Формування композиційних покривів з магнітними властивостями в електромагнітному полі

Abstract

У статті представлено та проаналізовано результати дослідження впливу постійного магнітного поля на процеси електроосадження металів родини феруму та їх сплавів. Проведені дослідження вказують на ефект пришвидшення осадження, покращення морфології поверхні і твердості отриманих покривів. Композиційні покриви, нанесені під впливом постійного магнітного поля, можуть мати вищу корозійну тривкість, покращені фотокаталітичні та магнітні властивості, ніж ті, які отримані за його відсутності. Встановлено, що наявність постійного магнітного поля змінює хімічний склад досліджуваного матеріалу. Відбувається збільшення феромагнітної і зменшення діамагнітної складової. Для оцінки магнітних властивостей було обрано зразки покривів Fe-Co-W і Fe-Co-Мо, осаджених уніполярним імпульсним струмом за різної тривалості електролізу, що зумовлено відмінністю товщини і розподілу компонентів. Отримані результати дозволяють зробити припущення, що у нерівноважному процесі електроосадження в тернарних сплавах утворюються кластери з ближнімпорядком, характерним для низки інтерметалевих немагнітних сполук, що зумовлює зниження намагніченості насичення сплаву. Покриви Fe-Co-W характеризуються більш високими значеннями коерцитивної сили порівняно з аморфними сплавами, в яких немагнітним компонентом виступають елементи P, B, Si. Вірогідно, для сплаву Fe-Co-W великі кластери, що мають композиційний порядок, подібний до розташування атомів у парамагнітній інтерметалевій фазі з вольфрамом, поряд з шорсткістю поверхні і вільним об’ємом, відіграють помітну роль у перемагнічуванні. Отримані результати дозволяють віднести одержані гальванічні сплави Fe-Co-W до магнітотвердих, а Fe Co-Mo – до магнітом’яких матеріалів, що у поєднанні з високою мікротвердістю відкриває перспективи для використання таких систем у виробництві магнітних елементів для запису і відтворення інформації та мікроелектромеханічних систем відповідно. За допомогою належним чином спроєктованих структур поля можуть бути створені нові магнітні наноструктури та новий рівень контролю за промисловими каталітичними та гальванічними процесами.

The article presents and analyzes the results of the study of the influence of a constant magnetic field on the electrodeposition processes of the ferrum family metals and their alloys. The studies performed indicate the effect of accelerating deposition, improving the surface morphology and hardness of the obtained coatings. Composite coatings applied under the influence of a constant magnetic field can have higher corrosion resistance, improved photocatalytic and magnetic properties than those obtained without it. It has been established that the presence of a constant magnetic field changes the chemical composition of the studied material. There is an increase in the ferromagnetic and a decrease in the diamagnetic component. To assess the magnetic properties, samples of Fe-Co-W and Fe-Co-Mo coatings deposited by unipolar pulsed current at different electrolysis durations were selected, which is due to the difference in the thickness and distribution of the components. The results obtained suggest that in the nonequilibrium process of electrodeposition in three-component alloys, clusters with a short-range order characteristic of a number of intermetallic nonmagnetic compounds are formed, which leads to a decrease in the saturation magnetization of the alloy. The Fe-Co-W coatings are characterized by higher values of the coercive force compared to amorphous alloys, in which the elements P, B, Si act as a non-magnetic component. Probably, for the Fe-Co W alloy, large clusters with a compositional order similar to the arrangement of atoms in the paramagnetic intermetallic phase with tungsten, along with surface roughness and free volume, play a significant role in magnetization reversal. The results obtained make it possible to classify the obtained Fe-Co-W galvanic alloys as magnetically hard, and Fe-Co-Mo as magnetically soft materials, which, in combination with high microhardness, opens up prospects for the use of such systems in the production of magnetic elements for recording and reproducing information and microelectromechanical systems respectively. With properly designed field structures, new magnetic nanostructures and a new level of control over industrial catalytic and electroplating processes can be created.