Sisäinen stressi ja sen PVD-imupäällystyksen mittaus

1. Mikä on sisäinen stressi?

Kun kohde muuttuu ulkoisen syyn (stressin, kosteuden jne.) Vuoksi, sisäinen voima vuorovaikuttaa toistensa kanssa kohteen sisällä vastustamaan ulkoisen syyn vaikutusta ja yrittää palauttaa objektin muodonmuutoksesta sijainti ennen muodonmuutosta. Sisäistä voimaa yksikköä kohti kyselyn kohteena olevassa kohdassa on nimeltään stressi. Suoraa poikkileikkausta kutsutaan positiiviseksi jännitykseksi tai normaalijännitykseksi, ja poikkileikkaukselle tangentiaaliseksi kutsutaan leikkausjännitystä. Stressi lisääntyy ulkoisten voimien lisääntyessä. Tietyllä materiaalilla stressin kasvu on vähäistä ja materiaali on tuhottava tämän rajan yläpuolella. Raja, jota stressi voi saavuttaa, kutsutaan materiaalin äärimmäiseksi stressiksi. Lopullinen jännitysarvo määritetään materiaalin mekaanisella testillä. Vähennä mitattua lopullista rasitusta tarkoituksenmukaisesti määrittääksesi maksimaalisen stressin, jonka mukaan materiaali voi toimia turvallisesti, mikä on sallittu stressi. Jos materiaalia käytetään turvallisesti, sen rasituksen tulisi olla pienempi kuin sen lopullinen stressi. Muutoin materiaali tuhoutuu.

Sisäistä stressiä, jolle on olemassa ulkoista voimaa, on sisäinen stressi esineessä. PVD-pinnoitteessa on sisäistä stressiä ja sisäinen rasitus on erittäin haitallista, joten sisäisen rasituksen suuruus ja aste tulee hallita tuotannossa. PVD-pinnoitteiden pääasiallinen käyttö on kulutusta kestävä suojakalvo, joka vaatii tiettyä paksuutta ja käyttöikää, mutta pinnoitteen sisäinen jännitys rajoittaa pinnoitteen paksuutta. Jos sisäisen jännityksen aiheuttamasta elastisesta energiasta per yksikkötilavuus ylittää hajoamisnopeuden yksikköalueella, pinnoite irtoaa siten, että kerrostetun pinnoitteen paksuus on rajoitettu. Yleensä päällysteen sisäinen jännitys, kimmokerroin ja kovuus ovat suoraan verrannollisia toisiinsa. Siksi tuotantoprosessin aikana päällysteen, erityisesti sisäisen rasituksen, rasitusta on valvottava fysikaalisella höyrykerrostusprosessilla. Prosessin jälkeen pinnoitteen sisäinen jännitys on havaittava sen varmistamiseksi, että se on hyväksyttävällä alueella.

2. Stressin testausmenetelmä

Korroosionestomenetelmiin sisältyvät lähinnä röntgensäde - ja elektronidiffraktiomenetelmät, näytteen muodonmuutosanalyysimenetelmät ja optisia häiriöitä .

◆ röntgensäde- ja elektronien diffraktiomenetelmä

Kun pinnoite on stressaantunut, sen kidehila vääristyy ja hilan vakio muuttuu. Siksi hilavakiväärän diffraktiolinjan leveyden vaihtelu voidaan mitata röntgen- ja elektronidifraktiomenetelmillä ja sitten pinnoitteiden jännitys voidaan laskea tietyn kaavan mukaan.

◆ Esimerkki muodonmuutosanalyysimenetelmästä

Erittäin ohut suorakaiteen muotoinen lasikappale on kiinnitetty päällystyslaitteiston tyhjökammioon ja päällystetty sitten levyn pinnalle, päällysteen jännitys vääristää levyn vapaata päätä. Levyn vapaan pään siirtyminen mitataan tele- mittausmikroskoopilla ja sitten pinnoitteen jännitys lasketaan materiaalin mekaanisen kaavan mukaan.

◆ Valohäiriömenetelmä

Aluksi mitataan interferometrin välinen häiriösuoja tavanomaisen tasaisen levyn ja pinnoittamattoman substraatin välillä. Sitten pinnoite levitetään alustalle ja substraattipinta muuttuu pinnoitusjännityksen takia. Tämän jälkeen mitataan interferometrillä vakiolevyjen ja päällystetyn substraatin väliset häiriösäikeet. Interferenssirenkaan vaihtelun mukaan pinnoitusjännitys voidaan laskea materiaalin mekaanisella kaavalla.