Úvod
Slitina Invar®, známá také jako Invar® nebo obecně jako FeNi36, je slitina železa a niklu s obsahem niklu 35,4 % a velmi nízkým koeficientem tepelné roztažnosti při pokojové teplotě (mezi -20 °C a 20 °C, s průměrnou hodnotou přibližně 1,6-10-6/K). Je to nepostradatelný konstrukční materiál pro přesné přístroje a zařízení.
Díky vynikajícím vlastnostem se slitiny Invar® používají v různých oborech, např. v měřicích přístrojích, large teleskopech, částech paprskometů, jádrových vodičích dálkových kabelů, skleněných těsnicích materiálech, ultratenkých deskách ze slitiny Invar®, termostatech, optických měřicích systémech a vlnovodech, nádržích lodí na zkapalněný zemní plyn, součástech lodí na zkapalněný zemní plyn, čerpacích věžích, výkonové elektronice, leteckých dílech, lodních součástech atd.
Nejdůležitější vlastností slitiny Invar® je její nízký koeficient roztažnosti. Aby se přizpůsobil různým podmínkám použití, vyrábí se Invar® v různých tvarech. Zatímco testování běžných válcových vzorků je jednoduché, testování fóliových vzorků představuje jedinečnou výzvu.
Jak můžeme tyto vzorky filmů účinně otestovat?
V této aplikační poznámce představujeme jeden z našich dilatometrů, který umožňuje stanovení velmi small koeficientů tepelné roztažnosti, a také vysvětlujeme, jak se měření provádí na fóliích Invar®.
Pozadí tenkovrstvé slitiny Invar®
Při výrobě obrazovek a výrobním procesu je proces vakuového odpařování základním článkem, který odlišuje obrazovky OLED od LCD. Kovová maskovací deska je klíčovým spotřebním materiálem v procesu odpařování OLED. Vzhledem k povaze výrobního procesu OLED dochází ke značnému opotřebení kovových masek, což vyžaduje jejich pravidelnou výměnu. Tato výměna je klíčovým faktorem celkových výrobních nákladů OLED.
V současné době se kovová maska používaná ve výrobcích AMOLED skládá hlavně ze dvou částí - z otevřené masky (Coarse Metal Mask, CMM) a z jemné kovové masky (Fine Metal Mask, FMM). CMM se používá především pro odpařování kovových materiálů, zatímco FMM, vysoce přesná kovová maska, se používá především pro odpařování organických materiálů vyzařujících světlo. Odborníci z odvětví odhadují, že roční poptávka po CMM a FMM jen v Číně přesahuje 1 miliardu eur.
CMM jsou vyrobeny z materiálu Invar®36 o tloušťce 40 μm až 200 μm a používají se především pro napařování propustných a vodivých materiálů v komorách pro napařování.
FMM jsou vyrobeny z materiálu Invar®36 o tloušťce 20 μm až 30 μm a používají se hlavně pro napařování OLED materiálů v komorách pro napařování.
Zařízení pro měření tepelné roztažnosti
Měření bylo provedeno pomocí přístroje DIL 402 Expedis® Supreme . Dilatometr byl vybaven ocelovou pecí a hoderem na vzorky SiO2; znázorněno na obrázku 1.
Princip měření
Vzorek se podrobí specifickému teplotnímu postupu, během kterého se na něj působí statickým zatížením. Rozměr vzorku ve zkušebním směru se pak měří v závislosti na teplotě nebo čase.
Podmínky měření a příprava vzorků
Vzorek byl zahříván z RT na 300 °C rychlostí ohřevu 5 K/min v atmosféře argonu. Pro měření byl vzorek umístěn do drážkované tyče z Al2O3.
Vzorek byl tenký plát Invar® 36 o tloušťce 25 μm. Vzorek použitý pro měření měl délku 24,6 mm a šířku 6 mm. Nástroje pro přípravu vzorku jsou uvedeny na obrázku 2.
Výsledky měření
Teplotní roztažnost vzorku Invar® je zobrazena na obrázku 3. Dále byly vypočteny hodnoty středního koeficientu tepelné roztažnosti (mCTE) pro teplotní rozsahy 25 °C až 100 °C, 25 °C až 200 °C a 25 °C až 300 °C. V teplotním rozsahu do 200 °C vykazuje vzorek nízké hodnoty mCTE, které se u Invaru očekávají.® Při vyšších teplotách se mCTE zvyšuje, protože anomální chování Invaru se zmenšuje.
Souhrn
Tepelná roztažnost vzorku fólie Invar® byla měřena pomocí přístroje DIL 402 Expedis® Supreme . Jako podložka pro tenký vzorek byla použita drážkovaná tyč z Al2O3. Výsledky ukazují nízký koeficient tepelné roztažnosti, který činí Invar® jedinečným. Navíc zdůrazňují vysokou citlivost přístroje DIL 402 Expedis® Supreme , který umožňuje přesné měření takto nízkoroztažných materiálů.