РАЗДЕЛ 2
УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Условия электроосаждения пленок Со-Р
Пленки кобальт-фосфор получали униполярным и биполярным импульсным, а так же
постоянным током. На рис.2.1 приведены характерные формы импульсов тока,
используемые для электроосаждения пленок Со-Р. Раствор электролита, для
электроосаждения пленок, имел следующий состав: CoSO4 ґ7H2O - 300 г/л; H3BO3 -
30 г/л; NaH2PO2- 4-30 г/л и кислотность рН=2-2,5. Температура раствора
электролита поддерживалась в пределах 295-297 К. Частота следования импульсов
тока (f) изменялась от 30 до 1000 Гц, а скважность импульсов (Q- отношение
периода к длительности импульса) изменялась от 2 до 32. Средняя плотность
импульсного тока (j) оставалась неизменной и равной 300 А/м2, поскольку эта
плотность тока является оптимальной для получения качественных пленок Со-Р из
простого сернокислого электролита при нормальных условиях. При этой плотности
тока для данного электролита не вступают в силу концентрационные ограничения,
т.е. не наблюдается "подгара" пленок. В качестве анода при электроосаждении
использовался чистый кобальт, что позволяло поддерживать постоянной
концентрацию основной соли в электролите и положительно влияло на повторяемость
опытов [108].
В качестве подложки при электроосаждении пленок Со-Р использовалась медная
фольга, которую подготавливали следующим образом. Подложки подвергались
механической и химической полировке в 5% растворе азотной кислоты. Химическая
полировка уменьшала шероховатость и снимала механические напряжения,
образовавшиеся после полировки. После этого, подложки обезжиривались в растворе
венской извести и промывались в дистиллированной воде.
Рис. 2.1. Формы импульсного тока, применяемые при осаждении пленок Со-Р:
а – униполярный;
б - биполярный.
В зависимости от метода исследований, пленки Со-Р получали различной толщины -
от 10 нм до 50 мкм.
2.2. Методы измерения катодного перенапряжения.
Потенциодинамические вольт-амперные кривые получали с помощью потенциостата
П-5827М при линейной развертке потенциала 1-80 мВ/с. Измерения выполнялись в
электрохимической ячейке ЯСЭ-2. Электрохимический контакт между изучаемым
электродом и электродом сравнения осуществляли через капилляр Луггина. Значение
электродного потенциала фиксировали относительно насыщенного хлорсеребряного
электрода типа ЭВЛ-1МХ.
Измерения пересыщения на катоде при импульсных режимах осаждения осуществляли
на установке, обеспечивающей компенсацию омического падения напряжения в
электролите. В целях защиты от электромагнитных наводок, схема экранировалась
сетчатым экраном, а ячейка заземлялась.
Регистрация временных зависимостей тока и электродного потенциала производилась
с помощью двухлучевых осциллографов С1-68, С1-69 с разрешающей способностью до
0,5 мВ/см.
2.3. Рентгенографические методы исследования
Для исследования фазового состава и структуры пленок кобальт-фосфор
использовали дифрактометры ДРОН-2.0, ДРОН-3.0 с применением сцинтилляционной
регистрацией рентгеновских лучей. Съемка на фазовый состав осуществлялась в
монохроматизированном Со -излучении, со скоростью 1 град/мин.
При изменении параметра решетки, в результате изотермических отжигов, анализу
подвергались отражения от плоскостей (100), (101), (110), (201) для
гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решетки a-Со и (111), (200), (220),
(222) для гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки b-Со. Съемка
производилась со скоростью 0,25 град/мин. Периоды кристаллических решеток
определяли по видимому максимуму дифракционной линии, с учетом ее ширины и
поправки на геометрию съемки [109]. Точность определения периодов решеток
составляла ±0,0001 нм.
Рентгенограммы, для построения модели ближнего порядка, снимались на
автоматический экспериментальный комплекс ДРОН 3.0.-IBM в монохроматизированном
Мо -излучении с изогнутым LiF монохроматором. Рентгенограммы снимались по
точкам с интервалом 0,1 градус не менее 100 секунд выдержки на точку. Снималось
не менее пяти дифрактограмм на каждый образец для набора статистики, по которым
затем проводилось усреднение кривой интенсивности рассеяния. После чего,
интенсивность рассеяния записывалась на ЭВМ и обрабатывалась по методикам,
описанным в последующих главах.
2.4. Исследование микроструктуры пленок Со-Р
Микроструктуру пленок Со-Р исследовали металлографическим методом [110] с
использованием оптических микроскопов "МИМ-8" и "NEOPHOT-21" и методом
электронной микроскопии [111, 112] с использованием электронного микроскопа
“TESLA BS 500”.
Торцевые шлифы, для металлографических исследований, получали следующим
образом. Образцы заливались эпоксидной смолой, после чего подвергались
механической полировке с чередованием направления вдоль или поперек плоскости
образца при переходе от более крупной к более мелкой шлифовальной бумаги. В
конце доводка образцов осуществлялась на фланелевой ткани с алмазной пастой и
протиркой 96 % этиловым спиртом. Для выявления структуры поперечного сечения
пленки травились по методике [113], в 10 % растворе азотной кислоты в
дистиллированной воде.
Для электронно-микроскопических исследований поверхности образцов последние
осаждались на латунную пластину с максимально ровной поверхностью.
2.5. Методы исследования механических, оптических и коррозионных свойств пленок
Со-Р
В работе использовался стандартный метод измерения микротвердости с помощью
прибора ПМТ-3 с учетом рекомендаций [114]. Нагрузку на индентор подбиралась по
методике [115] и составляла 0,02 Н. После 20 уколов, которые выбирались по
секущим вдоль образца, отбрасывались максимальные и ми
- Київ+380960830922