一种新型磁头化学镀Co‑P磁膜镀液、利用其化学镀Co‑P磁膜的方法及所得磁头与流程

本发明属于硬盘驱动器磁头的磁膜制造领域，具体涉及一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液、利用其化学镀Co-P磁膜的方法及所得磁头。

背景技术：

磁头是指通过磁性原理读取磁性介质上的数据的部件，常见的磁头主要有电脑硬盘磁头、磁带录音机磁头等，其作用是将存储在硬盘盘片或磁带上的数据转变成电信号向外传输。磁头的工作原理是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读取盘片或磁带上的数据，因此磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。但是磁盘在工作时转速非常高，很容易造成磁头划碰，在磁盘表面会造成永久不可恢复的损害。目前磁头表面的制备主要是化学镀Co-P合金膜，该薄膜既具有磁性，也具有导电性，同时还有一定的耐磨性，磁盘的保护层不易受到磨损破坏。然而随着使用时间的延长，磁头表面的薄膜会逐步被磨损，从而大大缩短电脑硬盘的使用寿命以及大大降低硬盘的存储密度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液、利用其化学镀Co-P磁膜的方法及所得磁头，所得磁头，显微硬度大，耐磨性高，摩擦系数低。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，由以下组分组成：CoSO₄·7H₂O 8-24g/L、NaH₂PO₂·H₂O 2-20g/L、(NH₄)₂SO₄ 10-50g/L、乳化剂OP-10 0.02-0.1g/L、纳米钻石烯 2-10g/L，其余为去离子水。

进一步的，所述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，所述的纳米钻石稀为改性的纳米钻石稀，其改性方法如下：

a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为35-40KHz，碱液为10%-12 wt %的NaOH溶液，碱洗温度为50-60℃，搅拌速度为25-30rpm，清洗20-30min；

b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中于超声波频率35-40KHz、搅拌速度10-20rpm条件下搅拌清洗，首先在40-50℃下，搅拌清洗15-20min，然后在常温下，反复清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：将步骤b中水洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中常温搅拌清洗，所述的酸洗液为10-30 wt %的硫酸溶液，搅拌速度为5-10rpm，搅拌时间为5-10min；

d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中常温搅拌清洗，超声波频率为35-40KHz，搅拌速度为10-20rpm，搅拌5-10min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7后待用；

进一步的，所述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，所述的纳米钻石稀选用三种不同的粒度50nm、200nm、250nm，所述三种粒度纳米钻石烯的质量比控制为(1-2)：(3-4)：(4-5)。

进一步的，所述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液化学镀Co-P磁膜的方法，包括以下步骤：

(1)碱洗除油：将待镀元件放入NaOH溶液中，煮沸20-30min，所述的NaOH溶液的质量浓度为25-30%；

(2)超声波水洗：将碱洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中，于超声波频率35-40KHz条件下清洗，首先在50-60℃清洗20-30min，然后放入常温去离子水中清洗20-30min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(3)酸洗粗化：将水洗后的待镀元件放入HNO₃溶液中常温清洗20-30min，所述的HNO₃溶液质量浓度为10%；

(4)超声波水洗：将酸洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中清洗，超声波频率为45-60KHz，清洗温度为50-60℃，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(5)敏化：将超声波水洗后的待镀元件放入敏化液在常温下浸泡10min，形成一层易被氧化的溶胶状物质，所述的敏化液为水溶液，其组成为：10g/L的 SnCl₂·4H₂O、40ml/L的浓盐酸和10g/L的锡粒；

(6)水洗：用去离子水清洗敏化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(7)活化：将步骤(6)中水洗后的待镀元件放入活化镀液，在常温下浸泡9-10min，形成一层具有催化活性的金属Pb，所述的活化镀液组成为：0.1g/L的PbCl₂和10ml/L的浓盐酸；

(8)水洗：用去离子水清洗活化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(9)还原：将步骤(8)中水洗后的待镀元件放入还原剂中在常温下浸泡10min；

(10)水洗：用去离子水清洗还原后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(11)化学镀：将改性的纳米钻石稀加入到所述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中，在搅拌条件下放入步骤（10）水洗后的待镀元件，镀覆时间为1h-2h。

进一步的，所述的利用新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液化学镀Co-P磁膜的方法，步骤(9)中，所述还原剂为质量浓度20%的盐酸溶液；步骤(11)中，搅拌速度为30-40rpm，镀液的温度为60-70℃，镀液的pH为9-10。

进一步的，所述化学镀Co-P磁膜的方法得到的磁头。

与现有技术相比，本发明的技术效果为：添加纳米钻石烯的Co-P所得的磁头显微硬度增大，耐磨性提高，摩擦系数降低，使用寿命提高，由于纳米钻石烯无磁性，其镀膜的磁性特征均无变化。

附图说明

图1为本发明实施例1新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液制备化学镀Co-P磁膜的方法的步骤(7)中活化时间与镀速的变化关系图。

图2为本发明实施例1新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液制备化学镀Co-P磁膜的方法的步骤(11)中镀液pH与镀速的变化关系图。

图3为本发明实施例1新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液制备化学镀Co-P磁膜的方法的步骤(11)中镀液温度与镀速的变化关系图。

图4为本发明实施例1新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液制备化学镀Co-P磁膜的镀液中纳米钻石烯添加量与显微硬度的变化关系图。

图5为本发明实施例1新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液制备化学镀Co-P磁膜的镀液中纳米钻石烯添加量与摩擦系数的变化关系图。

具体实施方式

实施例1：

一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，由以下组分组成：CoSO₄·7H₂O 8 g/L、NaH₂PO₂·H₂O 2 g/L、(NH₄)₂SO₄ 10 g/L、乳化剂OP-10 0.02 g/L、纳米钻石烯2 g/L，其余为去离子水。

上述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中纳米钻石稀为改性的纳米钻石稀，其改性方法如下：

a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为35KHz，碱液为10 wt %的NaOH溶液，碱洗温度为50℃，搅拌速度为25rpm，清洗20min；

b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中于超声波频率35KHz、搅拌速度10rpm条件下搅拌清洗，首先在40℃下，搅拌清洗15min，然后在常温下，反复清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：将步骤b中水洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中常温搅拌清洗，所述的酸洗液为10 wt %的硫酸溶液，搅拌速度为5rpm，搅拌时间为5min；

d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为35KHz，在常温下，搅拌速度为10rpm，搅拌5min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7后待用；

使用上述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液化学镀Co-P磁膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)碱洗除油：将待镀元件放入NaOH溶液中，煮沸20min，所述的NaOH溶液的质量浓度为25%；

(2)超声波水洗：将碱洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中，于超声波频率35KHz条件下清洗，首先在50℃清洗20min，然后放入常温去离子水中清洗20min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(3)酸洗粗化：将水洗后的待镀元件放入HNO₃溶液中常温清洗20min，所述的HNO₃质量浓度为10%；

(4)超声波水洗：将酸洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中清洗，超声波频率为45KHz，清洗温度为50℃，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(5)敏化：将超声波水洗后的待镀元件放入敏化液在常温下浸泡10min，形成一层易被氧化的溶胶状物质，所述的敏化液为水溶液，其组成为：10g/L的 SnCl₂·4H₂O，40ml/L的浓盐酸和10g/L的锡粒；

(6)水洗：用去离子水清洗敏化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(7)活化：将步骤(6)中水洗后的待镀元件放入活化镀液，在常温下浸泡9min，形成一层具有催化活性的金属Pb，所述的活化镀液组成为：0.1g/L的PbCl₂和10ml/L的浓盐酸；

(8)水洗：用去离子水清洗活化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(9)还原：将步骤(8)中水洗后的待镀元件放入还原剂中在常温下浸泡10min，所述还原剂为质量浓度为20%的盐酸溶液；

(10)水洗：用去离子水清洗还原后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(11)化学镀：将改性的纳米钻石稀加入到所述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中，在搅拌条件下放入步骤（10）水洗后的待镀元件，搅拌速度为30rpm，镀液的温度为60℃，镀液的pH为9，镀覆时间为1h。

实施例2:

一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，由以下组分组成：CoSO₄·7H₂O 16 g/L、NaH₂PO₂·H₂O 11 g/L、(NH₄)₂SO₄ 30 g/L、乳化剂OP-10 0.06 g/L、纳米钻石烯 6 g/L，其余为去离子水。

上述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中纳米钻石稀为改性的纳米钻石稀，其改性方法如下：

a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为37.5KHz，碱液为11 wt %的NaOH溶液，碱洗温度为55℃，搅拌速度为27rpm，清洗25min；

b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中于超声波频率37KHz、搅拌速度15rpm条件下搅拌清洗，首先在45℃下，搅拌清洗17min，然后在常温下，反复清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：将步骤b中水洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中常温搅拌清洗，所述的酸洗液为20 wt %的硫酸溶液，搅拌速度为7rpm，搅拌时间为7min；

d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为37KHz，在常温下，搅拌速度为15rpm，搅拌7min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7后待用；

使用上述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液化学镀Co-P磁膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)碱洗除油：将待镀元件放入NaOH溶液中，煮沸25min，所述的NaOH溶液的质量浓度为27%；

(2)超声波水洗：将碱洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中，于超声波频率37KHz条件下清洗，首先在55℃清洗25min，然后放入常温去离子水中清洗25min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(3)酸洗粗化：将水洗后的待镀元件放入HNO₃溶液中常温清洗25min，所述的HNO₃质量浓度为10%；

(4)超声波水洗：将酸洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中清洗，超声波频率为52KHz，清洗温度为55℃，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(5)敏化：将超声波水洗后的待镀元件放入敏化液在常温下浸泡10min，形成一层易被氧化的溶胶状物质，所述的敏化液为水溶液，其组成为：10g/L的 SnCl₂· 4H₂O、40ml/L的浓盐酸和10g/L的锡粒；

(6)水洗：用去离子水清洗敏化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(7)活化：将步骤(6)中水洗后的待镀元件放入活化镀液，在常温下浸泡9.5min，形成一层具有催化活性的金属Pb，所述的活化镀液组成为：0.1g/L的PbCl₂和10ml/L的浓盐酸；

(8)水洗：用去离子水清洗活化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(9)还原：将步骤(8)中水洗后的待镀元件放入还原剂中在常温下浸泡10min，所述还原剂为质量浓度为20%的盐酸溶液；

(10)水洗：用去离子水清洗还原后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(11)化学镀：将改性的纳米钻石稀加入到所述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中，在搅拌条件下放入步骤（10）水洗后的待镀元件，搅拌速度为35rpm，镀液的温度为65℃，镀液的pH为9.5，镀覆时间为1.5h。

实施例3:

一种新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液，由以下组分制成：CoSO₄·7H₂O 24 g/L、NaH₂PO₂·H₂O 20 g/L、(NH₄)₂SO₄ 50 g/L、乳化剂OP-10 0.1 g/L、纳米钻石烯 10 g/L，其余为去离子水。

上述的新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中纳米钻石稀为改性的纳米钻石稀，其改性方法如下：

a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为40KHz，碱液为12 wt %的NaOH溶液，碱洗温度为60℃，搅拌速度为30rpm，清洗30min；

b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中于超声波频率40KHz、搅拌速度20rpm条件下搅拌清洗，首先在50℃下，搅拌清洗20min，然后在常温下，反复清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：将步骤b中水洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中常温搅拌清洗，所述的酸洗液为30 wt %的硫酸溶液，搅拌速度为10rpm，搅拌时间为10min；

d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中搅拌清洗，超声波频率为40KHz，在常温下，搅拌速度为20rpm，搅拌10min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7后待用；

使用上述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液化学镀Co-P磁膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)碱洗除油：将待镀元件放入NaOH溶液中，煮沸30min，所述的NaOH溶液的质量浓度为30%；

(2)超声波水洗：将碱洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中，于超声波频率40KHz条件下清洗，首先在60℃清洗30min，然后放入常温去离子水中清洗30min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(3)酸洗粗化：将水洗后的待镀元件放入HNO₃溶液中常温清洗 30min，所述的HNO₃质量浓度为10%；

(4)超声波水洗：将酸洗后的待镀元件放入装有去离子水的超声波清洗机中清洗，超声波频率为40KHz，清洗温度为60℃，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(5)敏化：将超声波水洗后的待镀元件放入敏化液在常温下浸泡10min，形成一层易被氧化的溶胶状物质，所述的敏化液为水溶液，其组成为：10g/L的 SnCl₂·4H₂O、40ml/L的浓盐酸和10g/L的锡粒；

(6)水洗：用去离子水清洗敏化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(7)活化：将步骤(6)中水洗后的待镀元件放入活化镀液，在常温下浸泡10min，形成一层具有催化活性的金属Pb，所述的活化镀液组成为：0.1g/L的PbCl₂和10ml/L的浓盐酸；

(8)水洗：用去离子水清洗活化后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(9)还原：将步骤(8)中水洗后的待镀元件放入还原剂中在常温下浸泡10min，所述还原剂为质量浓度为20%的盐酸溶液；

(10)水洗：用去离子水清洗还原后的待镀元件，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；

(11)化学镀：将改性的纳米钻石稀加入到所述新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中，在搅拌条件下放入步骤（10）水洗后的待镀元件，搅拌速度为40rpm，镀液的温度为70℃，镀液的pH为10，镀覆时间为2h。

试验例1：

在活化过程中会形成具有催化作用的金属Pb，能够促进化学镀时氧化还原反应，使镀速更快，提高后续合金的晶体生长活性，从而提高镀层的沉积速度，因此将实施例1制备方法的步骤(7)中的活化时间作为变量，使用称重法对活化时间为0-10min之间的镀速进行检测，如图1所示，当活化时间在0-9min时，镀速较低，形成的镀层薄且不均匀，当活化时间在9min时，镀速快，活化充分，沉积速度快，形成的镀层均匀致密，当活化时间为10min后，镀速与之前的时间不变，由上述可知，使用活化时间在9-10min时，活化的效果好，镀速最快，镀层的结合力和性能好。

试验例2：

在化学镀的过程时，新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液的pH会影响镀速，因此将实施例1制备方法的步骤(11)中镀液的pH作为变量，使用称重法对镀液pH在6-10之间的镀速进行检测，如图2所示，在pH值在6-7之间时，镀液的镀速缓慢，几乎不发生反应，当pH值在7-9之间时，随着pH值的增大，镀速急速增大，当pH值在9-10之间，镀速达到最高值，并且不再变化，当镀液pH值大于10后，镀液变得浑浊，镀液出现Co(OH)₂沉淀，使得镀液报废，因此镀液pH值在9-10之间时，镀液的镀速快。

试验例3：

将实施例1制备方法的步骤(11)中镀液的温度作为变量，使用称重法对镀液温度在30-70℃之间的镀速进行检测，如图3所示，当镀液温度在0-60℃之间时，镀速缓慢，当镀液温度在60-70℃之间时，镀速最高，当温度高于70℃时，镀速不再增高。

试验例4：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的纳米钻石烯作为变量，使用显微硬度计对镀液中纳米钻石烯的加入量在2-10g/L时所得的磁头进行显微硬度检测，如图4所示，加入纳米钻石稀化学镀磁头的磁膜显微硬度大于未加入纳米钻石烯化学镀磁头的磁膜显微硬度，纳米钻石烯在2-10g/L之间时，其磁膜的显微硬度逐渐增高。

试验例5：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的纳米钻石烯作为变量，使用滚环-盘型摩擦磨损试验装置对镀液中纳米钻石烯的加入量在2-10g/L时所得磁头的摩擦系数进行检测，如图5所示，加入纳米钻石稀所得磁头的摩擦系数小于未加入纳米钻石烯所得磁头的摩擦系数，纳米钻石烯加入量在2-6g/L之间时，其磁头的摩擦系数逐渐减小，纳米钻石烯加入量在6-8g/L之间时，其磁头的摩擦系数达到最低，因此，纳米钻石烯加入量在2-10g/L之间时，其磁头的耐摩擦性能最好。

试验例6：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的NaH₂PO₂·H₂O加入量作为变量，使用称重法对镀液中NaH₂PO₂·H₂O的加入量在2-20g/L之间的镀速进行检测，如下表1所示，NaH₂PO₂·H₂O的加入量为10g/L时，镀速快，结合力强，光泽好。

试验例7：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的(NH4)2SO4加入量作为变量，使用称重法对镀液中(NH4)2SO4的加入量在10-50g之间的镀速进行检测，如下表2所示，(NH4)2SO4加入量为30 g/L时，镀液稳定，镀速稳定。

试验例8：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的乳化剂OP-10加入量作为变量，使用称重法对镀液中乳化剂OP-10的加入量在0.02-0.1g/L之间的镀速进行检测，如下表3所示，乳化剂OP-10加入量为0.06g/L时，镀层表面致密，大小均匀，无针孔产生，其镀层的耐腐蚀性强。

试验例9：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的纳米钻石稀的加入量作为变量，根据GB5270-85对实施例1中化学镀Co-P磁膜的方法得到的磁头进行淬冷试验和划痕试验，试验结果如下表4所示，由该试验结果可知，添加纳米钻石稀后的磁头镀层比未添加纳米钻石烯的磁头镀层结合力强。

试验例10：

将实施例1中新型磁头化学镀Co-P磁膜镀液中的纳米钻石稀的加入量作为变量，将实施例1中化学镀Co-P磁膜的方法得到的磁头在W40(0)砂纸上进行单向摩擦100次，如表5所示，加入纳米钻石烯后，磁头的耐磨性相对未加入纳米钻石稀的磁头的耐磨性好，纳米钻石稀含量在2-10g/L之间时，耐磨性最佳。