Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МНОГОСЛОЙНОЕ АМОРФНОЕ МАГНИТОМЯГКОЕ ПОКРЫТИЕ
МНОГОСЛОЙНОЕ АМОРФНОЕ МАГНИТОМЯГКОЕ ПОКРЫТИЕ

МНОГОСЛОЙНОЕ АМОРФНОЕ МАГНИТОМЯГКОЕ ПОКРЫТИЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность: покрытие кобальт-железо-фосфор входит слоями толщиной 10-50 А в многослойную структуру, в которой слои системы кобальт-железо-фосфор разделены прослойками меди толщиной 5-15 . 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069913
Класс(ы) патента: H01F10/26, C25D3/56
Номер заявки: 4903682/02
Дата подачи заявки: 18.01.1991
Дата публикации: 27.11.1996
Заявитель(и): Институт физики твердого тела и полупроводников АН БССР (BY)
Автор(ы): Шелег Михаил Устинович[BY]; Федосюк Валерий Михайлович[BY]; Касютич Оксана Ивановна[BY]
Патентообладатель(и): Институт физики твердого тела и полупроводников АН БССР (BY)
Описание изобретения: Изобретение относится к магнитомягким материалам на основе кобальта, используемым в разнообразных устройствах магнитной микроэлектроники. В частности, предполагаемое изобретение перспективно для использования в магнитных интегральных головках записи и чтения информации, микротрансформаторах и других подобных устройствах, где необходимы низкокоэрцитивные и одновременно термостабильные материалы.
Основным параметром рабочего магнитомягкого материала в указанных выше устройствах является температура начала его кристаллизации (Тн.к). Превышение этой температуры приводит к деградации рабочих характеристик устройства, в котором используется магнитомягкий материал. Таким образом Тн.к. определяет температурный диапазон стабильной работы устройства.
В настоящее время наиболее широко известны аморфные магнитомягкие покрытия "металл-металлоид" на основе элементов группы железа (Co, Fe и Ni) с фосфором (1), полученные методами химического и электролитического осаждения. В зависимости от состава Тн.к. этих сплавов составляет 220-240oС.
Для более стабильной работы устройств, в которых используются аморфные низкокоэpцитивные покрытия, необходимы материалы с более высокими значениями температуры кристаллизации.
Целью настоящего изобретения является разработка аморфного магнитомягкого покрытия с повышенным значением температуры кристаллизации.
Для достижения поставленной цели предлагается аморфное магнитомягкое покрытие, содержащее, мас. железо 4-7,9, фосфор 7,6-12,0, Со остальное, которое с целью повышения температуры кристаллизации выполнено многослойным с толщинами слоев 10-50 и с разделяющими немагнитными прослойками меди толщиной 5-15
Многослойные структуры Co-Fe-P/Cи осаждают из электролита состава, г/л:
CoSO4·7H2O 150-170
CoCl2·6H2O 5-15
FeSO4 ·7H2O 25-70
H3BO3 20-40
Na3C6H5O7·5,5H2O 5-15
Cахарин 0,4-1,2
NaH2PO2·2H2 10-30
CuSO4·7H2O 1-2
при рН 1,4-1,6, Т 60-85oС.
Плотность тока осаждения аморфных слоев Со-Fe-P Дк1 25-35 мА/см2 при длительности импульса t1 1-3 с. Плотность тока осаждения слоев меди Дк2 0,4-0,6 мА/см2 при длительности t2 2-7 с. Число прикладываемых прямоугольных импульсов и, соответственно, число слоев в полученной многослойной структуре N 50.
Общими признаками известного технического решения и заявляемого является то, что в состав аморфного низкокоэрцитивного покрытия входят кобальт, железо и фосфор.
Отличительными признаками является то, что аморфное магнитомягкое покрытие кобальт-железо-фосфор входит тонкими слоями толщиной 10-50 в многослойную структуру, в которой слои указанного аморфного сплава разделены слоями меди толщиной 5-15
Положительный эффект достигается за счет получения мультислойной магнитной аморфной структуры Co-Fe-P/Cи, в которой сверхтонкие прослойки меди препятствуют диффузионным процессам кристаллизации в аморфных слоях Co-Fe-P из-за того, что медь практически не растворяется в сплавах на основе кобальта и железа.
Приведенный принцип повышения температуры кристаллизации аморфного магнитомягкого покрытия кобальт-железо-фосфор посредством того, что создается мультислойная магнитная структура Co-Fe-P/Cи со сверхтонкими чередующимися слоями аморфного сплава Co-Fe-P и слоями меди был ранее неизвестен и является существенным отличием, поскольку на однослойных аморфных покрытиях "металл-металлоид" на основе элементов группы железа с фосфором невозможно достичь поставленную цель повысить температуру кристаллизации аморфного магнитомягкого сплава Co-Fe-P не менее чем до 330-350oС.
Заявляемое многослойное магнитное аморфное покрытие осаждают из электролита, который готовят следующим образом: одновременно растворяют CoSO4·7H2O, CoCl2·6H2O, FeSO4·7H2O, NaH2PO2·2H2O и CuSO4·7H2O в дистиллированной воде при 80oС и интенсивном перемешивании. В отдельных порциях растворяют H3BO3 и Na3C6H5O7·5,5H2O. Сахарин также растворяют в отдельном объеме с добавлением нескольких капель NaOH. После охлаждения все приготовленные порции растворов сливают и добавлением дистиллированной воды доводят объем электролита до объема, соответствующего необходимой концентрации компонентов. Далее доводят рН электролита до требуемого значения с помощью 10-процентного раствора H2SO4 и 25-процентного раствора NH4OH и фильтруют с использованием фильтров типа "синяя лента". Анод используется кобальтовый. Осаждение ведется на медь или химически осажденный фосфид никеля в термостатированной ванне с использованием импульсного программируемого источника питания.
Пример.
Берут навески CoSO4·7H2O, CoCl2·6H2O, FeSO4·7H2O, NaH2PO2·2H2O и CuSO4· 7H2O в количестве соответственно 160, 10, 50, 20 и 1,5 г и растворяют в 500 мл дистиллированной воды при 80oС и интенсивном перемешивании. Навески H3BO3 и Na3C6H5O7·5,5H2O в количестве соответственно 30 и 10 г растворяют в отдельных порциях дистиллированной воды по ≈ 50 мл. Сахарин в количестве 0,8 г растворяют в ≈ 10 мл H2O с добавлением небольших количеств NaOH. После охлаждения все приготовленные порции сливают вместе и объем электролиза доводят до 1 л. Далее доводят рН электролита до 1,5 с помощью 10-процентного раствора H2SO4 и 25-процентного NH4OH и фильтруют. Осаждение ведут в термостатированной ванне при Т 70oC, Дк1 30 мА/см2, Дк2 0,5 мА/см2, t1 2 с, t2 5 с. Число слоев N 50. Аморфность структуры полученного осадка подтверждается характерным "гало" на рентгенограммах, снятых с помощью аппарата "ДРОН-3М". Толщина слоев в многослойных структурах определялась с помощью метода ОЖЕ-спектроскопии, а также расчетным путем. Температура начала кристаллизации Тн. к. определенная из измерений зависимости намагниченности полученных структур от температуры с помощью вибрационного магнетометра "РARC-4500", составила 350oC. При этом коэрцитивная сила Нс, определенная индукционным методом, составила 1, 2 Э.
Примеры, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что оптимальным, с точки зрения использования их в качестве аморфного магнитомягкого покрытия, являются многослойные структуры, приведенные в примерах 1 3.
Для обеспечения достаточно низких значений коэрцитивной силы аморфных пленок мы использовали те же составы покрытий (соответственно те же составы электролитов и режимы осаждения), что и в прототипе. Разница состоит в том, что эти аморфные сплавы мы получали в виде очень тонких слоев, чередующихся со слоями меди.
При временах осаждения слоев меди t2 менее 2 с их толщина dCu очень мала (примеры 4 и 8) и является скорее всего несплошной. Поэтому в этом случае полученная структура является фактически однослойной с температурой начала кристаллизации Тн.к. типичной для однослойных составов. Использование больших толщин слоев меди с длительностями импульсов осаждения меди t2 ≥ 10 с (примеры 5 и 3) нецелесообразно из-за относительно большого времени осаждения многослойной структуры, а также некоторого повышения Нс. Использование толщин слоев Co-Fe-P более 50 (примеры 4, 5 и 7) нецелесообразно из-за уменьшения при этом диффузионных затруднений процесса кристаллизации аморфных слоев и таким образом уменьшения температуры их кристаллизации. При толщинах dCo-Fe-P менее 10 (примеры 4 и 6) слои, по-видимому, также являются несплошными, а в их состав входит большое количество меди, что приводит к увеличению коэрцитивной силы покрытий.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получать многослойные аморфные магнитные покрытия состава, мас. Fe 4-7,9, P 7,6-12,0, Co остальное с температурой начала кристаллизации существенно, более чем на 100oС, превышающей температуру кристаллизации известных аналогов. Другие характеристики коэрцитивная сила Hc и намагниченность насыщения Ms соответствуют требованиям, предъявляемым к устройствам, в которых используются аморфные магнитомягкие покрытия.
Изобретение имеет следующий технико-экономический эффект. За счет повышения температуры начала кристаллизации на 100oС, на столько же расширяется температурный диапазон сохранения работоспособности устройства, в котором используется это многослойное аморфное магнитное покрытие. Например, магнитная головка (МГ) с аморфной многослойной структурой Co-Fe-P/Cи будет сохранять работоспособность вплоть до 330-350oС. В этом случае экономический эффект на одну МГ равен примерно ее стоимости (300 руб.).
Формула изобретения: Аморфное магнитомягкое покрытие на основе системы кобальт железо - фосфор, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет повышения температуры кристаллизации, оно выполнено многослойным с толщиной слоя системы кобальт железо фосфор 10 50 и с разделяющими немагнитными прослойками меди толщиной 5 15 .