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如何控制涂層內部應力?五種方法可選擇
來源:常見問題 | 發布日期:2022-12-16

 涂層產品在各個領域都有廣泛應用,是常用的固態薄膜,可以作為防護、絕緣以及裝修等用處,其制備方法主要是選用物理堆積技能或化學堆積技能將金屬或非金屬化合物涂鍍于基體材料上,構成鍍層。不過,涂層制造會產生內部應力,影響涂層運用,導致失效。因此,要采取相應措施消除或削弱涂層結構內部的應力,避免應力引起的各種失效。

一、挑選合適基體

要消除涂層中的熱應力,根本方法就是選用熱膨脹系數相同的涂層和基體材料。其次是讓成膜溫度與涂層的測量溫度或運用溫度相同。此外,熱應力作為薄膜應力的一部分,受溫度的影響而易于操控,這樣通過熱應力的改動與本征應力互相作用,調整薄膜的微觀應力,或許起到改進應力的作用。

二、做熱退火處理

涂層中存在的各種缺陷是產生本征應力的主要原因。這些缺陷一般都對錯平衡缺陷,故有自行消失的傾向。但是,要產生消失,需求外界處以活化能。在對涂層進行熱處理時,外界處以熱能,非平衡缺陷許多消失,因此涂層內應力明顯下降。

三、添加中心涂層

在涂鍍多層高反、增透或其它介質膜的過程中,膜料應力性質相同,這樣就會增大整個膜層的應力,導致涂層決裂或掉落。使用應變相消的原理,在膜層與膜層之間再堆積一層薄膜,操控工藝使膜內出現與結構涂層相反的應力狀態,來緩解應力帶來的損壞作用。

別的,當基體和涂層的材料性質不同過大時,即界面性質不一致,其互相作用就大,這種作用力有使兩種材料結構類似的作用趨勢,因此涂層內產生很大的變形,構成內應力。這種狀況可先對基體進行表面處理,即添加亞層,增大表面的濕潤性,對涂層和基體的結構起到過渡作用,保持結構的連續性,然后減小應力。

 四、改動工藝參數

堆積過程中工藝參數的改動會直接影響薄膜中的剩下應力水平,通過調整鍍膜時的基底溫度、作業氣壓、堆積速率等工藝參數可以操控薄膜中應力的大小,甚至會改動應力的性質。

例如,對于濺射鍍膜,跟著反應腔內濺射氣壓的增大,高能離子(粒子)的濃度增大,使得氣體分子安閑程減小,存在嚴峻互相碰撞的散射現象,然后減小了氣體分子的能量,原子噴丸效應削弱,增大了堆積粒子流的傾斜分量,致使膜結構疏松,壓應力越來越小,變為張應力,張應力先增大再減小。

五、改進堆積技能

在磁控濺射堆積涂層過程中,跟著射頻源功率的改動,堆積原子的動能也產生改動,界面分散層結構和膜層結構的缺陷濃度也隨之改動。因此,涂層內的剩下應力就會產生改動。

【責任編輯】小編

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