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真空PVD鍍膜涂層厚度與檢測(cè)
發(fā)布時(shí)間：2017-09-06
1、斷面法
斷面法是一種破壞性檢測(cè)方法，被檢測(cè)的工件極可能不能再使用。它將要檢測(cè)工件或試樣沿涂層截面切斷，在顯微鏡下放大1000～10000倍進(jìn)行測(cè)量，放大倍數(shù)越大，人為因素影響越小，精度越高。涂層和基體的界限非常明顯，通過(guò)掃描電鏡中的標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量比較方便。標(biāo)尺起始點(diǎn)和終點(diǎn)的距離就是涂層的厚度。測(cè)量準(zhǔn)確與否就是正確判斷涂層與基體的界限，否則就會(huì)帶來(lái)誤差。如果涂層與基體的結(jié)合處比較模糊，最好不要用該種測(cè)量方法。從總體上看，這種測(cè)量方法比較直觀、精確。另外，這種方法測(cè)量時(shí)觀察而是截面，最好比較平整，否則要進(jìn)行人工處理，讓截面平齊便于觀察測(cè)量。
也可以使用油鏡觀察涂層斷面進(jìn)行測(cè)量。將被切斷樣件置于塑料粉末中進(jìn)行壓制、燒結(jié)成塊狀試樣，然后研磨被測(cè)表面，將被測(cè)表面研磨平整。測(cè)量時(shí)在物鏡與被測(cè)表面間滴人測(cè)量油抽空空氣以減少干擾。
2、球痕法
球痕法是用一定直徑的鋼球在涂層表面上研磨，將涂層和基體磨出一個(gè)凹坑，球磨儀器的斷面為一圓弧形。研磨的操作要求與測(cè)量涂層結(jié)合力的球痕測(cè)試法的研磨操作要求相同。球磨后在顯微鏡下通過(guò)成像系統(tǒng)觀察，在顯示器下觀察到的圖像。
球痕法檢測(cè)對(duì)工件外觀會(huì)產(chǎn)生一定損壞，如果檢測(cè)點(diǎn)不在功能區(qū)，通常不會(huì)影響其再使用。但是為避免錯(cuò)誤的發(fā)生，在用該法檢測(cè)前，要與工件所有者討論并征得其同意方可進(jìn)行檢測(cè)。
3、無(wú)損檢測(cè)法
無(wú)損檢測(cè)法就是在不破壞工件的前提下檢測(cè)工件上的涂層厚度。無(wú)損檢測(cè)方法有多種，一般情況下，無(wú)損檢測(cè)法需要提供基體和涂層的構(gòu)成成分，或提供涂層樣塊來(lái)分析制作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在檢測(cè)時(shí)，將被測(cè)件和涂層的構(gòu)成成分與基準(zhǔn)樣塊的構(gòu)成成分進(jìn)行比對(duì)來(lái)推斷出涂層的理論厚度，這樣，對(duì)于不同的基材和涂層都要進(jìn)行成分分析、制作測(cè)量程序，然后才可以進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量。當(dāng)然，有些儀器可以不制作樣塊而直接測(cè)量，但誤差大。本節(jié)主要介紹X射線(xiàn)熒光法(X-Ray Fluorescence,XRF)。
XRF儀器主要由X射線(xiàn)激發(fā)源與探測(cè)系統(tǒng)組成。X射線(xiàn)管產(chǎn)生X射線(xiàn)(一放射線(xiàn)或基礎(chǔ)射線(xiàn))，撞擊被測(cè)工件，被測(cè)工件中的每一種元素受到激發(fā)放射出二次X射線(xiàn)，并且不同的元素所放射出的二次射線(xiàn)具有特定的能量特征(也就是說(shuō)，依據(jù)二次射線(xiàn)的能量特征可以獲知元素的種類(lèi)和含量)。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些被激發(fā)放射的二次射線(xiàn)的能量及數(shù)量，探測(cè)系統(tǒng)軟件將檢測(cè)到的能量及數(shù)量信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的元素及含量，這樣被測(cè)工件中的元素種類(lèi)及其含量就被檢測(cè)出來(lái)了。利用X射線(xiàn)熒光原理，理論上可以測(cè)量元素周期表的每一種元素。但在實(shí)際應(yīng)用中，有效的元素測(cè)量范圍為11號(hào)元素鈉(Na)～92號(hào)元素鈾(U)。
依據(jù)以上原理，測(cè)量樣件上涂層厚度時(shí)，XRF分別分析出基體和涂層的元素組成。一般情況下，涂層的元素構(gòu)成與基體的元素構(gòu)成有很大差別，據(jù)此，計(jì)算軟件可以計(jì)算出涂層的厚度。如果事先分別檢測(cè)出各種基體和涂層的元素構(gòu)成并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)XRF檢測(cè)時(shí)，將檢測(cè)出的元素構(gòu)成與標(biāo)準(zhǔn)相比對(duì)找到對(duì)應(yīng)的基體和涂層種類(lèi)，判斷涂層與基體的分界面，從而可以更準(zhǔn)確地測(cè)出涂層的厚度。
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