Ni-P底层对化学镀Co-P薄膜性能的影响

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王海成等:Ni—P底层对化学镀Co-P薄膜性能的影响

Ni—P底层对化学镀Co—P薄膜性能的影响。

王海成,杜中美,王立锦,滕蛟,李明华,于广华

(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)

摘要:采用化学镀工艺制备了Co-P磁记录薄膜,研究了非晶无磁Ni—P底层对Co—P薄膜的生长及性能的影响。研究结果表明:非晶无磁Ni-P底层对Co-P 薄膜的晶体结构及取向无明显影响,镀态的Co-P薄膜均为密排六方结构,(100)、(002)、(101)的择优取向无明显变化I但非晶无磁的Ni—P底层可以提高薄膜的均匀性和一致性,表面无明显缺陷;细化晶粒,平均晶粒尺寸为100--一150nm;提高Co—P薄膜的磁性能,矫顽力可达4.54×10‘A/m。当记录信号脉冲时,与铝基体上直接施镀相比,在Ni—P底层上的Co-P磁记录薄膜输出信号幅值均匀稳定,信噪比良好。

关键词:化学镀;Co-P;磁记录薄膜;Ni-P

中图分类号:0484.4文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2008)01-0051—03

1引言

化学镀Ni-P合金由于具有优良的均匀性、良好的硬度、耐磨和耐腐蚀等综合物理化学性能,因而在航空航天、光学系统(望远镜、潜望镜、导航系统、卫星成像)、汽车工业、电子计算机工业、阀门制造业等方面具有广泛的应用,尤其是计算机薄膜硬磁盘化学镀Ni占有相当大的市场份额[1]。计算机用薄膜磁盘一般用5086铝合金制造,表面化学镀镍一磷后,再溅射磁性薄膜,硬盘与原来聚酯制造的软盘相比,磁道密度大大增加。现在计算机使用的硬盘多采用化学镀镍,全世界每年有数亿个硬盘要进行化学镀镍处理。随着微纳加工技术的发展,现在许多功能器件,诸如铝合金上化学镀钴系合金磁性薄膜,也多用Ni—P作为底层[z-s]。大多文献只着重分析了实验工艺参数对Ni—P性能的影响,或者是工艺条件对功能薄膜性能的影响[卜。1, Ni—P底层对功能薄膜性能的影响只是提及,但具体影响机理却报道很少。本文分析了Ni-P底层对化学镀Co-P磁记录薄膜性能的影响,分析表明Ni-P底层对提高Co-P磁记录薄膜的性能有良好的促进作用。

2实验方法

基体为LYl2铝合金,基片经化学除油、酸蚀、浸锌处理等预处理工艺后,先化学镀非晶Ni—P合金,再镀Co-P磁记录薄膜。用99—1A型数显恒温磁力搅拌

器对镀液进行加热恒温控制,用PHS-2CW型精密酸度计对镀液的pH值进行监控。

化学镀Ni—P镀液成分及操作条件:NiSO。?6H20为15---209/L;Nail2P02?H20为25~309/LI 柠檬酸为20~259/L;乳酸为16~209/L;丁=85℃, pH=4.5\

化学镀Co-P镀液成分及操作条件;CoSO,?7H20为25---289/L,NaH2PO,?H20为23~269/L, c6H5Na307?2H20为110~1209/L;(NHl)2SO.为100~1059/L,T一70---86℃,pH=7.O~8.0。

采用ZEISS SUPRA55型场发射扫描电子显微镜(FE—SEM)对薄膜进行表面形貌观察,并用EDS能谱进行薄膜的成份测定;采用样品的截面SEM分析测量薄膜厚度,采用DMAX—RB型X射线衍射仪对样品进行结构分析;采用MicroMagTM2900型交变梯度场磁强计(AGM)测量Co-P薄膜的磁性能。

3结果与讨论

在相同的化学镀条件下,对Al基体及非晶无磁Ni—P底层上施镀Co-P磁记录薄膜,分别写入脉冲信号,进行磁记录性能测试,写磁磁头为单道记录磁头,工作电流为50mA。图1(a)为Al基体上直接镀C0-P 薄膜的信号输出图。图1(b)为添加Ni-P底层的信号输出图。

图l记录脉冲信号后的波形输出图

Fig1The output of recorded pulse signals

通过各项异性磁电阻(AMR)薄膜探头、示波器等测试系统对输出信号进行检测,可以看到,Al基体上直接镀Co-P薄膜的输出信号很不稳定,有明显的高低起伏,部分位置出现丢失波形的现象;而在Ni-P底层

?基金项目:国家自然科学基金资助项目(50471093)

收到初稿日期:2007—05—10收到修改稿日期:2007?10-19通讯作者:于广华

作者简介:王海成(1980--),男,河北沧州人.在读博士,师承于广华教授,主要从事磁性薄膜、磁传感器方面的开发与应用

研究.

 万方数据

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王海成等:Ni—P底层对化学镀Co-P薄膜性能的影响 Ni—P底层对化学镀Co—P薄膜性能的影响。

王海成,杜中美,王立锦,滕 蛟,李明华,于广华 (北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083) 摘要: 采用化学镀工艺制备了Co-P磁记录薄膜, 器对镀液进行加热恒温控制,用PHS-2CW型精密酸 度计对镀液的pH值进行监控。

化学镀Ni—P镀液成分及操作条件:NiSO。

? 6H20为15---209/L;Nail2P02?H20为25~309/LI 柠檬酸为20~259/L;乳酸为16~209/L;丁=85℃, pH=4.5"--6.0。

研究了非晶无磁Ni—P底层对Co—P薄膜的生长及性能 的影响。

研究结果表明:非晶无磁Ni-P底层对Co-P 薄膜的晶体结构及取向无明显影响,镀态的Co-P薄膜 均为密排六方结构,(100)、(002)、(101)的择优取向 无明显变化I但非晶无磁的Ni—P底层可以提高薄膜的 均匀性和一致性,表面无明显缺陷;细化晶粒,平均晶 粒尺寸为100--一150nm;提高Co—P薄膜的磁性能,矫顽 力可达4.54×10‘A/m。

当记录信号脉冲时,与铝基 体上直接施镀相比,在Ni—P底层上的Co-P磁记录薄 膜输出信号幅值均匀稳定,信噪比良好。

关键词:化学镀;Co-P;磁记录薄膜;Ni-P 中图分类号:0484.4 文章编号:1001-9731(2008)01-0051—03 1 文献标识码:A 化学镀Co-P镀液成分及操作条件;CoSO,? 7H20为25---289/L,NaH2PO,?H20为23~269/L, c6H5Na307?2H20为110~1209/L;(NHl)2SO.为 100~1059/L,T一70---86℃,pH=7.O~8.0。

采用ZEISS SUPRA 55型场发射扫描电子显微 镜(FE—SEM)对薄膜进行表面形貌观察,并用EDS能 谱进行薄膜的成份测定;采用样品的截面SEM分析测 量薄膜厚度,采用DMAX—RB型X射线衍射仪对样品 进行结构分析;采用MicroMagTM2900型交变梯度场 磁强计(AGM)测量Co-P薄膜的磁性能。

引 言 化学镀Ni-P合金由于具有优良的均匀性、良好的 硬度、耐磨和耐腐蚀等综合物理化学性能,因而在航空 航天、光学系统(望远镜、潜望镜、导航系统、卫星成 像)、汽车工业、电子计算机工业、阀门制造业等方面具 有广泛的应用,尤其是计算机薄膜硬磁盘化学镀Ni占 有相当大的市场份额[1]。

计算机用薄膜磁盘一般用 5086铝合金制造,表面化学镀镍一磷后,再溅射磁性 薄膜,硬盘与原来聚酯制造的软盘相比,磁道密度大大 增加。

现在计算机使用的硬盘多采用化学镀镍,全世 界每年有数亿个硬盘要进行化学镀镍处理。

随着微纳 加工技术的发展,现在许多功能器件,诸如铝合金上化 学镀钴系合金磁性薄膜,也多用Ni—P作为底层[z-s]。

大多文献只着重分析了实验工艺参数对Ni—P性能的 影响,或者是工艺条件对功能薄膜性能的影响[卜。

1, Ni—P底层对功能薄膜性能的影响只是提及,但具体影 响机理却报道很少。

本文分析了Ni-P底层对化学镀 Co-P磁记录薄膜性能的影响,分析表明Ni-P底层对 提高Co-P磁记录薄膜的性能有良好的促进作用。

2 3结果与讨论 在相同的化学镀条件下,对Al基体及非晶无磁 Ni—P底层上施镀Co-P磁记录薄膜,分别写入脉冲信 号,进行磁记录性能测试,写磁磁头为单道记录磁头, 工作电流为50mA。

图1(a)为Al基体上直接镀C0-P 薄


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