Johdanto
Invar®-seos, joka tunnetaan myös nimellä Invar® tai yleisesti nimellä FeNi36, on rauta-nikkeliseos, jonka nikkelipitoisuus on 35,4 % ja jonka lämpölaajenemiskerroin on erittäin alhainen huoneenlämmössä (-20 °C:n ja 20 °C:n välillä, keskiarvo on noin 1,6-10-6/K). Se on välttämätön rakennemateriaali tarkkuuskojeissa ja -laitteissa.
Invar®-seosten erinomaisten ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään eri aloilla, kuten mittalaitteissa, large teleskoopeissa, sädeputkitykin osissa, pitkän matkan kaapeleiden ydinjohdoissa, lasitiivisteissä, erittäin ohuissa Invar®-seoslevyissä, termostaateissa, optisissa mittausjärjestelmissä ja aaltojohtimissa, nesteytetyn maakaasun laivasäiliöissä, nesteytetyn maakaasun laivojen komponenteissa, pumpputorneissa, tehoelektroniikassa, lentokoneen osissa, laivojen komponenteissa ja niin edelleen.
Invar®:n tärkein ominaisuus on sen alhainen laajenemiskerroin. Invar® valmistetaan erilaisiin muotoihin, jotta se soveltuu erilaisiin käyttöympäristöihin. Tavallisten sylinterimäisten näytteiden testaaminen on suoraviivaista, mutta kalvomuotoisten näytteiden testaamiseen liittyy ainutlaatuisia haasteita.
Miten voimme testata tehokkaasti näitä filminäytteitä?
Tässä sovellusohjeessa esittelemme yhden dilatometrimme, joka mahdollistaa hyvin small lämpölaajenemiskertoimien määrittämisen, ja kerromme myös, miten mittaukset tehdään Invar®-kalvoille.
Ohutkalvo Invar® Alloy Taustaa
Näytön tuotanto- ja valmistusprosessissa tyhjiöhaihdutusprosessi on keskeinen tekijä, joka erottaa OLED-näytöt LCD-näytöistä. Metallimaskilevy on OLED-haihdutusprosessin keskeinen kulutushyödyke. OLED-tuotantoprosessin luonteen vuoksi metallilevyt kuluvat huomattavasti, ja ne on vaihdettava säännöllisesti. Tämä vaihto on keskeinen tekijä OLED-näyttöjen kokonaistuotantokustannuksissa.
Tällä hetkellä AMOLED-tuotteissa käytettävä metallimaski koostuu pääasiassa kahdesta osasta - avoimesta maskilevystä (Coarse Metal Mask, CMM) ja hienosta metallimaskilevystä (Fine Metal Mask, FMM). CMM-levyä käytetään pääasiassa metallimateriaalien haihduttamiseen, kun taas FMM-levyä, joka on erittäin tarkka metallimaski, käytetään pääasiassa orgaanisten valoa säteilevien materiaalien haihduttamiseen. Alan sisäpiiriläiset arvioivat, että CMM:n ja FMM:n vuotuinen kysyntä pelkästään Kiinassa on yli miljardi euroa.
CMM:t on valmistettu Invar®36-materiaalista, jonka paksuus on 40 μm-200 μm, ja niitä käytetään pääasiassa läpäisevien ja johtavien materiaalien höyrystämiseen höyrystyskammioissa.
FMM:t on valmistettu Invar®36-materiaalista, jonka paksuus on 20-30 μm, ja niitä käytetään pääasiassa OLED-materiaalien höyrystämiseen höyrystyskammioissa.
Lämpölaajenemisen mittauslaitteet
Mittaus suoritettiin DIL 402 Expedis®Supreme . Laimennuslaite oli varustettu teräsuunilla ja SiO2-näytteenottimella; kuva 1.
Mittausperiaate
Näytteeseen kohdistetaan tietty lämpötilamenettely, jonka aikana siihen kohdistetaan staattinen kuormitus. Tämän jälkeen mitataan näytteen mitat testisuunnassa lämpötilan tai ajan suhteen.
Mittausolosuhteet ja näytteen valmistelu
Näyte kuumennettiin lämpötilasta 300 °C:een lämmitysnopeudella 5 K/min argonilmakehässä. Mittausta varten näyte asetettiin Al2O3:sta valmistettuun uritettuun tankoon.
Näyte oli ohut Invar® 36 -levy, jonka paksuus oli 25 μm. Mittauksessa käytetyn näytteen pituus oli 24,6 mm ja leveys 6 mm. Näytteen valmistuksessa käytettävät välineet on esitetty kuvassa 2.
Mittaustulokset
Invar®-näytteen lämpölaajeneminen on esitetty kuvassa 3. Lisäksi laskettiin keskimääräisen lämpölaajenemiskertoimen (mCTE) arvot lämpötila-alueille 25 °C-100 °C, 25 °C-200 °C ja 25 °C-300 °C. Lisäksi laskettiin lämpölaajenemiskertoimen keskiarvo (mCTE). Lämpötila-alueella 200 °C:seen asti näytteellä on matalat mCTE-arvot, joita Invarilta odotetaan.® Korkeammissa lämpötiloissa mCTE kasvaa, kun Invarin poikkeava käyttäytyminen vähenee.
Yhteenveto
Invar®-kalvonäytteen lämpölaajeneminen mitattiin DIL 402 Expedis®Supreme . Ohuen näytteen tukena käytettiin Al2O3:sta valmistettua uritettua tankoa. Tulokset osoittavat, että Invar®-kalvon alhainen lämpölaajenemiskerroin tekee siitä ainutlaatuisen. Lisäksi ne korostavat DIL 402 Expedis®Supreme -mittarin suurta herkkyyttä, joka mahdollistaa näin pienen laajenemiskertoimen omaavien materiaalien tarkan mittaamisen.