Estudo de ligas heterogeneas (Co0,9 Fe0,1)1-x Cux eletrodepositadas

Abstract

Resumo: Neste trabalho utilizou-se a eletrodeposição potenciostática para a preparação de ligas metálicas de composição química heterogênea com composição média dada por (Co0.8 7Feo.i3)i-xCux, sendo 1 > x > 0. De fato, demonstrou-se ser viável a produção de um sistema magnético tipo granular com uma distribuição larga de tamanho de grânulos ferromagnéticos com formato irregular. Em particular, neste sistema espera-se encontrar efeito magnetoresistivo gigante decorrente de eventual distribuição de acoplamentos de troca intergrânulos. Visando obter ligas de composição heterogênea tipo granular, buscou-se induzir uma maior segregação do Co e do Fe nos eletrodepósitos, ora utilizando aditivos com função surfactante, ora empregando tratamentos térmicos em altovácuo. A análise química e morfológica obtida através de microscopia eletrônica de varredura com elétrons secundários e de espectroscopia de raios-X por dispersão de energia, revela que a utilização de aditivos (ácido bórico, dodecil-sulfato de sódio e acido crômico) altera significativamente tanto o tamanho quanto o formato dos grânulos ferromagnéticos. A análise por microscopia eletrônica de transmissão e difração de elétrons em área selecionada mostra que todos os depósitos possuem uma estrutura policristalina pouco texturizada dominada pela fase cúbica de face centrada. Além disso, essa análise combinada à análise de difração de raios-X indica que os recozimentos induzem a ativação térmica de mecanismos de difusão do Co no Cu e a retrodifusão do Cu disperso nos grânulos ferromagnéticos para a matriz de Cu. Medidas de curvas de magnetização versus campo magnético dessas ligas mostram que a magmtude da remanência diminui continuamente enquanto a magnitude do campo de saturaçao cresce progressivamente com o aumento do conteúdo de Cu nos depositos. A razao mametoresistiva apresenta um máximo de 0,54 % para um conteúdo de aproximadamente 50 % atômico de Cu nos depósitos. Aparentemente, a principal causa para a ausência de um efeito magnetoresistivo mais elevado nessas amostras é a dispersão grande de tamanho e forma dos grânulos ferromagnéticos na matriz de Cu que, muito provavelmente ongina uma forte flutuação tanto na magnitude quanto no sinal das constantes de acoplamento magnético intergrânulos ferromagnéticos. Conjuntamente a isto, a estrutura policnstalma com baixa texturização (inclusive com coexistência de fases cúbica e hexagonal) tende a promover uma redução do livre caminho médio eletrônico.

Abstract: In this work was used the potenciostatic electrodeposition for preparation of the metallic alloys with heterogeneous chemical composition with average atomic composition given by (Coo.8 7Feo.i3 )i-xCux being 1 > x > 0. As a matter-of-fact, it was demostrated that is feasible the fabrication of a granular magnetic system with a broad distribution of size of the ferromagnetic granules with irregular shapes. In particular, in this system is expected to be found giant magnetoresistive effect originated from the eventual distribution of intergranular exchange coupling. In view to obtain compositionally heterogeneous alloys a greater Co and Fe segregation was induced by using both additives with surfactant action and thermal treatment under high-vacuum conditions. Chemical and morphological analyses performed with scanning electron microscopy with secondary electrons and energy dispersive x-ray spectroscopy show that the additives (boric acid, dodecil-sulphate and chromic acid) significantly change both size and shape of the ferromagnetic granules. Transmission electron microscopy and electron diffraction in selected area analyses show that all deposits present a polycrystalline structure with a low texture dominated by face centered cubic phase. Besides, this analyses together with x-ray diffraction analyses indicates that annealings induce a thermal activation of mechanism of diffusion of the Co in Cu and a backdiffiision of Cu dispersed in the ferromagnetic granules to the Cu matrix. Magnetization curve versus magnetic field measurements of this alloys show that the remanence continuously diminishes while saturation field progressively increases by increasing of the Cu content in the deposits. The magnetoresistive ratio displays a maximum of 0,54 % around 55% atomic of Cu content. Apparently, the main cause for the absence of a magnetoresistive effect greater than the observed in this samples is the large dispersion of size and shape of the ferromagnetic granules in the Cu matrix, which probably originates a strong fluctuation in both magnitude and signal of the intergranular magnetic coupling constants. Together with, the polycrystalline structure with low texture (including the coexistence of cubic and hexagonal phases) tends to promote a reduction in the electronic mean free path.