Способ получения магнитомягких кобальтовых покрытий

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОМЯГКИХ КОБАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий , электрохимическое осаждение покрытия на медь или ее сплавы и последующую термообработку, от ли ч а ющ и и с я teM, что, с целью снижения коэрцитивной силы иповышения термической стабильности магнитных свойств покрытий, покрытие осаждают в видесплава кобальт - сера при содержании серы 0,12-0,18%, а термообработку покрытия ведут при С в течение 1-3; с. 2. Способ по п.1, о т ли ч а ющ и и с я тем, что электрохимическое осаждение покрытия 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 Борная 25-30 кислота Тиомочевина 0,02-0,20

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

SuD С 25 О 3/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

25"30

0,02-0 20 (21) 3365321/22-02 (22) 17.12.81 (46) 15.»,83. Бюл. ll 42 (72) А.Л.Кушнир и И.И.Торопова (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 621.357.7:669;257(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ll 377433, кл. С 25 О 3/56, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

И 399579, кл. C 25 0 3/%, l971.

3. Авторское свидетельство СССР

И 529263, . С 25 0 3/56, 1975.

4. Ильюшенко Л.Ф. Электролитически осажденные магнитные пленки.

Минск, "Наука и техника", l972, с. 264. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТО"

МЯГКИХ KOSAJlbTOBbIX ПОКРЫТИИ, вючающий. электрохимическое осаждение покрытия на медь или ее сплавы и последующую термообработку. о т л-и ч а юшийся Фем, что, с целью снижения коэрцитивиой силы и повышения термической стабильности магнитных свойств покрытий, покрытие осаждают в виде сплава кобальт - сера при содержании серы О, 12-0, 183, а термообработку покрытия ведут при 395о

425 С в течение 1-3; с.

2. Способ по и.1; о т л и ч а ющ и и .с я тем, что электрохимическое осаждение покрытия ведут при плотности тока 60-150.мА/см, температу- . ре 20-30 С и рН 1,7-1,-9 иэ электро0 лита, содержащего сулъфамат кобальта, борную кислоту, тиомочевину при спе- Е дующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфамат кобал ьта

75-100 С

Бор ная кислота

Тиомоче вина

1054453

Изобретение относится к нанесение кобальтовых покрытий и может быть использовано в технологии приборо.строения при разработке магнитных элементов и устройств, 5

Известны способы получения.иагни" томягких кобальтовых покрытий, в которых покрытия электрохимически осаждают в виде сплавов кобальта с фосфором, никелем, свинцом и другими элементами (1) - Я

Однако вследствие большого содер" жания второго компонента в кобальтовых покрытиях уменьшаются температуры Кюри, снижаются пластичность и коррозионные свойства, Наиболее близким к предлагаемому . является способ получения магнитомягких кобальтовых покрытий, включающий злектрохимическое осаждение 20 покрытия на медь или ее, сплавы и по" следующую термообработку при 120- .

150 С в - течение от нескольких минут до нескольких часов (4j

Недостатками указанного способа 25 являются сравнительно высокие значения коэрцитивной силы. покрытий, низкая термическая стабильность магнитных свойств покрытий, Магнитные характеристики сохраняют свои значения при 120- 150 С . Кроме того, вследствие большой продолжительности нагрева (верхний предел) обязательно возникает диффузия атомов одного слоя в другой, что приводит к ухудше35 нию переключающих свойств пленок.

Особенно это ухудшение ощутимо в многослойных магнитных системах., В связи с тем, что магнитные пленки, как правило, выполняются в виде многОслойной структуры, способ продолжи.тельной термообработки не пригоден, так как диффузионные процессы в слоях недопустимы, Кроме того, продол" жительный отжиг - это отдельная тех:45 нологическая операция, которая не мо" жет быть совмещена с технологической линией получения пленки.

Цель изобретения - снижение козрцитивной силы и повышение термически кой стабильности магнитных свойств

50 покрытий;

Поставленная цель достигается тем, . что согласно способу, включающему злектрохимическое осаждение покрытий 55 на медь или ее сплавы и последующую термообработку, покрытие осаждают в виде сплава кобальт - сера с содержанием серы О, 12-0, 183, а термообработку покрытия ведут при 395-425+C

1-3 с.

Кроме того, злектрохимическое осаждение покрытия ведут при плотности тока 60-150 мА/см, температу2 ре 20-30 С и рН 1,7- l,9 из электролита, содержащего сульфамат кобальта, борную кислоту, тиомочевину при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфамат кобальта 75-100

Борная кислота 25"30

Тиомочевина 0,02-0,20

Кобальтовое покрытие осаждают на медь или бериллиевую бронзу 1-8 мин.

Электроосаждение покрытия на иодложку, имеющую ГЦК-решетку, и условия электроосаждения приводят к преимущественному формированию покрытия с ГЦК-структурой, имеющей низкую . коэрцитивную силу, Внедряясь в междо-. узлия решетки, сера создает дополни" тельные напряжения в этой решетке.

Этими напряжениями и частичным присутствием ГПУ-фазы можно объяснить исходное расширение петли гисте" ризиса. В результате термообработки ГПУ-модификация переходит в ГЦКмодификацию, снимаются напряжения в

ГЦК решетки, вследствие,-чего снижается козрцитивная сила. Обратный переход ГЦК ГПУ при охлаждении не происходит . Причиной этого является образование тормозящих:дефектов, обусловленных перемещением. серы из междоузлий кристаллической решетки под действием термоудара. . Для достижения эффекта:необходимо, чтобы содержание серы в покрытии составляло 0,12-0, 183, что соответствует минимальной и максимальной кон- . центрации тиомочевины s электролите

0,02 и 0,2 г/л соответственно.

Исходное количество ГЦК-фазы в покрытиях, полученных из электролитов с тиомочевиной и без нее, составляет

80-85 и 75 ." соответственно, Термообработка покрытия в интервале 395425 С приводит к увеличению содержа@ ния ГЦК"фазы кобальта на Ф133, в то время как термообработка покрытий, не содержащих серы, практически не влияет на соотношение фаз. Температурные и временные интервалы термообработки вь браны из условий получения минимальных значений коэрцитивной силы с максимальных значений ко1054453 эффициентов, характеризующих квадратность петли гистерезиса. Присутствие серы стабилизирует ГЦК-фазу кобальта, вследствие чего магнитные характеристики термообработанных покрытий сохраняются при 300 С. о

Пример. Электроосаждение кобальтовых покрытий проводят на под- ложки из меди и беррилиевой бронзы йз сульфаминового электролита с добавкой тиомочевины и без нев в условиях, описанных выше. После этого покрытия термообрабатывают на воздухе при 395-425 С.

Сравнительные магнитные характе- 15 ,ристики (H jy - моле трогания,, Н коэрцитивнйя сила, В - остаточйая индукция, Вп - индукция насыщения, Н, /Н и H /H® - коэффициенты, харак" теризующие квадратность петли гисте" 20 резиса, By/В1п - коэффициент прямоугольности) покрытий, составы электро. литов и условия осаждения приведены, в табл.1.

Для определения термической ста- jj бильности магнитных свойств кобальтового покрытия электрохимически осаж- дают на подложку Cu- Be при 150 мА/см, 22 С в течение 1 мин из электролита (I), содержащего, t /ë: Co;(NH

Co(NH SDy)i 85; HgBOq 30; pH 1 8.

Термообработку проводят при 400 С как видно из табл.1 и 2, покрытия, полученные по предлагаемому способу, имеют значения коэрцитивной силы более низкие, чем покрытия, полученные по известному и из электролита, Q не содержащего тиомочевину, при . этом сохраняются высокими значения коэффициентов прямоугольности и квадратности, а магнитные характеристики более стабильны и практически сохраняют свои свойства при 300 С °

Предлагаемый способ. имеет преимущества перед способом-прототипом, заключающиеся в. возможности использования магнитомягких кобальтовых покры" тий при более высоких температурах.

Кроме того, он позволяет синтезировать четырехустойчивый магнитный эле" . мент на основе одного магнитного ма" териала, что упрощает технологический процесс синтеза.многоустбйчивых магнитных элементов, 8 связи с тем, что

; время термообработки небольшое и осуществляется на воздухе, эта операция может быть введена непосредственно s технологическую линию синтеза, что значительно упрощает огерацию термообработки . Указанные преимущества позволяют использовать изобретение в различных областях техники.

Таблица 1 и

Известный

11 9

5,6

5 6

5,6

16,3

31,2

27

26 5

14,6

"Н До термообработки (Т/0) 23,8

Т/О (395 C, 1 с) 12

Т/0 (4250С, 3 с) 12,1

Т/0 (400 С, 2 с) .Р t Отжиг (150. С) 4 в течение 3 с . Данные по магнитным свойствам покрытий приведены в табл.2, 1054453,Р

Известный

До r/D

Т/О (395 С, 1 с)

Т/О (425 C, 3 с Т/О (400 С, Отжиг (150 С) 26,2

13э!

21,3 .

13,1

30,2

18,7

До T/О 32

38 3

19е 7

Т/О (395 C, с) 14,3

Т/О (425 С, 3 с) 14 5

ТIО (400 С, .2 с) 14,4

Отжиг (150 С) 9,0

g 1

9,0

22 н 1!!С До Т/О 0,92

ТIО (395 С, 1 с) 0,92

Т/О (425 С, 3 с) 0,92

Т/О (400 С, 2 с) 0,91

Отжиг (1500 С

0,76

0,87

0,81

0 74

0,68

0,73

0 74

0,67

0,98

0,98

0 98 с) 0 98

0,98 .0 98

0 98 с) 0,98 с) 0,98

0,98

0,98

0 97

0,98

0 98

H /Н! До Т/О

Т/О (395 С, 1

Т/О (425 С. 3

Т/О {400 С, 2

Отжиг,(1500C) S /Â До Т/О

Т/О. (395 С, 1

Т/0 (425 C, 3

Т/О (400 С, 2

Отжиг {150 С!

0,74 с) 0,84

c) 0,84 с) 0,83

14,9

6,8.

6,5

6,7

0 79

0,82

0,80

0,83

0,6

0,62.

0,61

0,62

Продолжение табл.!

34,1

30,5

36,2

36

36,1

0.91

0,88

0,87

0,89

1054453

I В

1 1

1 l

l 1

1 З I

1 X:

) I

1Ч

" (4Ч I, I CV авл

I(ф л л л

° 1 ° 1 о о

СЧ

4О л

C) 4"Ъ

С0 а о

СО

С0 -4

С0 л о

СО л о ) е

41 IX

* ) 1„с ) а

1 О

I e

1 С (» )

lI e !

) ! 4(1 X ! (I Я ! G х о

1 С

)

I

1

1

1

I

1 (I

) и

I ЛЕ

I X

1.an мъ ОЪ- ОЪ л ° 1

О1 Ь

an

ОЪ а о

4А

ОЪ

° 1

C) an

ОЪ л о 0 В

ОЪ ОЪ

° 1 л о о

) Ct(!

1 X

an

:в о м м

ОЪ

t»

СЧ м

СЧ л м

CV л л

ОЪ

СЧ М (I ! I

I h

1 1

) л

° б I

1 Ю 1

I 1

1 1

СЧ л

СО

СЧ

ОЪ л

СЧ л а л ф л

СЧ СЧ

СЧ а.л

СЧ л а

СО Ь

СЧ 4"Ъ

I

Ct(I а з х

an О

СЧ

l

I !

I

1 .

1 ! .

I

1

1

I

I ,л

l .I (. е

1 Е с о

1 . Ca. !

I e с.

I Е

1:Г;

) а

1 Ф

I Х

) ((0j

C) 00 - 3

ОО . С(0 о о

C(0 л о

)

1

)

1

I !

1

) сэ

1

I 5, (2Г

1 Ct(I

Я.

1л ,ОЪ а

C)

1 а -а

ОЪ, ОЪ

° а о о сО ЪО

ОЪ ОЪ л а о о л

ОЪ о

ЪО

ОЪ л о О

ОЪ

C) CV

° 1

МЪ

4»

Л

1

I !

1

1 Ct(I л

I Ю х

I

1

I а (:Р л м л м л м

: СО

СЧ

СО л

СЧ . О сО л

CtI

Ч. )

СЧ ъО л

an а

СЧ

l 1 с а х

Z з

X х

X х

Il Ю

I- CL и о е

z r з и о

СЧ о м

) е е а с 1а2 еа

1

I

СЭ

О а

М о о

C0 O м Фъ о

C)

СЧЪ о

C) м о

C) м

СО . М СО л а а

an со и

4Ч СЧ СЧ

М л- 00

CO бО Л л а л о .о о а (- (1 1 РХ Е э%кa exхе!х

m X X . (- О М =Г, Э

5 с х и х о м с о х

Охе Ое(ееае

= О IX а Ы Е r. X C > н

4)

1

Ф» I

a ) lA

I

430 I а

CV I

Юл!

00 1

a" м 1

I

I ф а

)СЪ

1,!

I м 1

CV I!

1!

I

CV I 1

I м а с) 1

ОЪ 1 а

СЧ 1

1

Ч, ) 1 а

-Ф 1

1

I

1 б

) 1

) I

t