CoNiFe ince film alaşımlarının elektrokimyasal olarak elde edilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖzetYüksek Lisans TeziCoNiFe İNCE FİLM ALAŞIMLARIN ELEKTROKİMYASAL OLARAK ELDE EDİLMESİve ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİHarun KAYAİnönü ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüFizik Anabilim Dalı74 + xiii2005Danışman: Yrd. Doç. Dr. Funda Ersoy ATALAYBu tezde, NiFe ve CoNiFe manyetik alaşımları değişik elektrokimyasal banyoşartlarında çok ince Cu tel üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile elde edildi.Öncelikle, çeşitli kalınlıklarda kaplanmış, NiFe/Cu tellerde manyeto-empedans (MI) etkiaraştırılmıştır. MI sonuçları, maximum MI etkinin gözlendiği frekansın, kaplama kalınlığınınartması ile azaldığını göstermiştir. H=7400 A/m' lik manyetik alanda MI etkinin büyüklüğü,55 kHz' lik sürücü akım frekansında 180 dakikalık kaplama için, % 750 olarakgözlenmiştir. EDX spektrum analizlerinden bu filmin kompozisyonu %78.21 Ni, %19.329 Feve %1.4 S ve Cl olarak hesaplanmıştır. Bu filmin coercivitesi ~94 A/m' dir.İkinci olarak, NiFe filmlerine Co katkılaması araştırılmıştır. CoNiFe filmlerinin eldeedilmesi sırasında metal tuz konsantrasyonu, kaplama potansiyeli, kaplama zamanı, kaplamasıcaklığı, çözeltinin karıştırılma hızı gibi elektrokimyasal kaplama parametreleri sabittutulmuştur. 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' liksürücü akım frekansında % 161.609 olup, pH 2.4 çözeltisinden elde edilen bu numunenincoercivitesi 51.589 A/m' dir. EDX spektrum analiz sonuçlarından film kompozisyonu, %22.14 Co, % 59.94 Ni, % 17.92 Fe olarak hesaplanmıştır. Filmde hiçbir safsızlıkgözlenmemiştir. 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 değişikkompozisyona sahip CoNiFe/Cu filmi üretilmiştir. Filmdeki Co oranının artırılmasısonucunda filmin coercivitesinin arttığı gözlenmiştir. pH 2.6 çözeltisinden 180 dakikasüresince kaplanmış numunede H=7400 A/m manyetik alan altında 40 kHz' lik sürücü akımfrekansında gözlenen MI etkinin büyüklüğü % 299.519'dur. Bu numune % 18.97 Co, % 49.6Ni, % 31.43 Fe kompozisyonuna sahip olup filimde hiçbir safsızlık gözlenmemiştir.ANAHTAR KELİMELER: NiFe, CoNiFe, manyetik ince filmler, elektrokimyasal kaplama,manyeto-empedans etki

AbstractMS.c. ThesisPRODUCTION of CoNiFe THIN FILM ALLOYS BY ELECTRODEPOSITIONTECHNIQUE and THEIR PROPERTIESHarun KAYAInonu UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Physics74 + xiii pages2005Supervisor: Yrd. Doç. Dr. Funda Ersoy ATALAYIn this thesis, NiFe and CoNiFe magnetic alloys were prepared by electrodepositiontechnique on thin Cu wires under different electrochemical bath conditions. Firstly,magnetoimpedance effect, MI, in NiFe/Cu wire with various plated NiFe thicknesses wasinvestigated. MI results show that the frequency where the maximum MI occurs, decreaseswith increasing plating thickness. The magnitude of the MI ratio under H= 7400 A/m wasobtained % 750 for 180 minutes plated wire at 55 kHz driving current frequency. From theEDX microanalysis, the film composition was evaluated to be 78.021 % Ni, 19.329 % Fe andalso 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 bestmagnetic properties and surface appearances the CoNiFe films were produced at variouselectrolysis bath pH, while the other electrolysis bath conditions, such as; metal saltsconcentration, plating voltage, plating time, plating temperature were kept constant. Thehighest MI ratio, 161.609 % at 145 kHz driving current frequency and 51.589 A/m coercivitywas obtained for the pH 2.4 solution in CoNiFe/Cu wire. It was also evaluated from EDXspectrum, 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 CoNiFefilms, various concentration of Co+2 and Fe+2 sulfate salts were added into the electrolysisbath. CoNiFe/Cu films with 32 different compositions were produced. When the percentageof Co was increased, the coercivity of the films was increased. It was also observed that themagnitude of MI ratio under the H=7400 A/m can reach 299.519 % at 40 kHz driving currentfrequency 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