CoNiFe ince film alaşımlarının elektrokimyasal olarak elde edilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Özet Yüksek Lisans Tezi CoNiFe İNCE FİLM ALAŞIMLARIN ELEKTROKİMYASAL OLARAK ELDE EDİLMESİ ve ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Harun KAYA İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı 74 + xiii 2005 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Funda Ersoy ATALAY Bu tezde, NiFe ve CoNiFe manyetik alaşımları değişik elektrokimyasal banyo şartlarında çok ince Cu tel üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile elde edildi. Öncelikle, çeşitli kalınlıklarda kaplanmış, NiFe/Cu tellerde manyeto-empedans (MI) etki araştırılmıştır. MI sonuçları, maximum MI etkinin gözlendiği frekansın, kaplama kalınlığının artması ile azaldığını göstermiştir. H=7400 A/m' lik manyetik alanda MI etkinin büyüklüğü, 55 kHz' lik sürücü akım frekansında 180 dakikalık kaplama için, % 750 olarak gözlenmiştir. EDX spektrum analizlerinden bu filmin kompozisyonu %78.21 Ni, %19.329 Fe ve %1.4 S ve Cl olarak hesaplanmıştır. Bu filmin coercivitesi ~94 A/m' dir. İkinci olarak, NiFe filmlerine Co katkılaması araştırılmıştır. CoNiFe filmlerinin elde edilmesi sırasında metal tuz konsantrasyonu, kaplama potansiyeli, kaplama zamanı, kaplama sıcaklığı, çözeltinin karıştırılma hızı gibi elektrokimyasal kaplama parametreleri sabit tutulmuştur. En iyi manyetik özellikler ve yüzey görüntüsü için, CoNiFe filmleri değişik pH' lı çözeltilerden elde edilmiştir. CoNiFe/Cu tellerde gözlenen en yüksek MI oranı 145 kHz' lik sürücü akım frekansında % 161.609 olup, pH 2.4 çözeltisinden elde edilen bu numunenin coercivitesi 51.589 A/m' dir. EDX spektrum analiz sonuçlarından film kompozisyonu, % 22.14 Co, % 59.94 Ni, % 17.92 Fe olarak hesaplanmıştır. Filmde hiçbir safsızlık gözlenmemiştir. Elektroliz banyosunun pH' sının artması coerciviteyi artırmıştır. CoNiFe filminin manyetik özelliklerine filim kompozisyonun etkilerini çalışmak için, kaplama çözeltisine çeşitli oranlarda Co+2 ve Fe+2 sülfat tuzları eklenmiştir. 32 adet değişik kompozisyona sahip CoNiFe/Cu filmi üretilmiştir. Filmdeki Co oranının artırılması sonucunda filmin coercivitesinin arttığı gözlenmiştir. pH 2.6 çözeltisinden 180 dakika süresince kaplanmış numunede H=7400 A/m manyetik alan altında 40 kHz' lik sürücü akım frekansında gözlenen MI etkinin büyüklüğü % 299.519'dur. Bu numune % 18.97 Co, % 49.6 Ni, % 31.43 Fe kompozisyonuna sahip olup filimde hiçbir safsızlık gözlenmemiştir. ANAHTAR KELİMELER: NiFe, CoNiFe, manyetik ince filmler, elektrokimyasal kaplama, manyeto-empedans etki

Abstract MS.c. Thesis PRODUCTION of CoNiFe THIN FILM ALLOYS BY ELECTRODEPOSITION TECHNIQUE and THEIR PROPERTIES Harun KAYA Inonu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics 74 + xiii pages 2005 Supervisor: Yrd. Doç. Dr. Funda Ersoy ATALAY In this thesis, NiFe and CoNiFe magnetic alloys were prepared by electrodeposition technique on thin Cu wires under different electrochemical bath conditions. Firstly, magnetoimpedance effect, MI, in NiFe/Cu wire with various plated NiFe thicknesses was investigated. MI results show that the frequency where the maximum MI occurs, decreases with increasing plating thickness. The magnitude of the MI ratio under H= 7400 A/m was obtained % 750 for 180 minutes plated wire at 55 kHz driving current frequency. From the EDX microanalysis, the film composition was evaluated to be 78.021 % Ni, 19.329 % Fe and also 1.4% S and Cl. The coercivity of this film was ~94 A/m. Secondly, Co substitution to NiFe films was investigated. In order to obtain the best magnetic properties and surface appearances the CoNiFe films were produced at various electrolysis bath pH, while the other electrolysis bath conditions, such as; metal salts concentration, plating voltage, plating time, plating temperature were kept constant. The highest MI ratio, 161.609 % at 145 kHz driving current frequency and 51.589 A/m coercivity was obtained for the pH 2.4 solution in CoNiFe/Cu wire. It was also evaluated from EDX spectrum, this film has 22.14 %Co, 59.94 % Ni, 17.92 % Fe composition with no impurities. Coercivity increases with increasing electrolysis bath pH. In order to study the effect of the compositions on the magnetic properties of CoNiFe films, various concentration of Co+2 and Fe+2 sulfate salts were added into the electrolysis bath. CoNiFe/Cu films with 32 different compositions were produced. When the percentage of Co was increased, the coercivity of the films was increased. It was also observed that the magnitude of MI ratio under the H=7400 A/m can reach 299.519 % at 40 kHz driving current frequency for 180 minutes plated wire at pH 2.6. This sample has a composition of 18.97 % Co, 49.60 % Ni, 31.43 % Fe with no impurities. KEYWORDS: NiFe, CoNiFe magnetic films, electrodeposition, magnetoimpedance effect