離子液體電沉積Tb-Fe-Co三元合金的研究.pdf

1、磁光記錄光盤(pán)普遍使用的介質(zhì)是稀土(RE)-過(guò)渡族金屬(TM)合金非晶薄膜，其代表性材料為 Tb-Fe-Co合金，并已獲得實(shí)用化。Tb-Fe-Co合金薄膜由于具有大的磁各向異性 Ku，其在磁光存儲(chǔ)方面的應(yīng)用被深入的研究。目前Tb-Fe-Co合金薄膜主要采用真空蒸鍍和磁控濺射等物理方法制備，這些方法存在成本高、效率低、沉積層組成不易控制等缺點(diǎn)。
　　本文通過(guò)對(duì)多種離子液體電解液體系的對(duì)比，選定離子液體[BMIM]BF4做為電解液，在其

2、中單獨(dú)加入Fe(BF4)2和同時(shí)加入Fe(BF4)2和Co(BF4)2得到了鍍層均勻細(xì)致的金屬鐵及 Fe-Co合金鍍層。然后選定[BMIM] BF4-Fe(BF4)2-Co(BF4)2-Tb(BF4)3電解液體系，結(jié)合正交試驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)，確定了電沉積Tb-Fe-Co合金的較優(yōu)的鍍液組成：在離子液體[BMIM] BF4，加入1.0mol·L-1 Tb(BF4)3、1.0mol·L-1 Fe(BF4)2和0.5mol·L-1 Co(BF4

3、)2，并選定了合適的添加劑1,4-丁炔二醇，其優(yōu)化含量為1.5g·L-1。采用脈沖方式進(jìn)行電沉積，考察了脈寬、頻率、平均電壓、溫度、攪拌速度等對(duì)鍍層外觀及合金組成的影響，在脈寬30％，電壓7.0V，頻率3.0kHz，溫度50℃，攪拌速度500 rpm條件下得到了外觀光亮、結(jié)晶致密、鍍層含鋱量較高的 Tb-Fe-Co三元合金鍍層。鍍層主要由非晶態(tài)的Tb-Fe-Co合金、Fe-Co合金化合物、Co5Tb等組成，鍍層中Tb、Fe和Co的質(zhì)量分

4、數(shù)分別為：35%~50%、40%~30%和25%~20%。與真空蒸鍍和磁控濺射等物理方法相比，本實(shí)驗(yàn)方法效率高，鍍層組成比較容易控制。
　　研究了不同添加劑對(duì)Tb-Fe-Co三元合金鍍層外觀的影響，發(fā)現(xiàn)加入丁炔二醇可得到均勻光亮的 Tb-Fe-Co三元合金鍍層。EDS分析表明：在一定范圍內(nèi)，丁炔二醇含量上升可以提高合金鍍層中鋱的含量；陰極極化曲線測(cè)試表明：丁炔二醇能夠增大陰極極化，消除活潑離子的欠電位沉積，使鍍層結(jié)晶更細(xì)致。丁炔二

5、醇能夠吸附在陰極表面形成一層極薄的吸附層，阻礙金屬離子的放電，因而提高了陰極極化，從而有利于電勢(shì)較負(fù)的金屬的電沉積。
　　通過(guò)對(duì)電解液進(jìn)行循環(huán)伏安曲線、極化曲線等測(cè)試，確定了鐵在離子液體[BMIM]BF4中的電沉積過(guò)程的控制步驟。循環(huán)伏安曲線測(cè)試表明：鐵在離子液體[BMIM]BF4中的電沉積是擴(kuò)散控制下的非可逆過(guò)程。Fe-Co合金在離子液體[BMIM]BF4中的電沉積是受擴(kuò)散控制的非可逆過(guò)程；不同溫度下的陰極極化曲線表明，在-1.