Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Saidi,Mehdi Ahmadian,Kaivan Raissi
علی سعیدی (استاد راهنما) مهدی احمدیان (استاد راهنما) کیوان رئیسی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Morteza Salehi
مرتضی صالحی

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.
آلیاژهای مغناطیسی جزء مواد مهندسی هستند که به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مانند کامپیوتر، هوا- فضا والکترونیک بکار می‌روند. دراین میان آلیاژهای نیکل- کبالت مورد توجه خاص بوده‌اند. در این تحقیق آلیاژ‌های نانو کریستالی نیکل- کبالت با استفاده از روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی جریان مستقیم و پالسی تهیه شدند و تأثیر چگالی جریان و pH درروش جریان مستقیم وزمان‌های پالس خاموش وروشن در روش جریان پالسی بر روی خواص رسوب‌های به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌های انجام شده توسط دستگاه آنالیز EDS نشان داد که با افزایش چگالی جریان از70 تا 115 mA/cm 2 میزان کبالت در آلیاژرسوب کرده از70 به 48 wt% درpH=4 و از70 به 50wt% درpH=1/5 کاهش یافت، ولی همواره نسبت کبالت به نیکل در آلیاژ از این نسبت در محلول بالاتر است ‌و این امر به دلیل رسوب همزمان غیر عادی نیکل- کبالت می باشد. درچگالی جریان ثابت، با کاهش pH محلول از مقدار 4 تا 2، میزان کبالت رسوبی از75 به 42 wt% کاهش یافت، این در حالی است که با کاهش بیشترpH تا مقدار 1/5 افزایشی تا حدود 70 wt% در مقدار کبالت رسوب کرده مشاهده گردید. درفرآیند جریان پالسی با تغییر زمان "پالس خاموش" از50 تا 150 µs، مقدار کبالت رسوبی از69 تا 76 wt% افزایش پیدا کرد، در ادامه و با افزایش بیشتر زمان "پالس خاموش" مقدار کبالت رسوبی شدیداً تا 41 wt% کاهش یافت. با توجه به نتایج XRD آلیاژهای سنتزشده، مشخص شد آلیاژهای نیکل- کبالت در تمام محدوده ترکیبی خود محلول جامد تشکیل می‌دهند. باکنترل نوع جریان (پالسی یا مستقیم) و pH محلول می‌توان رسوب با ساختار تک‌فاز fcc ویا دو فازfcc+hcp بدست آورد. به‌طوری‌که درpH=1/5 درفرآیند جریان مستقیم ویا pH=1/5,4 درروش جریان پالسی، تنها ساختارتک‌فاز fcc مشاهده شد. اندازه دانه آلیاژهای رسوبی در جریان مستقیم در محدوده 24-58 نانومتر و در جریان پالسی 15-24 نانومتر بدست آمد. بررسی‌های انجام شده بر روی خواص مغناطیسی آلیاژهای به دست آمده با استفاده از آنالیز AGFM نشان داد که‌ با افزایش مقدار کبالت در آلیاژ و همچنین با ایجاد ساختار تک‌فازfcc، مغناطش اشباع افزایش می‌یابد. این در حالی است که مقدار وادارندگی برای آلیاژهای سنتز شده در حدود 40 -38 Oe بدست آمدکه درمحدوده‌ی قابل قبول آلیاژهای مغناطیسی نرم قرارمی‌گیرند. کلمات کلیدی رسوب‌دهی الکتروشیمیایی، آلیاژهای نیکل- کبالت، نانوساختار، مواد مغناطیسی نرم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی