РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ ОТРИМАННЯ АМОРФНИХ МЕТАЛЕВИХ СПЛАВІВ ТА МЕТОДИ ЇХ
ДОСЛІДЖЕННЯ
Умови електроосадження сплавів Ni-P, Fe-P і Со-Р та склади електролітичних
ванн
Аморфні і мікрокристалічні сплави систем кобальт-фосфор, нікель-фосфор,
залізо-фосфор одержували з використанням програмованого імпульсного і
постійного струму [74,75,105,106]. На рис.2.1 подані характерні форми імпульсів
струму, що використовувалися для одержання сплавів Со-Р, Ni-P і Fe-P. Розчини
електролітів, для електроосадження сплавів мали наступний склад: CoSO4 ґґ7H2O
(NiSO4ґґ7H2O або FeSO4ґґ7H2O)- 300 кг/м3; H3BO3 - 30 кг/м3; NaH2PO2 - 4-8 кг/м3
і кислотність рН=2-2,5. Температуру розчинів електролітів підтримували в межах
295-297К. Частоту імпульсів струму (f) змінювали від 30 до 1000 Гц, а
шпаруватість імпульсів (Q- відношення періоду до тривалості імпульсу) від 2 до
32. Середня густина імпульсного струму (j) залишалася незмінною та дорівнювала
300 А/м2. Така густина струму оптимальною для одержання якісних плівок сплавів
Ni-Р, Fe-P, Co-P з простого сірчанокислого електроліту при нормальних умовах.
При такій густині струму для даного електроліту не вступають в силу
концентраційні обмеження. В якості анодів при електроосадженні використовували
чисті кобальт, нікель і залізо, що дозволило підтримувати постійну концентрацію
основної солі в електроліті та позитивно впливати на повторюваність дослідів
[74, 75, 105, 106].
В якості підкладки під час електроосадженя сплавів Ni-P, Fe-P, Со-Р
використовували мідну фольгу, яку піддавали механічному та хімічному
поліруванню в 5 % розчині азотної кислоти. Хімічне полірування зменшувало
шорсткість і знімало механічні напруження, які утворювалися після полірування.
Після цього підкладки знежирювали в розчині віденського вапна і промивали в
дистильованій воді.
Рис. 2.1. Форми імпульсного струму, які застосовували під час осадження сплавів
Ni-P, Со-Р та Fe-P: 1 – уніполярний струм; 2 - біполярний струм.
2.2. Рентгеноструктурні та рентгенофазові методи дослідження
Для визначення фазового складу та структури сплавів Ni-P, Co-P, Fe-P
використовували рентгенівські дифрактометри ДРОН-2.0, ДРОН-3.0. Дослідження
структури сплавів проводили методом відбиття з використанням фокусуючої
геометрії Брегга-Брентано тому, що поправки на поглинання були відносно
простими і не залежали від кута розсіяння для плоского нескінченного зразка. В
якості монохроматора використовували вигнуті LiF монокристали з різними
радіусами кривизни, які розміщували на дифрагованому випромінюванні. Умови
фокусування та вибір щілин проводили експериментально за умови максимального
розділення ліній порошку a-кварцу. Реєстрацію рентгенівських променів
виконували сцинтиляційним лічильником та електронно-обчислювальними пристроями
ЕВУ-1-4 та УЕВУ-М1-2. Керування процесом зйомки дифрактограм виконував
персональний комп’ютер з використанням розробленого інтерфейсного блоку
[107-110], структурна схема якого наведена на рис. Д.1. Отримання дифракційних
кривих проводили в монохроматизированих (Со, Сu, Мо) - випромінюваннях в
дискретному режимі не менше п’яти разів і проводили усереднення інтенсивності
дифракційних кривих [111].
Дифрактограми аморфних сплавів одержували в монохроматизованому
Мо-випромінюванні, в дискретному режимі за точками з інтервалом 0,04 градуса та
витримками в кожній точці не менше 100 секунд. Дослідження тонких
рентгеноструктурних та рентгенофазових характеристик зразків Fe-P і Co-P
проводили в монохроматизованому Сo-, а Ni-P монохроматизованому Cu-
випромінюваннях. Під час вивчення структурних характеристик використовували
крок сканування 0,01 градуса. Після чого дані оброблялися на персональному
комп’ютері за методиками, які описані в наступних розділах.
2.3. Експериментальні методи отримання структурного фактору
Дифрактограми, які одержують під час рентгенівських досліджень мають відносні
одиниці, а для дослідження близького порядку використовують структурний фактор,
який має електронні одиниці. Структурний фактор отримують з експериментальних
даних введенням різних поправок, які залежать від довжини хвилі випромінювання,
геометрії зйомки, форми зразків та їх складу [22,25,26].
Методи монохроматизації базуються на селективному відбиттю випромінювання з
довжиною хвилі від ряду атомних площин монокристалу з міжплощинною відстанню і
використовують умову Вульфа-Бреггів [22, 25, 26, 112]:
, (2.1)
де - половина кута розсіяння, =1,2,...- порядок відбиття.
Особливістю данного методу є те, що під кутом відбувається відбиття вищих
порядків випромінювання з довжинами хвиль і т.д. Позбутися гармоник в
зареєстрованому випромінюванні дозволяють сучасні методи радіоелектроніки, які
за допомогою дискрімінатора обмежують енергію імпульсів з верхньої і нижньої
границі та вибирають максимальний коефіцієнт підсилення [22,25,26].
Для плоского зразка коефіцієнт поглинання записують наступним чином [113]:
, (2.2)
де - поперечний переріз первинного пучка; та - кути між падаючим і відбитим
променями і поверхнею зразка, відповідно; - коефіцієнт поглинання з енергією ,
- товщина зразка.
Окрім того, відбиття рентгенівського випромінювання від монокристалу
супроводжується частковою поляризацією випромінювання. Така ж поляризація
відбувається і під час розсіяння випромінювання зразком, тому в
експериментальну інтенсивність вводять поляризаційну поправку, пов’язанну з
різницею умов поляризації при розсіянні під різними кутами [22,25]:
, (2.3)
(для вико
- Київ+380960830922