Vnitřní stres a jeho měření PVD vakuového lakování

1. Jaký je vnitřní stres?

Když je objekt deformován z důvodu vnější příčiny (napětí, vlhkost atd.), Interní síly vzájemně reagují uvnitř objektu, aby odolaly působení vnější příčiny, a snaží se obnovit objekt z deformované polohy tak, aby pozice před deformací. Vnitřní síla na jednotku plochy v bodě zkoumaného průřezu se nazývá stres. Kolmo ke stejnému průřezu se nazývá kladné napětí nebo normální napětí a ten, který je tangenciální k průřezu, se nazývá střižné napětí. Stres se zvyšuje s nárůstem vnějších sil. U určitého materiálu je nárůst stresu omezen a materiál musí být zničen nad tímto limitem. Limit, který může dosáhnout stres, se nazývá konečný stres materiálu. Konečná hodnota napětí je určena mechanickým testem materiálu. Přiměřeně snižte naměřené maximální napětí, abyste specifikovali maximální napětí, které může materiál bezpečně pracovat, což je přípustné napětí. Pokud má být materiál bezpečně používán, jeho napětí by mělo být nižší než jeho nejvyšší namáhání. V opačném případě bude materiál zničen.

Existuje druh stresu nazývaný vnitřní stres, to je, když není žádná vnější síla, vnitřní stres v objektu. Ve vrstvě PVD dochází k vnitřnímu namáhání a vnitřní napětí je velmi škodlivé, takže velikost a stupeň vnitřního namáhání by měl být zvládnut ve výrobě. Hlavní použití PVD povlaků je jako ochranná fólie odolná proti opotřebení, která vyžaduje určitou tloušťku a životnost, ale vnitřní stres v povlaku omezuje tloušťku povlaku. Pokud pružná energie na jednotku objemu v důsledku vnitřního namáhání přesáhne energii zlomu na jednotku plochy, povlak se odlupuje, takže tloušťka naneseného povlaku je omezena. Obecně platí, že vnitřní napětí, modul pružnosti a tvrdost povlaku jsou přímo úměrné. Proto během výrobního procesu musí být napětí povlaku, zejména vnitřní napětí, řízeno podmínkami procesu fyzického vylučování par. Po procesu je třeba detekovat vnitřní napětí povlaku, aby bylo zajištěno, že je v přijatelném rozmezí.

2. Zkušební metoda stresu

Metody stresového testování zahrnují zejména rentgenové a elektronové difrakční metody, metody analýzy deformace vzorků a metody optického rušení .

◆ Metoda rentgenového a elektronového difrakce

Když je povlak pod tlakem, jeho krystalová mřížka bude zkreslena a konstanta mřížky se změní. Proto může být změna šířky difrakční linie konstanty mřížky měřena rentgenovými a elektronovými difrakčními metodami a potom může být stres povlaků vypočítán podle určitého vzorce.

◆ Metoda analýzy deformace vzorků

Jeden konec velmi tenkého obdélníkového skleněného dílu je upevněn ve vakuové komoře potahovacího zařízení a pak povlečený na ploše desky, napětí povlaku bude deformovat volný konec desky. Přemístění volného konce listu se měří pomocí teleobjektivního měřicího mikroskopu a potom se namáhání povlaku vypočítá podle mechanického vzorce materiálu.

◆ Metoda světelného rušení

Nejprve změřte mezery mezi standardní plochou deskou a nepotištěným substrátem pomocí interferometru. Následně se povlak nanese na substrát a povrch substrátu se deformuje v důsledku nánosu povlaku. Potom se na interferometru měří interferenční tahy mezi standardní plochou deskou a povlečeným substrátem. Podle variace interferenčních okrajů může být zatížení potahu vypočítáno mechanickým složením materiálu.