Multifunctional Electrodeposited Nanocrystalline Cu-Ni Films
- Autores: Aïda Varea Espelt
- Directores de la Tesis: Jordi Sort Viñas (dir. tes.), Eva M. Pellicer Vilà (dir. tes.), M. D. Baró (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: J. Francesc Piniella (presid.), Enric Menéndez Dalmau (secret.), Eva García Lecina (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
Aquesta Tesi engloba la fabricació mitjançant electrodeposició de capes nanocristal·lines de Cu-Ni en tot el rang de composicions, així com la seva caracterització morfològica (microscòpia electrònica de rastreig i de forces atòmiques), microestructural (difracció de raigs X i microscòpia electrònica de transmissió), mecànica (nanoindentació), magnètica (emprant els magnetòmetres d’efecte Kerr magneto-òptic i superconducting quantum interference device – SQUID-), de resistència a la corrosió (mètode de polarització potenciodinàmica), així com la seva estabilitat tèrmica. El procés d’electrodeposició s’ha realitzat en corrent continu en una cel·la convencional de tres elèctrodes. Els banys utilitzats contenen el mateix tipus de sals metàl·liques (sulfats de Cu i Ni) i additius (citrat, dodecilsulfat de sodi i sacarina), però s’ha variat la relació de concentracions [Cu(II)]/[Ni(II)] per tal d’obtenir capes en tot el rang de composicions (Cu1-xNix). Convé destacar l’important paper que fa la sacarina com a agent refinador de gra, ja que la seva presència en el bany permet obtenir capes llises i nanocristal·lines (mida de cristall ~30 nm) amb propietats mecàniques notablement superiors a capes de composició anàloga amb mides de cristall més grans (~400 nm). Per a tots els banys, un augment en el valor absolut de la densitat de corrent comporta un augment del sobrepotencial i, de retruc, un increment del contingut de Ni en els dipòsits. D’aquesta manera, dins de la sèrie de capes nanocristal·lines fabricades, s’observa que la duresa, la resistència al desgast i a la deformació plàstica i la recuperació elàstica milloren en augmentar el contingut en Ni de l’aliatge. S’han assolit valors de duresa de H = 8.2 GPa en capes amb composició Cu0.13Ni0.87, que són força elevats si es comparen amb els valors de duresa que poden trobar-se a la literatura per a capes de naturalesa similar. Tot i així la presència de Cu també pot ésser beneficiosa per a certes aplicacions on s’hagi de sotmetre el material a temperatures elevades, ja que la seva presència contribueix a augmentar l’estabilitat tèrmica de l’aliatge bo i desplaçant l’inici del creixement de gra i, de retruc, el deteriorament de les propietats mecàniques, cap a temperatures de recuit superiors (p.e. T = 575 K per a Cu0.44Ni0.56) en comparació amb aquelles capes amb continguts més baixos de Cu (p.e. T = 525 K per a Cu0.12Ni0.88 i T = 425 K per a Ni pur). Pel que fa a les propietats magnètiques s’ha observat comportament ferromagnètic modulable en capes amb un contingut de Ni superior al 70 at% i s’han estudiat els canvis en els cicles d’histèresi magnètica amb la temperatura de recuit. Quant a la resistència a la corrosió en medi clorur, aquesta augmenta en incrementar el contingut de Ni dels dipòsits. També s’observa que el procés de nanoestructuració no deteriora de forma significativa la resistència a la corrosió del material. Així doncs queda demostrat que, gràcies a l’elevat grau de modulació que s’aconsegueix en les propietats mecàniques i magnètiques, el Cu-Ni és un bon candidat per a la seva implementació en sistemes electromecànics tant a escala micromètrica com nanomètrica. I per aquest mateix motiu, el treball de Tesi finalitza amb la presentació dels resultats derivats de la miniaturització d’aquest aliatge utilitzant el mateix concepte sintètic, de manera que es demostra la fabricació de matrius ordenades de nanocolumnes de diàmetres compresos entre 100 nm i 200 nm així com la seva composició i caracterització magnètica.
