Estrés interno y su medición del recubrimiento de vacío PVD

- Jun 04, 2018-


1. ¿Cuál es el estrés interno?

 

Cuando un objeto se deforma debido a una causa externa (estrés, humedad, etc.), una fuerza interna interactúa entre sí dentro del objeto para resistir el efecto de la causa externa e intenta restaurar el objeto de la posición deformada a la posición antes de la deformación. La fuerza interna por unidad de área en un punto de la sección transversal encuestada se denomina estrés. La perpendicular a la misma sección transversal se denomina tensión positiva o tensión normal, y la que es tangencial a la sección transversal se denomina tensión de cizalladura. El estrés aumenta con el aumento de las fuerzas externas. Para cierto material, el aumento de la tensión es limitado y el material debe destruirse por encima de este límite. El límite que puede alcanzar el estrés se denomina estrés máximo del material. El valor máximo de esfuerzo se determina mediante la prueba mecánica del material. Reduzca adecuadamente la tensión máxima medida para especificar la tensión máxima que el material puede trabajar con seguridad, que es la tensión permisible. Si el material se va a utilizar de forma segura, el estrés debe ser menor que su máximo estrés. De lo contrario, el material será destruido.

 

Existe un tipo de estrés llamado estrés interno, es decir, cuando no hay fuerza externa, la tensión interna en el objeto. Hay un estrés interno en el recubrimiento de PVD, y el estrés interno es muy dañino, por lo que la magnitud y el grado de estrés interno deben dominarse en la producción. El uso principal de los revestimientos de PVD es como una película protectora resistente al desgaste, que requiere un cierto espesor y vida útil, pero la tensión interna en el revestimiento limita el espesor del recubrimiento. Si la energía elástica por unidad de volumen debido a la tensión interna excede la energía de ruptura por unidad de área, el revestimiento se despegará, de modo que el espesor del recubrimiento depositado es limitado. En general, la tensión interna, el módulo elástico y la dureza del recubrimiento son directamente proporcionales entre sí. Por lo tanto, durante el proceso de producción, el estrés del recubrimiento, especialmente el estrés interno, debe controlarse mediante las condiciones físicas del proceso de deposición de vapor. Después del proceso, la tensión interna del recubrimiento debe detectarse para garantizar que se encuentre en un rango aceptable.

 


2. El método de prueba de estrés

 

Los métodos de prueba de tensión incluyen principalmente métodos de difracción de rayos X y electrones, métodos de análisis de deformación de muestra y métodos de interferencia óptica .

 

◆ método de difracción de rayos X y electrones

Cuando el revestimiento está bajo tensión, su red cristalina se distorsionará y la red cambiará constantemente. Por lo tanto, la variación del ancho de línea de difracción de la constante de retícula se puede medir mediante métodos de difracción de rayos X y de electrones, y luego el esfuerzo de los recubrimientos se puede calcular de acuerdo con una determinada fórmula.

 

método de análisis de deformación de la muestra

Un extremo de una pieza de vidrio rectangular muy delgada se fija en la cámara de vacío del equipo de recubrimiento, y luego se cubre sobre una superficie de la lámina, la tensión del revestimiento deformará el extremo libre de la lámina. El desplazamiento del extremo libre de la hoja se mide con un microscopio de medición teleobjetivo, y luego el esfuerzo del recubrimiento se calcula de acuerdo con la fórmula mecánica del material.

 

Método de interferencia de luz

Al principio, mida el margen de interferencia entre la placa plana estándar y el sustrato no recubierto con un interferómetro. Luego, el recubrimiento se aplica sobre el sustrato, y la superficie del sustrato se deforma debido a la tensión del revestimiento. Luego, las franjas de interferencia entre la placa plana estándar y el sustrato revestido se miden en el interferómetro. De acuerdo con la variación de la franja de interferencia, el esfuerzo de recubrimiento se puede calcular mediante la fórmula mecánica del material.