Εισαγωγή
Το κράμα Invar®, επίσης γνωστό ως Invar® ή γενικά ως FeNi36, είναι ένα κράμα σιδήρου-νικελίου με περιεκτικότητα σε νικέλιο 35,4% και πολύ χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής σε θερμοκρασία δωματίου (μεταξύ -20°C και 20°C, με μέση τιμή περίπου 1,6-10-6/K). Αποτελεί απαραίτητο δομικό υλικό για όργανα και συσκευές ακριβείας.
Λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων των κραμάτων Invar®, χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς, όπως μετρητές, τηλεσκόπια large, εξαρτήματα πυροβόλων σωλήνων ακτίνων, καλώδια πυρήνα καλωδίων μεγάλων αποστάσεων, υλικά σφράγισης από γυαλί, εξαιρετικά λεπτές πλάκες από κράμα Invar®, θερμοστάτες, οπτικά συστήματα μέτρησης και κυματοδηγοί, δεξαμενές πλοίων LNG, εξαρτήματα πλοίων LNG, πύργοι αντλιών, ηλεκτρονικά ισχύος, εξαρτήματα αεροδιαστημικής, εξαρτήματα πλοίων κ.ο.κ.
Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό του Invar® είναι ο χαμηλός συντελεστής διαστολής του. Για την προσαρμογή σε διάφορα περιβάλλοντα εφαρμογών, το Invar® κατασκευάζεται σε διάφορα σχήματα. Ενώ η δοκιμή κανονικών κυλινδρικών δειγμάτων είναι απλή, η δοκιμή δειγμάτων ταινιών παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις.
Πώς μπορούμε να δοκιμάσουμε αποτελεσματικά αυτά τα δείγματα ταινιών
Σε αυτό το σημείωμα εφαρμογής, παρουσιάζουμε ένα από τα διαστομόμετρά μας που επιτρέπει τον προσδιορισμό πολύ υψηλών συντελεστών θερμικής διαστολής small και εξηγούμε επίσης πώς πραγματοποιούνται οι μετρήσεις σε φιλμ Invar®.
Ιστορικό κράματος Invar® Thin Film
Στη διαδικασία παραγωγής και κατασκευής της οθόνης, η διαδικασία εξάτμισης υπό κενό είναι ο βασικός κρίκος που διακρίνει τις οθόνες OLED από τις LCD. Η μεταλλική πλάκα μάσκας είναι ένα κρίσιμο αναλώσιμο στη διαδικασία εξάχνωσης OLED. Λόγω της φύσης της διαδικασίας παραγωγής OLED, οι μεταλλικές μάσκες υφίστανται σημαντική φθορά, γεγονός που καθιστά αναγκαία την τακτική αντικατάστασή τους. Αυτή η αντικατάσταση αποτελεί βασικό παράγοντα του συνολικού κόστους παραγωγής των OLED.
Επί του παρόντος, η μεταλλική μάσκα που χρησιμοποιείται στα προϊόντα AMOLED αποτελείται κυρίως από δύο μέρη - μια ανοιχτή πλάκα μάσκας (Coarse Metal Mask, CMM) και μια λεπτή μεταλλική πλάκα μάσκας (Fine Metal Mask, FMM). Η CMM χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάχνωση μεταλλικών υλικών, ενώ η FMM, μια μεταλλική μάσκα υψηλής ακρίβειας, χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάχνωση οργανικών υλικών εκπομπής φωτός. Οι γνώστες του κλάδου εκτιμούν ότι η ετήσια ζήτηση για CMM και FMM μόνο στην Κίνα υπερβαίνει το 1 δισεκατομμύριο ευρώ.
Οι CMM κατασκευάζονται από υλικό Invar®36 με πάχος 40 μm έως 200 μm και χρησιμοποιούνται κυρίως για την εναπόθεση από ατμό διαπερατών και αγώγιμων υλικών σε θαλάμους για εναπόθεση από ατμό.
Τα FMM κατασκευάζονται από υλικό Invar®36 με πάχος 20 μm έως 30 μm και χρησιμοποιούνται κυρίως για την εναπόθεση από ατμό υλικών OLED σε θαλάμους για εναπόθεση από ατμό.
Εξοπλισμός μέτρησης θερμικής διαστολής
Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε με το DIL 402 Expedis Supreme . Ο διαλυτοποιητής ήταν εξοπλισμένος με χαλύβδινο κλίβανο και με ένα δείγμα SiO2- απεικονίζεται στο σχήμα 1.
Αρχή μέτρησης
Το δείγμα υποβάλλεται σε συγκεκριμένη διαδικασία θερμοκρασίας, κατά τη διάρκεια της οποίας εφαρμόζεται στατικό φορτίο. Στη συνέχεια μετράται η διάσταση του δείγματος στη διεύθυνση δοκιμής σε σχέση με τη θερμοκρασία ή το χρόνο.
Συνθήκες μέτρησης και προετοιμασία δείγματος
Το δείγμα θερμάνθηκε από RT σε 300°C με ρυθμό θέρμανσης 5 K/min σε ατμόσφαιρα αργού. Για τη μέτρηση, το δείγμα τοποθετήθηκε σε σχισμοειδή ράβδο από Al2O3.
Το δείγμα ήταν ένα λεπτό φύλλο Invar® 36 με πάχος 25 μm. Το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση είχε μήκος 24,6 mm και πλάτος 6 mm. Τα εργαλεία για την προετοιμασία του δείγματος παρουσιάζονται στο σχήμα 2.
Αποτελέσματα μέτρησης
Η θερμική διαστολή του δείγματος Invar® παρουσιάζεται στο σχήμα 3. Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι τιμές του μέσου συντελεστή θερμικής διαστολής (mCTE) για τις περιοχές θερμοκρασιών 25°C έως 100°C, 25°C έως 200°C και 25°C έως 300°C. Στην περιοχή θερμοκρασιών έως 200°C, το δείγμα παρουσιάζει τις χαμηλές τιμές mCTE που αναμένονται για το Invar.® Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, ο mCTE αυξάνεται καθώς η ανώμαλη συμπεριφορά του Invar μειώνεται.
Περίληψη
Η θερμική διαστολή ενός δείγματος μεμβράνης Invar® μετρήθηκε με το DIL 402 Expedis Supreme . Ως στήριγμα για το λεπτό δείγμα χρησιμοποιήθηκε μια αυλακωτή ράβδος από Al2O3. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν τον χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής που καθιστά το Invar® μοναδικό. Επιπλέον, αναδεικνύουν την υψηλή ευαισθησία του DIL 402 Expedis Supreme , το οποίο επιτρέπει την ακριβή μέτρηση τέτοιων υλικών χαμηλής διαστολής.