内部応力とPVD真空コーティングの測定

- Mar 24, 2018-


1.ストレスの導入


外的要因(応力、湿度等)により対象物が変形した場合、対象物の各部間で相互作用してこの外的要因の影響を受けずに対象物を変形後の位置から変形前の位置に復元する。 断面のある点における領域の内部力を応力と呼ぶ。 法線応力は断面に垂直であり、せん断応力は断面に接している。 外力が増加するにつれて応力が増加する。 特定の材料の応力の増大には限界があり、この限界を超えると材料が破壊されます。


いくつかの材料では、応力がこの限界に達する可能性があり、材料の極限応力と呼ばれます。 最終的な応力値は、材料の機械的試験によって決定される。 測定された力は限界を減少させるのに適切であるべきであり、最大応力は許容可能な応力である所定の安全性を有する材料である。 材料を安全に使用する場合は、使用する応力が限界応力よりも低くなければなりません。そうしないと、使用時に材料が損傷します。


内部応力と呼ばれるストレスがあります。つまり、外力がない場合、対象物の内部応力は内部応力です。 PVDコーティングには内部応力があります。 内部応力の損傷は非常に大きいので、内部応力の大きさおよび程度は、生産において十分に習得されるべきである。 PVDコーティングの主な用途は、一定の厚さと耐用年数を必要とする耐摩耗性の保護コーティングですが、コーティングの内部応力によってコーティングの厚さが制限されます。 内部応力によって生成された単位体積の弾性エネルギーが単位面積当たりの破壊エネルギーを超えると、コーティングが脱落するので、堆積したコーティングの厚さが制限される。 一般に、コーティングの内部応力、弾性率および硬度は互いに比例する。 したがって、製造プロセス中、コーティングの応力、特に内部応力は、物理蒸着プロセスによって制御されるべきである。 コーティング後、コーティングの内部応力を検出し、許容範囲内で許容できるようにする必要があります。


2.ストレステスト方法


(1)X線および電子線回折


コーティングが応力状態にあるとき、格子が歪み、格子定数が変化する。 したがって、格子定数の回折線幅の変化は、X線および電子線回折によって測定することができる。 コーティングの応力は、特定の式に従って計算することができる。


(2)試料変形解析


非常に薄い矩形のガラス片の一端は塗布装置の真空チャンバ内に固定され、次いでシートの片面に塗布される。 塗布応力はシートの自由端の変形を引き起こし、シートは望遠測定顕微鏡で測定される。 次いで、自由端における変位の量は、材料の機械式に基づいて計算される。


(3)光学干渉計


光学干渉法を用いて干渉計内の標準板と非被覆基板との間に形成された干渉縞を測定し、次いでコーティングストレス効果、基板表面変形、それにより基準間に形成された干渉縞の測定干渉計のプレートとコーティングされた基板は、干渉縞の変化に基づいて、材料力学の式を使用してコーティング応力を計算します。


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