Inleiding
Invar®-legering, ook bekend als Invar® of algemeen als FeNi36, is een ijzer-nikkellegering met een nikkelgehalte van 35,4% en een zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt bij kamertemperatuur (tussen -20°C en 20°C, met een gemiddelde waarde van ongeveer 1,6-10-6/K). Het is een onmisbaar constructiemateriaal voor precisie-instrumenten en -apparaten.
Dankzij de uitstekende eigenschappen van Invar®-legeringen worden ze op verschillende gebieden gebruikt, zoals meetinstrumenten, large telescopen, onderdelen van straalbuizenkanonnen, kerndraden van langeafstandskabels, afdichtingsmaterialen van glas, ultradunne platen van Invar®-legering, thermostaten, optische meetsystemen en golfgeleiders, LNG-scheepstanks, onderdelen van LNG-schepen, pomptorens, vermogenselektronica, onderdelen voor de ruimtevaart, scheepsonderdelen enzovoort.
De belangrijkste eigenschap van Invar® is de lage uitzettingscoëfficiënt. Om geschikt te zijn voor verschillende toepassingsomgevingen, wordt Invar® gefabriceerd in verschillende vormen. Terwijl het testen van gewone cilindrische monsters eenvoudig is, biedt het testen van foliemonsters unieke uitdagingen.
Hoe kunnen we deze filmmonsters effectief testen?
In deze toepassingsnotitie presenteren we een van onze dilatometers waarmee de thermische uitzettingscoëfficiënten van zeer small kunnen worden bepaald en leggen we ook uit hoe metingen worden uitgevoerd op Invar®-folies.
Achtergrond dunne film Invar®-legering
In het productie- en fabricageproces van schermen is het vacuümverdampingsproces de belangrijkste schakel die OLED-schermen van LCD-schermen onderscheidt. De metalen maskerplaat is een cruciaal verbruiksartikel in het OLED verdampingsproces. Door de aard van het OLED productieproces ondervinden metalen maskers aanzienlijke slijtage, waardoor ze regelmatig moeten worden vervangen. Deze vervanging is een belangrijke factor in de totale productiekosten van OLED's.
Op dit moment bestaat het metaalmasker dat in AMOLED producten wordt gebruikt voornamelijk uit twee delen - een open maskerplaat (Coarse Metal Mask, CMM) en een fijne metalen maskerplaat (Fine Metal Mask, FMM). CMM wordt voornamelijk gebruikt voor de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van metalen materialen, terwijl FMM, een metaalmasker met hoge precisie, voornamelijk wordt gebruikt voor de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van organische lichtgevende materialen. Insiders uit de industrie schatten dat de jaarlijkse vraag naar CMM's en FMM's alleen al in China meer dan 1 miljard euro bedraagt.
CMM's zijn gemaakt van Invar®36 materiaal met een dikte van 40 μm tot 200 μm en worden voornamelijk gebruikt voor de dampdepositie van doorlaatbare en geleidende materialen in kamers voor dampdepositie.
FMM's zijn gemaakt van Invar®36 materiaal met een dikte van 20 μm tot 30 μm en worden voornamelijk gebruikt voor dampdepositie van OLED-materialen in kamers voor dampdepositie.
Apparatuur voor het meten van thermische uitzetting
De meting werd uitgevoerd met de DIL 402 Expedis® Supreme . Het dilatatieapparaat was uitgerust met een stalen oven en een SiO2 monsterhouder; afgebeeld in figuur 1.
Meetprincipe
Het proefstuk ondergaat een specifieke temperatuurprocedure, waarbij een statische belasting wordt uitgeoefend. De afmeting van het monster in de testrichting wordt dan gemeten in relatie tot de temperatuur of de tijd.
Meetomstandigheden en monstervoorbereiding
Het monster werd verwarmd van RT tot 300 °C met een verwarmingssnelheid van 5 K/min in een argonatmosfeer. Voor de meting werd het monster in een gegroefde staaf van Al2O3 geplaatst.
Het monster was een dunne plaat Invar® 36 met een dikte van 25 μm. Het monster dat voor de meting werd gebruikt, had een lengte van 24,6 mm en een breedte van 6 mm. De gereedschappen voor monstervoorbereiding zijn weergegeven in figuur 2.
Meetresultaten
De thermische uitzetting van het Invar® monster wordt weergegeven in figuur 3. Bovendien werden waarden voor de gemiddelde thermische uitzettingscoëfficiënt (mCTE) berekend voor de temperatuurbereiken 25°C tot 100°C, 25°C tot 200°C en 25°C tot 300°C. In het temperatuurbereik tot 200 °C vertoont het monster de lage mCTE-waarden die worden verwacht voor Invar.® Bij hogere temperaturen neemt de mCTE toe naarmate het afwijkende gedrag van Invar afneemt.
Samenvatting
De thermische uitzetting van een Invar® filmmonster werd gemeten met de DIL 402 Expedis® Supreme . Als ondersteuning voor het dunne monster werd een staaf met sleuven van Al2O3 gebruikt. De resultaten tonen de lage thermische uitzettingscoëfficiënt aan die Invar® uniek maakt. Bovendien benadrukken ze de hoge gevoeligheid van de DIL 402 Expedis® Supreme , die nauwkeurige metingen van dergelijke materialen met een lage uitzettingscoëfficiënt mogelijk maakt.