电镀钴纳米晶的制备及其应用

1.工艺特点

纳米钴为铁磁金属纳米材料，具有特殊的物理及化学性能，具有显著的磁各向异性，在高密度磁记录领域具有潜在的应用前景。使用AAO模板制备的钴纳米线纯度高，直径约为60nm，长度约为18μm，其长径比超过300。脉冲电沉积法制备钴纳米晶镀层，其硬度和抗拉强度比多晶钴高2～3倍。通常电沉积制备的钴纳米晶表现为六方密排（hcp）结构，择优取向为（002）晶面，而多晶钴为六方密排和面心立方的混合结构（hcp-fcc）。纳米结构的钴薄膜还可以通过循环伏安电沉积法制备，但平均粒径较大，约为150nm，且存在少数400～500nm的较大粒子。

2.镀液组分及工艺条件

电镀钴纳米晶的镀液组分及工艺条件见表7-5。

表7-5 电镀钴纳米晶的镀液组分及工艺条件

3.镀液中各成分的作用(www.xing528.com)

1）硫酸钴是主盐。工艺2中使用了柠檬酸铵作为钴盐的配位剂，以提高阴极极化。

2）硼酸是缓冲剂。硫酸钠是导电盐。甘氨酸是添加剂。

4.工艺条件的影响

（1）模板孔径 AAO模板孔径减少，有利于钴纳米线径向生长。当孔径由65nm变至45nm时，钴纳米线的（002）择优取向更加明显，（100）衍射峰变弱；当孔径降至35nm时，（100）衍射峰几乎消失。

（2）外加磁场 工艺3在电沉积过程中使用了平行于电极的外加磁场，所产生的磁流体动力学（MHD）效应影响着镀层的表面粗糙度和表面形貌。随磁感应强度由0T增大至1T，钴纳米晶的粒径由34nm增大至72nm。