عنوان پایان‌نامه
رسوب نشانی الکتریکی لایه های نازک نانو کامپوزیتی مغناطیسی نرم- سخت بر پایه CoFe و بررسی خواص آن
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1118;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64085
- تاریخ دفاع
- ۲۹ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- سهیلا خراطیان خامنه
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- در این تحقیق، نانوذرات هگزافریت باریم به روش هم رسوبی سنتز و لایه های نازک نانوکامپوزیتی مغناطیسی نرم-سخت CoFe-BaFe12O19 از طریق رسوب نشانی الکتریکی، ایجاد شدند. افزودن ذرات هگزافریت به حمام رسوب نشانی، تغییر زیادی در منحنی ولتامتری سیکلی ایجاد نکرد و تنها نرخ رسوب نشانی را اندکی پایین آورد. با توجه به نتایج طیف سنجی تفرق انرژی، افزایش غلظت ذرات در حمام، درصد وزنی هگزافریت را در لایه های کامپوزیتی بالا برد اما تغییر محسوسی در ترکیب زمینه ی آلیاژی ایجاد نکرد. با افزایش چگالی جریان، تغییر قابل توجهی در مقدار هگزافریت کامپوزیت ها به وجود نیامد، اما میزان آهن زمینه ی آلیاژی به تدریج بالا رفت. افزایش سرعت هم زدن حمام، درصد آهن پوشش ها را با شیب ملایمی کاهش داد اما بیشترین الحاق ذرات به پوشش، در سرعت های متوسط (rpm 500) اتفاق افتاد. افزودن سورفکتانت آنیونی SDS و کاتیونی HTAB به حمام آبکاری، تاثیری مشابه داشت. با افزایش غلظت سورفکتانت تا مقدار بهینه، میزان الحاق ذرات به پوشش ها و همچنین مقدار آهن زمینه بالا رفت اما غلظت های بیشتر، نتیجه ی معکوس داشت. بررسی ساختار فازی پوشش ها توسط دستگاه پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش میزان آهن زمینه ی آلیاژی به بیش از 23-25 درصد اتمی، ساختار تک فاز ?(FCC) به ساختار دوفازی ?(BCC)+?(FCC) تبدیل می شود. تخمین اندازه ی بلوری توسط رابطه ی شرر نشان داد که پوشش ها از بلورهای نانومتری تشکیل شده اند. افزایش مقدار ذرات و غلظت سورفکتانت در حمام و همچنین افزایش چگالی جریان، کاهش اندازه بلوری را به دنبال داشت اما بالا بردن سرعت هم زدن، باعث افزایش آن شد. بررسی مورفولوژی پوشش ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی نشان داد پوشش های CoFe که در چگالی جریان mA/cm2 15 به دست آمدند، از کولونی های مدور و هم محور با اندازه ی تقریبا یکسان تشکیل شده اند و پیوستن ذرات هگزافریت به این پوشش ها تغییری در مورفولوژی سطحی ایجاد نکرد. در چگالی جریان پایین، سطحی صاف و عاری از کولونی های برجسته به دست آمد. چگالی جریان بالا نیز به ایجاد سطحی نسبتا صاف اما با میکروترک های فراوان منجر شد. سرعت هم زدن تاثیری بر مورفولوژی نداشت و پوشش ها ساختار کولونی شکل خود را حفظ کردند. بررسی های مغناطیسی با استفاده از دستگاه مغناطیس¬سنج نمونه مرتعش (VSM) نشان داد که وارد شدن ذرات هگزافریت به لایه های نازک CoFe مغناطش اشباع را اندکی پایین آورد اما وادارندگی مغناطیسی را از 29 به 39 اورستد افزایش داد. واژگان کلیدی: رسوب نشانی الکتریکی، لایه های نازک مغناطیسی نرم-سخت، نانوکامپوزیت، آلیاژ CoFe، هگزافریت باریم.
- Abstract
- In this study, barium hexaferrite nanoparticles were synthesized via a co-precipitation rout. These particles were then used in electrodeposition of CoFe-based nanocomposite magnetic soft-hard thin films. Addition of hexaferrite particles to the electroplating bath did not cause much change in cyclic voltammograms and only slightly lowered the deposition rate. According to the energy dispersive spectroscopy (EDS) results, increasing the particles concentration in the bath raised hexaferrite percentage in the composite films but did not cause a noticeable change in the composition of the matrix. The amount of hexaferrite in the composites did not change significantly by increasing the current density, but the iron content of the alloy matrix increased gradually. Increasing the stirring rate of the bath, decreased iron percentage of coatings with a gentle slope, but the highest incorporation of the particles to the coating occurred in moderate rates; i.e. around 500 rpm. Addition of anionic SDS and cationic HTAB surfactants to the electroplating bath had a similar effect. Increasing the surfactant concentration up to the optimum value enhanced the amount of embedded particles and Fe content of the matrix, however, higher concentrations of these surfactants showed reverse effects. Studying the phase structure of the coatings by X-ray diffraction (XRD) showed that increasing the amount of iron in the alloy matrix above 23-25 atomic percent transformed the ?(FCC) single-phase structure to the ?(BCC)+?(FCC) two-phase structure. Crytalline size estimation by Scherrer equation showed that coatings had nanometric crystals. Increasing the amount of particles and surfactant concentration in the bath, and also higher current densities reduced the crystalline size but raising the stirring rate increased it. Study of the morphologies of the coatings by field emission scanning electron microscope (FE-SEM) showed that CoFe coatings obtained in the current density of 15 mA/cm2, contained circular and uniaxial colonies with relatively equal sizes and incorporation of hexaferrite particles to the coatings retained the surface morphology of the coatings unchanged. In lower current densities, a smooth surface free of prominent colonies was obtained. Higher current densities also resulted in a relatively smooth surface, yet with a plenty of microcracks. Stirring rate did not affect the morphology and coatings maintained the colony-shape appearance. Magnetic properties measurements using a vibrating sample magnetometer (VSM) revealed that incorporation of hexaferrite particles to the CoFe thin films slightly decreased the saturation magnetization but enhanced the coercivity from 29 to 39 Oe. Keywords: electrodeposition; soft-hard magnetic thin films; nanocomposite; CoFe alloy; barium hexaferrite.
