Introdução
A liga Invar®, também conhecida como Invar® ou genericamente como FeNi36, é uma liga de ferro-níquel com um teor de níquel de 35,4% e um coeficiente de expansão térmica muito baixo à temperatura ambiente (entre -20°C e 20°C, com um valor médio de cerca de 1,6-10-6/K). É um material estrutural indispensável para instrumentos e dispositivos de precisão.
Devido às excelentes propriedades das ligas Invar®, elas são usadas em vários campos, como medidores, large telescópios, peças de canhões de tubos de raios, fios centrais de cabos de longa distância, materiais de vedação de vidro, placas ultrafinas de liga Invar®, termostatos, sistemas de medição óptica e guias de ondas, tanques de navios de GNL, componentes de navios de GNL, torres de bombas, eletrônica de potência, peças aeroespaciais, componentes de navios e assim por diante.
A característica mais importante do Invar® é seu baixo coeficiente de expansão. Para acomodar vários ambientes de aplicação, o Invar® é fabricado em diferentes formatos. Embora o teste de amostras cilíndricas regulares seja simples, o teste de amostras de filme apresenta desafios exclusivos.
Como podemos testar com eficácia essas amostras de filme?
Nesta nota de aplicação, apresentamos um de nossos dilatômetros que permite a determinação de coeficientes de expansão térmica muito small e também explicamos como as medições são realizadas em filmes Invar®.
Histórico da liga Invar® de filme fino
No processo de produção e fabricação de telas, o processo de evaporação a vácuo é o elo principal que diferencia as telas OLED das telas LCD. A placa de máscara de metal é um consumível crucial no processo de evaporação de OLED. Devido à natureza do processo de produção de OLED, as máscaras de metal sofrem desgaste significativo, exigindo substituição regular. Essa substituição é um fator fundamental nos custos gerais de produção dos OLEDs.
Atualmente, a máscara de metal usada nos produtos AMOLED consiste principalmente em duas partes: uma placa de máscara aberta (Coarse Metal Mask, CMM) e uma placa de máscara de metal fina (Fine Metal Mask, FMM). A CMM é usada principalmente para a evaporação de materiais metálicos, enquanto a FMM, uma máscara metálica de alta precisão, é usada principalmente para a evaporação de materiais orgânicos emissores de luz. Especialistas do setor estimam que a demanda anual por CMM e FMM somente na China excede 1 bilhão de euros.
As CMMs são feitas de material Invar®36 com uma espessura de 40 μm a 200 μm e são usadas principalmente para a deposição de vapor de materiais permeáveis e condutores em câmaras para deposição de vapor.
Os FMMs são feitos de material Invar®36 com uma espessura de 20 μm a 30 μm e são usados principalmente para a deposição de vapor de materiais OLED em câmaras para deposição de vapor.
Equipamento de medição de expansão térmica
A medição foi realizada com o DIL 402 ExpedisSupreme . O dilatador foi equipado com um forno de aço e um coletor de amostras de SiO2, conforme ilustrado na figura 1.
Princípio de medição
A amostra é submetida a um procedimento específico de temperatura, durante o qual é aplicada uma carga estática. A dimensão da amostra na direção do teste é então medida em relação à temperatura ou ao tempo.
Condições de medição e preparação de amostras
A amostra foi aquecida da temperatura ambiente até 300°C a uma taxa de aquecimento de 5 K/min em uma atmosfera de argônio. Para a medição, a amostra foi colocada em uma haste com fenda feita de Al2O3.
A amostra era uma folha fina de Invar® 36 com uma espessura de 25 μm. A amostra usada para a medição tinha um comprimento de 24,6 mm e uma largura de 6 mm. As ferramentas para a preparação da amostra são apresentadas na figura 2.
Resultados da medição
A expansão térmica da amostra Invar® é exibida na figura 3. Além disso, os valores do coeficiente médio de expansão térmica (mCTE) foram calculados para as faixas de temperatura de 25°C a 100°C, 25°C a 200°C e 25°C a 300°C. Na faixa de temperatura de até 200°C, a amostra apresenta os baixos valores de mCTE esperados para o Invar.® Em temperaturas mais altas, o mCTE aumenta à medida que o comportamento anômalo do Invar diminui.
Resumo
A expansão térmica de uma amostra de filme Invar® foi medida com o DIL 402 ExpedisSupreme . Como suporte para a amostra fina, foi usada uma haste com fenda feita de Al2O3. Os resultados demonstram o baixo coeficiente de expansão térmica que torna o Invar® único. Além disso, eles destacam a alta sensibilidade do DIL 402 ExpedisSupreme , que permite a medição precisa desses materiais de baixa expansão.