-0.20 Thiourea

Кобальтовое покрытие осаждают на медь или бериллиевую бронзу 1-8 мин Электроосаждение покрыти на подложку , имеющую ГЦК-решетку, и услови электроосаждени привод т к преимущественному формированию покрыти С ГЦК-структурой, имеющей низкую . коэрцитивную силу. Внедр сь в междо узли решетки, сера создает дополнительные напр жени в этой решетке. Этими напр жени ми и частичным присутствием ГПУ-фазы можно объ снить исходное расшир ениё петли гистеризиса . В результате термообработки ГПУ-модификаци переходит в ГЦКмодификацию , снимаютс напр жени в ГЦК решетки, вследствие чего снижаетс коэрцитивна сила. Обратный переход ГЦК. при охлаждении не происходит. Причиной этого вл етс образованиетормоз щих;-дефектов, обусловленных перемещением, серы из междоузлий кристаллической решетки под действием термоудара.Cobalt coating is deposited on copper or beryllium bronze for 1-8 minutes. Electrodeposition of the coating on a substrate having an fcc lattice, and electroplating conditions lead to preferential formation of the coating With a fcc structure having a low one. coercive force. Embedded in the lattice site, sulfur creates additional stresses in this lattice. These stresses and the partial presence of the hcp phase can explain the initial expansion of the hysteresis loop. As a result of the heat treatment, the hcp modification passes to the fcc modification, the voltages in the fcc lattice are removed, as a result of which the coercive force is reduced. Reverse transition fcc. during cooling does not occur. The reason for this is the formation of braking; -defects caused by the movement of sulfur from interstices of the crystal lattice under the action of thermal shock.

. Дл достижени эффекта ;Необходимо чтобы содержание серы в покрытий составл ло 0,12-0,18, что соответствует минимальной и максимальной концентрации тиомочевины в электролите 0,02 и 0,2 г/л соответственно.. To achieve the effect; It is necessary that the sulfur content in the coatings be 0.12-0.18, which corresponds to the minimum and maximum concentrations of thiourea in the electrolyte 0.02 and 0.2 g / l, respectively.

Исходное количество ГЦК-фазы в покрыти х , полученнь1х из электролитов с тиомочевиной и без нее, составл ет 80-85 и 75о соответ-ственно. Термообработка покрыти в интервале С приводит к увеличению содержани ГЦК-фазы кобальта на ;Ф13%, в то врем как термообработка покрытий не содержащих серы, практически не вли ет на соотношение фаз. Температурные и временные интервалы термообработки выбраны из условий получени минимальных значений коэрцитивной силы с максимальных значений коэффициентов , характеризующих квадрат ность петли гистерезиса. Присутствие серы стабилизирует ГЦК-фазу кобальта вследствие чего магнитные характеристики термообработанных покрытий сохран ютс при 300 С. Пример. Электроосаждение кобальтовых покрытий провод т на под| лржки из меди и беррилиевой бронзы из сульфаминового электролита с добавкой тиомочевины и без нее в услови х , описанных выше. После этого покрыти термообрабатывают на воздухе при 395- 25°С/ Сравнительные магнитные характе .ристики ( -поле трогани ,, Н коэрцитивн& сила, Bj - остаточна индукци , Вп индукци насыщени , , и H|i;/HjT, - коэффициенты, характеризующие квадратность петли гистерезиса , коэффициент пр моугольности ) по.крытий, составь электр литов и услови осаждени приведеньг в табл.1. Дл определени термической стабильности магнитных свойств кобальте аого покрыти электрохимически осаждают на подложку Си-Be при 150 мА/ем в течение 1 мин из элёктролита (|), содержащего, г/л: CoiCNH SO) 85; 30; ( 0,2; рН1,8,и электролита (2), содержащего, г/л: CoCNH SO.)} 85; 30; рН 1,8. Термообработку провод т при О О С ЗЗ4 в течение 3 с . Данные по магнитным свойствам покрытий приведены в табл .2. Как видно из табл.1 и 2, покрытий полученные по предлагаемому cnot:o6y, имеют значени коэрцитивной си/ш более низкие, чем покрыти , полученные по известному и из электролита, не содержащего тиомочевину, при этом сохран ютс высокими значени коэффициентов пр моугольности и квадратности , а магнитные характеристики более стабильны и практически сохран ют свои свойства при , Предлагаемый способ, имеет преимущества перед способом-прототипом, заключающиес в: возможности использовани магнитом гких кобальтовых покры тий при болеевь1соких температурах. кроме того, он позвол ет синтезировать четырехустойчивый магнитный элемент на основе одного магнитного ма териала, что упрощает технологический процесс синтеза-многоустдйчивых магнитных элементов, В св зи с тем, что врем термообработки небольшое и осуществл етс на воздухе, эта операци может быть введена непосредственно в технологическую линию синтеза, что значительно упрощает операцию термообработки . Указанные преимущества позвол ют использовать изобретение в различных област х техники. Та и ц а 1The initial amount of the fcc phase in coatings obtained from electrolytes with and without thiourea is 80-85 and 75 °, respectively. Heat treatment of the coating in the C interval leads to an increase in the content of the fcc phase of cobalt by Φ13%, while heat treatment of sulfur-free coatings has practically no effect on the phase ratio. The temperature and time intervals of the heat treatment were chosen from the conditions for obtaining the minimum values of the coercive force from the maximum values of the coefficients characterizing the squareness of the hysteresis loop. The presence of sulfur stabilizes the fcc phase of cobalt, as a result of which the magnetic characteristics of heat-treated coatings are maintained at 300 ° C. Example. Electrodeposition of cobalt coatings is carried out on under | Copper and berrillium bronze coatings from sulfamic electrolyte with and without the addition of thiourea under the conditions described above. After this coating is thermally treated in air at 395-25 ° C / Comparative magnetic characteristics of the data (-the field of movement, H coercive & force, Bj - residual induction, Bp saturation induction, and H | i; / HjT, - coefficients, characterizing the squareness of the hysteresis loop, the square ratio) of the covers, the composition of the electrolytes and the deposition conditions given in Table 1. To determine the thermal stability of the magnetic properties of the cobalt coating, it is electrochemically deposited on a Cu-Be substrate at 150 mA / s for 1 min from electrolyte (|) containing, g / l: CoiCNH SO) 85; thirty; (0.2; pH1.8, and electrolyte (2) containing, g / l: CoCNH SO.)} 85; thirty; pH 1.8. The heat treatment is carried out at OO C Z3 for 3 s. Data on the magnetic properties of the coatings are given in table. 2. As can be seen from Tables 1 and 2, the coatings obtained according to the proposed cnot: o6y have coercivity b / w values lower than those obtained from the known and from the thiourea-free electrolyte, while maintaining high values of the square coefficients and squareness, and the magnetic characteristics are more stable and practically retain their properties when, the proposed method has advantages over the prototype method, which consists in: the possibility of using magnetically soft cobalt coatings in more than peraturah. in addition, it allows one to synthesize a four-stable magnetic element based on a single magnetic material, which simplifies the technological process of synthesis-multi-stranded magnetic elements. Due to the fact that the heat treatment time is short and carried out in air, this operation can be entered directly into technological line of synthesis, which greatly simplifies the heat treatment operation. These advantages allow the invention to be used in various technical fields. That and c and 1

«Н «Я .,и- - - -1"H" I, and - - - -1

До термообработки (т/О)23,8 Before heat treatment (t / O) 23.8

. Т/О (395°С. 1 с)12. T / O (395 ° C. 1 s) 12

Т/О (k25°C, 3с)12,1T / O (k25 ° C, 3s) 12.1

Т/О (, 2 с)12,0T / O (, 2 s) 12.0

Отжиг ) .- 16 ,3 Annealing) .- 16, 3

31,2 27 26,5 2731.2 27 26.5 27

И,6And, 6

Продолжение .lContinued .l

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC SOFT COBALT COATINGS, including. electrochemical deposition of the coating on copper or its alloys and subsequent heat treatment, different from the fact that, in order to reduce the coercive force and · increase the thermal stability of the magnetic properties of the coatings, the coating is deposited in the form of a cobalt alloy - sulfur with a sulfur content of 0.12-0.18%, and heat treatment of the coating is carried out at 395425 ^ 0 for 1-3; from.

2. The method according to claim 1, the fact is that the electrochemical deposition of the coating is carried out at a current density of 60-150 mA / cm®, temperature. re 20-30 ° С and pH 1.7-1.9 from an electrolyte containing cobalt sulfamate, boric acid, thiourea with the following ratio of components, g / l §

Sulfamate cobalt 75-SO Boric acid 25-30 Thiourea 0.02-0.20

>

1 1054453.