Способ получения магнитомягких кобальтовых покрытий

09) (1) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК в) с 25 а 3/1 ЕНИЯ ЕЛэСТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ С 8(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 и 377433, кл. с 25 а 3/56, 1965.2,. Авторское свидетельство СССР У 399579, кл, с 25 а 3/36, 1971.3. Авторское свидетельство СССР и 529263, л, с г 5 а 3/56, 1975,4. Ильюшенко Л,ф. Электролитически осажденные магнитные пленки, Минск, "Наука и техника", 1972, с. 264.(54)(57) 1. спОсОб получения мАГнито" МЯГКИХ КобАЛЬТОВЫХ ПОКРЫтий, включающий, электрохимическое осаждение покрытия на медь или ее сплавы и после, дующую термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я Фем, что, с целью снижения коэрцитив)ой силы и повышения термической стабильности магнитных свойств покрытий, покрытие осаждают в виде сплава кобальт - сера при содержании серы 0, 12-0, 183, а термо" обработку покрытия ведут при 395 о425 С в течение 1-3; с.2. Способ по и.1; о т л и ч а ющ и й .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 электроОлита, содержащего сулъфамат кобальта, борную кислоту, тиомочевину при следующем соотношении компонентов, г/л:Сульфаматкобальта 75-100Бор наякислотаТиомочевина40 Поставленная цель достигается тем,что согласно способу, включающемузлектрохимическое осаждение покрытий 55на медь или ее сплавы и последующуютермообработку, покрытие осаждают ввиде сплава кобальт - серас содерИзобретение относится к нанесениекобальтовых покрытий и может бытьиспользовано в технологии приборостроения при разработке магнитныхэлементов и устройств, 5Известны способы получения.иагни"томягких кобальтовых покрытий, вкоторых покрытия электрохимическиосаждают в виде сплавов кобальта сфосфором, никелем, свинцом и другимиэлементами 1 -ЦОднако вследствие большого содер"жания второго компонента в кобальтовых покрытиях уменьшаются температуры Кюри, снижаются пластичность и 15коррозионные свойства,Наиболее близким к предлагаемому .является способ получения магнито. мягких кобальтовых покрытий, включающий злектрохимическое осаждение 20покрытия на медь или ее. сплавы и по"следующуютермообработку при 120-,150 С в .течение от нескольких минут до нескольких часов ЯНедостатками указанного способа 25являются сравнительно высокие значения коэрцитивной силы. покрытий,низкая термическая стабильность магнитных свойств покрытий, Магнитныехарактеристики сохраняют свои значения при 120- 150 С . Кроме того, вследствие большой продолжительности нагрева верхний предел) обязательновозникает диффузия атомов одногослоя в другой, что приводит к ухудше 35нию переключающих свой ст в пленокОсобенно это ухудшение ощутимо в многослойных магнитных системах., В связи с тем, что магнитные пленки, какправило, 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 45нологическая операция, которая не мо"жет быть совмещена с технологическойлинией получения пленки.Цель изобретения - снижение козрцитивной силы и повышение термическикой стабильности магнитных свойств50покрытий; жанием серы О, 12-0, 18, а термообработку покрытия ведут при 395-425 фС 1-3 с.Кроме того, злектрохимическое осаждение покрытия ведут при плотности тока 60-150 мА/см , температугре 20-30 С и рН 1, 7-1,9 из электролита, содержащего сульфамат кобальта, борную кислоту, тиомочевину при следующем соотношении компонентов, г/л:Сульфаматкобальта 75-100Борнаякислота 25"30Тиомочевина 0,02-0,20Кобальтовое покрытие осаждают на медь или бериллиевую бронзу 1-8 мин. Электроосаждение покрытия на иодлож" ку, 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 ГЦК- модификацию, 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 концентрации тиомочевины в 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 753 соответственно, Термообработка покрытия в интервале 395- 425 С приводит к увеличению содержания ГЦК"фазы кобальта на Ф 13, в то время как термообработка покрытий, не содержащих серы, практически не влияет на соотношение фаз. Температурные и временные интервалы термообработки вьбраны из условий получения минимальных значений коэрцитивной силы с максимальных значений ко1054453 эффициентов, характеризующих квадратность петли гистерезиса. Присутствиесеры стабилизирует ГЦК-фазу кобальта,вследствие чего магнитные характеристики термообработанных покрытийсохраняются при 300 С.оП р и м е р. Электроосаждение кобальтовых покрытий проводят на под-ложки из меди и беррилиевой бронзыйз сульфаминового электролита с добавкой тиомочевины и без нее в усло"виях, описанных выше. После этогопокрытия термообрабатцвают на воздухе при 395-425 С,Сравнительные магнитные характе" 5ристики (НЕ - моле трогания Нкоэрцитивнйя сила, В - остатоцйаяиндукция, Вп - индукция насыщения,Н, /Н и Нв/Н - коэффициенты, харак"теризующие квадратность петли гисте" 20резиса, Ву/В 1 п - коэффициент прямоугольности) покрытий, составы электро.литов и условия осаждения приведены ,в табл.1.Для определения термической ста- у 5бильности магнитных свойств кобальтового.покрытия электрохимически осаж"дают на подложку Сц-Ве при 150 мА(см,22 вС в течение 1 мин из электролита , содержащего, г(л:Со,(ЙН 430)85; НВО 30; (ЙН 4)С 5 0,2; рН 1,8,иэлектролита (2), содержащего, г(лСо(МНЯО)2 85; НВО 30; рН 1,8,Термообработку проводят при 400 С Как видно из табл.1 и 2, покрцтия,полученные по предлагаемому способу,имеют значения коэрцитивной силыболее низкие, цем покрытия, полученные по известному и из электролита,0 не содержащего тиомочевину, приэтом сохраняются высокими значениякоэффициентов прямоугольности и квад"ратности, а магнитные характеристикиболее стабильны и практически сохраняют свои свойства при 300 СПредлагаемый способ. имеет преимущества перед способом-прототипом, заключающиеся в. возможности использования магнитомягких кобальтовых покры"тий при болеегвысоких температурах.Кроме того, он позволяет синтезировать цетцрехустойцивый магнитный эле"., мент на основе одного магнитного ма"териала, что упрощает технологическийпроцесс синтеза многоустбйчивых магнитных элементов, В связи с тем, что; время термообработки небольшое и осуществляется на воздухе, эта операцияможет быть введена непосредственно втехнологическую линию синтеза, чтозначительно упрощает огерацию термообработки . Указанные преимуществапозволяют использовать изобретение вразличных областях техники,Таблица 1 Изве- стный 5,6 5,6 ,6 26,527,6 До термообработки Т/О) 23,8 Т/О (3950 С, 1 с) 12 Т/О (,425 С, 3 с) 12,1 Т/О (400 С, 2 с) 12,0Отжиг (150. С) 4в течение 3 с . Данные по магмитнымсвойствам покрытий приведены втабл.2,.98 98 в 2 с) 0 0,98 98 е вю вю ю е ввв в в е в й в е в.ввв ее ае ввв е ввю е ю ю вв ю ю вВ ю ФВ ввв ювв июввю ю Т/О (4250 С, 3 с) Т/О. 1,395Т/О (125 С, т/О ЬООС, Отжиг (150 0,84 0,84 0,83 Продолжение табл.л л л с 0 Сф СЧ СЧ л 00 СЧО 0 . М СО л лл 3 Ъ с 0 СЪ СЧ СЧ СЧ 34 Ъ 0 СЧ 00 -3 00С 0 л л о о 11Е1 Хл1 В1 Х11.1. м СО л Юс 0 ЪО ОЪ ОЪ л л о о