ФОРМУВАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОКРИВІВ З МАГНІТНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ В ЕЛЕКТРОМАГНІТНОМУ ПОЛІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2022.02.07Ключові слова:
Обрані:постійне магнітне поле, метали родини феруму, електроосадження, коерцитивна сила, намагніченість, насичення, петля гістерезісуАнотація
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 ближнім порядком, 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.
Посилання
Monzon L. M. A., Coey J. M. D. Magnetic fields in electrochemistry: the Lorentz force. A mini-review. Electrochem. Commun. 2014. No 42. Pp. 38-41.
Kołodziejczyk K., Miękoś E., Zieliński M., Jaksender M., Szczukocki D., Czarny K., Krawczyk В. Influence of constant magnetic field on electrodeposition of metals, alloys, conductive polymers, and organic reactions. J. Sol. St. Electrochem. 2018. Vol. 22, Iss. 6. Pp. 1629-1647.
Fahidy T. Z. Magnetoelectrolysis. J. Appl. Electrochem. 1983. Vol. 13, Iss. 5. Pp. 553-563.
Tacken R. A., Janssen L. J. J. Applications of magnetoelectrolysis. J. Appl. Electrochem. 1995. Vol. 25, Iss. 1. Pp. 1-5.
Yang X., Eckert K., Mühlenhoff S., Uhlemann M., Odenbach S. Pulse magnetoelectrolysis. Elecrochem. Commun. 2009. Vol. 11, No 2. Pp. 318-322.
Mühlenhoff S., Mutschke G., Koschichow D., Yang X., Bund A., Fröhlich J., Odenbach S., Eckert K. Lorentz-force-driven convection during copper magnetoelectrolysis in the presence of a supporting buoyancy force. Electrochim. Acta. 2012. No 69. Pp. 209-219.
Mousavi M. S., Farhadi M., Sedighi K. Effect of non-uniform magnetic field on biomagnetic fluid flow in a 3D channel. Appl. Math. Model. 2016. Vol. 40, No 15-16. Pp. 7336-7348.
Uzir M. H., Sudibyo N., Aziz M., Othman R. Magneto-electrodeposition of tin dendrites. Surf. Coat. Tech. 2015. No 264. Pp.66-71.
Ganesh V., Vijayaraghavan D., Lakshminarayanan V. Fine grain growth of nickel electrodeposit: effect of applied magnetic field during deposition. Appl. Surf. Sci. 2005. Vol. 240, No 1-4. Pp. 286-295.
Matsushima H., Nohira T., Mogi I., Ito Y. Effects of magnetic fields on iron electrodeposition. Surf. Coat. Tech. 2004. Vol. 179, No 2-3. Pp. 245-251.
Koza J., Uhlemann M., Gebert A., Schultz L. The effect of magnetic fields on the electrodeposition of iron. J. Solid State Electrochem. 2008. Vol. 12, Iss. 2. Pp. 181-192.
Krause A., Uhlemann M., Gebert A., Schultz L. The effect of magnetic fields on the electrodeposition of cobalt. Electrochim. Acta. 2004. Vol. 49, Iss. 24. Pp. 4127-4134.
Matsushima H., Ispas A., Bund A., Plieth W., Fukunaka Y. Magnetic field effects on microstructural variation of electrodeposited cobalt films. J. Solid State Electrochem. 2007. Vol. 11, Iss. 6. Pp. 737-743.
Devos O., Aaboubi O., Chopart J.P., Olivier A. Is there a magnetic field effect on electrochemical kinetics? J. Phys. Chem. A. 2000. Vol. 104, Iss. 7. Pp. 1544-1548.
Matsushima H., Bund A., Plieth W., Kikuchi S., Fukunaka Y. Copper electrodeposition in a magnetic field. Electrochim. Acta. 2007. Vol. 53, Iss. 1. Pp. 161-166.
Łosiewicz B., Napłoszek I., Popczyk M., Budniok A. Characterization of Composite Coatings Obtained by Electrodeposition. Solid State Phenomena. 2015. Vol. 228. Pp. 49-57.
Zieliñski M. Positive and negative aspects of electrode reactions of hydrogen evolution and the influence of a constant magnetic field. J. Adv. Chem. Eng. 2014. Vol. 4, Iss. 2. P. 1000106.
Zieliński M. Effects of constant magnetic field on the electrodeposition reactions and cobalt – tungsten alloy structure. Mat. Chem. Phys. 2013. Vol. 141, Iss. 1. Pp. 370-377.
Zieliński M. Influence of constant magnetic field on the electrodeposition of cobalt and cobalt alloys. Int. J. Electrochem. Sci. 2013. Vol. 8, Iss. 11. Pp. 12192-12204.
Zieliński M., Miękoś E. Influence of constant magnetic field on the electrodeposition of Co – Mo – W alloys. J. Appl. Electrochem. 2008. Vol. 38, Iss. 12. Pp. 1771-1778.
Koza J. A., Uhlemann M., Gebert A., Schultz L. The effect of magnetic fields on the electrodeposition of Co – Fe alloys. Electrochim. Acta. 2008. Vol. 53, Iss. 16. Pp. 5344-5353.
Zieliński M., Miękoś E., Szczukocki D., Dałkowski R., Leniart A., Krawczyk B., Juszczak R. Effects of constant magnetic field on electrodeposition of Co – W – Cu alloy. Int. J. Electrochem. Sci. 2015. Vol. 10, Iss. 5. Pp. 4146-4154.
Aaboubi O., Msellak K. Magnetic field effects on the electrodeposition of Co – Ni – Mo alloys. Appl. Surf. Sci. 2017. No 396. Pp. 375-383.
Yakymenko H. Ya., Artemenko V. M. Tehnichna elektrohimiya [Technical electrochemistry] / In 5 vol. Vol.3 Halvanichni vyrobnytstva [Halvanic productions]. Kharkiv : NTU «KhPI», 2006. 272 p.
Rao V. R., Bangera K. V., Chitharanjan Hegde A. Magnetically induced electrodeposition of Zn – Ni alloy coatings and their corrosion behaviors. J. Magn. Magn. Mat. 2013. No 345. Pp. 48-54.
Proskurina V. O., Yermolenko I. Yu., Zyubanova S. I., Shipkova I. G., Avramenko B. A., Sachanova Yu. I. Internal stresses and magnetic properties of Fe-Co electrolytic coatings. Funct. Mater. 2017. Vol. 24, No 3. Рp. 1-7.
Yermolenko I. Yu. Elektrolit dlia nanesennia pokryttiv splavom zalizo – kobalt – molibden [Electrolyte for coating with an iron – cobalt – molybdenum alloy]. Patent UA, no 108610, 2016.
Yermolenko I. Yu. Sposib oderzhannia elektrolitychnykh pokryttiv zalizo – kobalt – molibden [The method of obtaining iron – cobalt – molybdenum electrolytic coatings]. Patent UA, no 110884, 2016.
Yermolenko I. Yu., Ved’ M. V., Karakurkchi A. V., Sakhnenko M. D. Halvanichni pokryttia ternarnymy splavamy zaliza: formuvannia, vlastyvosti [Galvanic coatings with ternary iron alloys: formation, properties]. Kharkiv: Brovin O.V. Publ., 2019. 247 p.
Myung N. V., Park D. Y., Yoo B. Y., Sumodjo P. T. A. Development of Electroplated Magnetic Materials for MEMS. J. Magn. Mater. 2003. Vol. 265. Pp. 189-198.
Sudzuki K., Phydzimori X., Hasimoto K. Amorphous metals. (Translate from Japanese. Russ. ed.: Sudzuki K., Fudzimori H., Hasimoto K. Amorfnye metally. Moscow: Metallurgy, 1987. 328 p.).
Bozorth R. M. Ferromagnetism. Toronto, D. Van Nostrand Comp. Publ., 1951. 785 p. (Russ. ed.: Bozort R.M. Ferromagnetizm. Moskva: Inostrannaya literatura Publ., 1956. 785 p.).
Guillermet A. F. Thermodynamic calculation of the Fe – Co – W phase diagram. Z. Metallkd, 1988. Vol. 79, No 10. Рp. 633-642/
Yermolenko I. Y., Ved M. V., Sakhnenko N. D., Shipkova I. G., Zyubanova S. I. Nanostructured magnetic films based on iron with refractory metals. J. Magn. Magn. Mater. 2019. Vol. 475. P. 115–120.
