Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Saidi,Mehdi Ahmadian,Kaivan Raissi
علي سعيدي (استاد راهنما) مهدي احمديان (استاد راهنما) کيوان رئيسي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Morteza Salehi
مرتضي صالحي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Synthesize and Characterization of Nanocrystalline Nickel-Cobalt Alloy by Direct and Pulse Current Electrochemical Deposition
Magnetic alloys are a type of engineering materials which are widely used in various industries such as computers, aerospace and electronics. Among these alloys, Ni-Co alloys were of particular interest. In this study Ni-Co nanocrystalline alloys were prepared by electrochemical deposition method (direct and pulse current) and the effect of current density and electrolyte pH when direct or pulse current were used, on the properties of the obtained deposition was investigated. The result of EDS tests have shown that by increasing current density from 70 to 115 mA/cm 2 , the Cobalt content in deposited alloys is decreased from 70 to 48 wt% in pH=4 and 70 to 50 wt% in pH=1.5, but always the ratio of Cobalt to Nickel in the alloy is higher than that in the electrolyte. This is due to the anomalous simultaneous deposition of Ni-Co. In constant current density by decreasing pH from 4 to 2, the Co content of the alloy is decreased from 70 to 42 wt%, however, by further decreasing of pH to 1.5, a 70 wt% increase in Co content was observed. By applying pulse current and by changing the “pulse off ” time from 50 to 150 µs, Co in alloys was increased from 69 wt% to 76 wt%, and with further increase in the “pulse off” time, Co content fell sharply to 41 wt%. The X-ray patterns, indicated that Ni-Co alloys are solid solution in the whole range of their composition. By controlling of the pH and current mode (direct or pulse), single-phase structure (fcc) and two-phase structures (fcc +hcp) can be obtained. So that, in pH=1.5 at direct current or in pH=1.5, 4 at pulse current process just single-phase structure (fcc) was obtained. The grain size of deposited alloys in direct and pulse current were 24-58 and 15-24 nm, respectively. Studies on the magnetic properties of prepared alloys using AGFM analysis have shown that by increasing the Cobalt content in the alloy and also creating single-phase structure (fcc), magnetic saturation is increased. However, the coercivity of the synthesized alloys was determined at about 40Oe. So the synthesized alloys can be categorized as soft magnetic materials. Keywords: Electrochemical deposition; Nickel-Cobalt alloys; Nanostructures; Soft magnetic materials.
چکيده آلياژهاي مغناطيسي جزء مواد مهندسي هستند که به طور گسترده‌اي در صنايع مختلف مانند کامپيوتر، هوا- فضا والکترونيک بکار مي‌روند. دراين ميان آلياژهاي نيکل- کبالت مورد توجه خاص بوده‌اند. در اين تحقيق آلياژ‌هاي نانو کريستالي نيکل- کبالت با استفاده از روش رسوب‌دهي الکتروشيميايي جريان مستقيم و پالسي تهيه شدند و تأثير چگالي جريان و pH درروش جريان مستقيم وزمان‌هاي پالس خاموش وروشن در روش جريان پالسي بر روي خواص رسوب‌هاي به دست آمده مورد بررسي قرار گرفت. بررسي‌هاي انجام شده توسط دستگاه آناليز EDS نشان داد که با افزايش چگالي جريان از70 تا 115 mA/cm 2 ميزان کبالت در آلياژرسوب کرده از70 به 48 wt% درpH=4 و از70 به 50wt% درpH=1/5 کاهش يافت، ولي همواره نسبت کبالت به نيکل در آلياژ از اين نسبت در محلول بالاتر است ‌و اين امر به دليل رسوب همزمان غير عادي نيکل- کبالت مي باشد. درچگالي جريان ثابت، با کاهش pH محلول از مقدار 4 تا 2، ميزان کبالت رسوبي از75 به 42 wt% کاهش يافت، اين در حالي است که با کاهش بيشترpH تا مقدار 1/5 افزايشي تا حدود 70 wt% در مقدار کبالت رسوب کرده مشاهده گرديد. درفرآيند جريان پالسي با تغيير زمان "پالس خاموش" از50 تا 150 µs، مقدار کبالت رسوبي از69 تا 76 wt% افزايش پيدا کرد، در ادامه و با افزايش بيشتر زمان "پالس خاموش" مقدار کبالت رسوبي شديداً تا 41 wt% کاهش يافت. با توجه به نتايج XRD آلياژهاي سنتزشده، مشخص شد آلياژهاي نيکل- کبالت در تمام محدوده ترکيبي خود محلول جامد تشکيل مي‌دهند. باکنترل نوع جريان (پالسي يا مستقيم) و pH محلول مي‌توان رسوب با ساختار تک‌فاز fcc ويا دو فازfcc+hcp بدست آورد. به‌طوري‌که درpH=1/5 درفرآيند جريان مستقيم ويا pH=1/5,4 درروش جريان پالسي، تنها ساختارتک‌فاز fcc مشاهده شد. اندازه دانه آلياژهاي رسوبي در جريان مستقيم در محدوده 24-58 نانومتر و در جريان پالسي 15-24 نانومتر بدست آمد. بررسي‌هاي انجام شده بر روي خواص مغناطيسي آلياژهاي به دست آمده با استفاده از آناليز AGFM نشان داد که‌ با افزايش مقدار کبالت در آلياژ و همچنين با ايجاد ساختار تک‌فازfcc، مغناطش اشباع افزايش مي‌يابد. اين در حالي است که مقدار وادارندگي براي آلياژهاي سنتز شده در حدود 40 -38 Oe بدست آمدکه درمحدوده‌ي قابل قبول آلياژهاي مغناطيسي نرم قرارمي‌گيرند. کلمات کليدي رسوب‌دهي الکتروشيميايي، آلياژهاي نيکل- کبالت، نانوساختار، مواد مغناطيسي نرم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی