Introducción
La aleación Invar®, también conocida como Invar® o genéricamente como FeNi36, es una aleación de hierro y níquel con un contenido de níquel del 35,4% y un coeficiente de dilatación térmica muy bajo a temperatura ambiente (entre -20°C y 20°C, con un valor medio de alrededor de 1,6-10-6/K). Es un material estructural indispensable para instrumentos y dispositivos de precisión.
Debido a sus excelentes propiedades, las aleaciones Invar® se utilizan en diversos campos, como calibres, telescopios large, piezas de cañones de tubos de rayos, alambres centrales de cables de larga distancia, materiales de sellado de vidrio, placas ultrafinas de aleación Invar®, termostatos, sistemas ópticos de medición y guías de ondas, tanques de barcos de GNL, componentes de barcos de GNL, torres de bombas, electrónica de potencia, piezas aeroespaciales, componentes de barcos, etc.
La característica más importante de Invar® es su bajo coeficiente de dilatación. Para adaptarse a diversos entornos de aplicación, Invar® se fabrica en diferentes formas. Mientras que el ensayo de muestras cilíndricas regulares es sencillo, el ensayo de muestras de película presenta retos únicos.
¿Cómo podemos probar eficazmente estas muestras de película?
En esta nota de aplicación, presentamos uno de nuestros dilatómetros que permite determinar coeficientes de dilatación térmica muy small y también explicamos cómo se realizan las mediciones en láminas Invar®.
Antecedentes de la aleación Invar® de capa fina
En el proceso de producción y fabricación de pantallas, el proceso de evaporación al vacío es el eslabón central que distingue las pantallas OLED de las LCD. La placa de máscara metálica es un consumible crucial en el proceso de evaporación de OLED. Debido a la naturaleza del proceso de producción de OLED, las máscaras metálicas experimentan un desgaste significativo, lo que hace necesaria su sustitución periódica. Esta sustitución es un factor clave en los costes globales de producción de los OLED.
En la actualidad, la máscara metálica utilizada en los productos AMOLED consta principalmente de dos partes: una placa de máscara abierta (Coarse Metal Mask, CMM) y una placa de máscara metálica fina (Fine Metal Mask, FMM). La CMM se utiliza principalmente para la evaporación de materiales metálicos, mientras que la FMM, una máscara metálica de alta precisión, se emplea sobre todo para la evaporación de materiales orgánicos emisores de luz. Los conocedores del sector estiman que la demanda anual de Calorímetro de módulo múltiple (MMC)Dispositivo calorimétrico de modo múltiple que consta de una unidad de base y módulos intercambiables. Un módulo está preparado para la calorimetría de tasa de aceleración (ARC®), el ARC®-Module. Un segundo se utiliza para pruebas de barrido (Módulo de barrido) y un tercero y cuarto están relacionados con pruebas de baterías y polímeros, farmacéuticas para pilas de monedas (Módulo de pilas de monedas).MMC y FMM sólo en China supera los 1.000 millones de euros.
Las Calorímetro de módulo múltiple (MMC)Dispositivo calorimétrico de modo múltiple que consta de una unidad de base y módulos intercambiables. Un módulo está preparado para la calorimetría de tasa de aceleración (ARC®), el ARC®-Module. Un segundo se utiliza para pruebas de barrido (Módulo de barrido) y un tercero y cuarto están relacionados con pruebas de baterías y polímeros, farmacéuticas para pilas de monedas (Módulo de pilas de monedas).MMC están hechas de material Invar®36 con un grosor de 40 μm a 200 μm y se utilizan principalmente para la deposición de vapor de materiales permeables y conductores en cámaras de deposición de vapor.
Las FMM están hechas de material Invar®36 con un grosor de 20 μm a 30 μm y se utilizan principalmente para la deposición de vapor de materiales OLED en cámaras para la deposición de vapor.
Equipos de medición de la dilatación térmica
La medición se llevó a cabo con el DIL 402 ExpedisSupreme . El dilatómetro estaba equipado con un horno de acero y un hoder de muestras de SiO2; representado en la figura 1.
Principio de medición
La muestra se somete a un procedimiento específico de temperatura, durante el cual se aplica una carga estática. A continuación, se mide la dimensión de la muestra en la dirección de ensayo en función de la temperatura o el tiempo.
Condiciones de medición y preparación de las muestras
La muestra se calentó desde RT hasta 300°C a una velocidad de calentamiento de 5 K/min en una atmósfera de argón. Para la medición, la muestra se colocó en una varilla ranurada de Al2O3.
La muestra era una lámina delgada de Invar® 36 con un espesor de 25 μm. La muestra utilizada para la medición tenía una longitud de 24,6 mm y una anchura de 6 mm. Las herramientas para la preparación de la muestra se presentan en la figura 2.
Resultados de las mediciones
La dilatación térmica de la muestra de Invar® se muestra en la figura 3. Además, se calcularon los valores del coeficiente medio de expansión térmica (mCTE) para los rangos de temperatura de 25°C a 100°C, de 25°C a 200°C y de 25°C a 300°C. A temperaturas más altas, el mCTE aumenta a medida que disminuye el comportamiento anómalo del Invar®.
Resumen
La dilatación térmica de una muestra de película de Invar® se midió con el DIL 402 ExpedisSupreme . Como soporte de la delgada muestra se utilizó una varilla ranurada de Al2O3. Los resultados demuestran el bajo coeficiente de dilatación térmica que hace único a Invar®. Además, ponen de relieve la alta sensibilidad del DIL 402 ExpedisSupreme , que permite la medición precisa de materiales de tan baja dilatación.