195982. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vascsoport elemeinek legalább egyikét tartalmazó fémüvegek elektrolitikus előállítására
195982 3 A találmány tárgya: eljárás vascsoport elemeinek legalább egyikét tartalmazó fémüvegek elektrolitikus előállítására. Mint ismeretes a fémüvegek, azaz az amorf ötvözetek kutatása az 1960-as években indult meg, noha elektrolit.ikusan előállított amorf szerkezetű nikkel-kénről [R, Brill, Zeitschrift für Kristallographie 75, 217-227, (1930)], nikkel-foszforról és kobaltfoszforról már 1950, óta jelentek meg cikkek [A. Brenner, D.E. Couch, and E.K. Williams, J. Reserarch Natl. Bur. standards -11, 109-122 (1950)]. A. Brenner azonban csak az áram nélkül készített nikkel-foszfor előállítását szabadalmaztatta [U.S. Patents 2 532 283 és 2 532 284 (1950)]. A fémüvegek kutatása az 1970-es évek második felétől napjainkig is tart, s az érdeklődés irántuk ma sem kisebb. Sok alkalmazási lehetőséget magába foglaló anyagtípus, az eddig vizsgált tulajdonságaik alapján bizonyos területeken felválthatják a kristályos anyagokat, korrózióval szembeni nagy ellenállásuk, keménységük, kopásállóságuk, ígéretes mágneses tulajdonságaik (pl. nagy permeabilitás stb.), valamint még eddig fel nem tárt előnyeik sok alkalmazási lehetőséget rejtenek magukban. Előállíthatok gyors-hűtéssel, vákuum-párologtatással és bizonyos körülmények között elektrokémiai úton is. Az eddig ismert és elterjedt elektrokémiai leválasztás A. Brenner nevéhez fűződik. Az általa alkalmazott fürdő segítségével csak nikkel és kobalt foszfor ötvözete állítható elő, mert az elektrolit a foszfor beépítésére szolgáló foszforossavon kívül foszforsavat is tartalmaz, ami a vas ionokkal erős komplexet képezve, azok redukcióját semmilyen körülmények között nem teszi lehetősé. A találmánnyal célunk a fenti nehézség kiküszöbölése. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan eljárás kialakítása, ami vas ionok esetén is jó hatásfokkal gazdaságosan alkalmazható. A találmány alapja az a felismerés, hogy a feladat egyszerűen megoldódik, ha a foszforsav helyett hangyasavval állítjuk elő a szükséges pH értéket. A találmány szerinti eljárás tehát egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során először fémion szulfátsóból és desztillált vízből elektrolizéló fürdőt készítünk, majd a fürdőt 50-90 °C-ra melegítve elektródákat helyezünk be és az elektródákra áramot kapcsolunk, az elektrolízis után az áramot kikapcsoljuk és az elektródákat kivesszük. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az elektrolizálo fürdő elkészítése során a desztillált vízbe a fémion szulfátsó(ko)n kívül nátriurrihipofoszfitot, nátriumszulfátot és hangyasavat keverünk, majd az elektrolízis alatt folyamatosan hangyasavat adagolva a pH értéket 3 alatt tartjuk. Az elektrolízis során az éramsűrüséget 50-800 mA/cm2 között tartjuk, vagy az éramsűrüséget legfeljebb -800 - +800 mA/cm2 között lmsec-tól lmin-ig terjedő időintervallumban periodikusan változtathatjuk és ezáltal például a réteg mágneses anizotrópiáját előnyösen befolyásolhatjuk. Az elektrolizéló fürdő elkészítése során a fémion koncentrációt 0,2-1,8 mól/1 érték közé állítjuk be és ezt az értéket az elektrolízis során is folyamatosan fenntartjuk. Az elektrolizéló fürdő elkészítése sorén a fémion szulfétsóját és a natriumhipofoszfitot 4:1 - 1:1 ionarányok között állítjuk be és tartjuk az elektrolízis során. A találmány szerinti eljárás olyan levélasztési módszert nyújt, amelynél az elektrolit vasszulfátot (FeS04.7Hz0), és/vagy nikkelszulfétot (NiS04.7Hz0), és/vagy kobalt szulfátot (C0SO4.7H2O) az áram hatáséra beépülő foszfortartalom biztosításéra nátriumhipofoszfitot (NaH2P02.H20), vezető sóként nátriumszulfátot (Na2SŰ4.10H20) és a savas közeg biztosítására pufferként hangyasavat (N000H) tartalmaz. A fürdő fémion hipofoszfition aránya például 4:1, 3:1, 2:1, 1:1 értékek között változhat, ahol a fémion koncentráció előnyösen 0,36 mól/1, a vezetősóként alkalmazott nátríumszulfétból például 100 g/l-t, hangyasavból előnyösen 55 g/l-t. A fürdő fémion-hipofoszfit arányának változtatásával (növekvő hipofoszfit koncentráció növeli a beépülő foszfor mennyiségét), az áramsűrűséggel (növekvő értékek választásával csökkenő foszfortartalmú ötvözet nyerhető) 9-18 tömeg% foszfor között változtathatóan, 50° és 90°C hőmérséklet tartományban (kiválasztva egy állandó hőmérséklet értéket) minden esetben amorf szerkezetű ötvözetet nyerünk. A találmány szerinti eljárás néhány konkrét megvalósítási példája: Fe-P fémüvegek: Első példa: Fürdő összetétel: FeS04.7H20 100,09 g/1 NaH2P02.H20 38,16 g/1 NCOOH 55,00 g/1 Na2SO4.10H2O 100,00 g/1 leválasztás! paraméterek: pH = 1,9 hőmérséklet 60 °C leválasztás! áramsűrűség 100 mA/cm2 fémüveg összetétel: Fe = 86,6 tömegű P = 13,4 tömegű 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
