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氣相沉積薄膜與基體附著力劃痕試驗(yàn)儀是一種用于測(cè)量薄膜與基體之間附著力的專業(yè)設(shè)備。以下是對(duì)該試驗(yàn)儀的詳細(xì)介紹：
一、基本原理
氣相沉積薄膜與基體附著力劃痕試驗(yàn)儀通過在涂覆了薄膜的材料表面施加一定的機(jī)械壓力，造成劃痕，從而觀察薄膜在各個(gè)層次下的脫離行為。通過對(duì)劃痕的觀察和分析，可以得到薄膜的附著力值，進(jìn)而評(píng)估其性能。薄膜的附著力不僅影響其在基體表面的穩(wěn)定性，還決定了其在使用過程中性能的優(yōu)劣。
二、主要組成部件
該試驗(yàn)儀主要由以下部件組成：
壓頭連續(xù)加載電機(jī)：用于施加精確的力量，以測(cè)試不同條件下的薄膜附著力。
聲發(fā)射探頭：探測(cè)劃痕產(chǎn)生的聲發(fā)射強(qiáng)度并輸入微機(jī)，用于分析劃痕過程中的力學(xué)變化。
洛氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)壓頭：通常由硬質(zhì)材料制成，如金剛石，用于在樣品表面進(jìn)行劃痕。
試樣臺(tái)：用于固定樣品，確保測(cè)試過程中的穩(wěn)定性。
位移電機(jī)：用以勻速沿水平方向拖動(dòng)試樣臺(tái)，實(shí)現(xiàn)劃痕的連續(xù)進(jìn)行。
切向摩擦力傳感器：連續(xù)檢測(cè)壓頭與薄膜之間的摩擦力并輸入微機(jī)，用于分析摩擦力對(duì)劃痕過程的影響。
加載壓力傳感器：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄加載在壓頭上的壓力值。
光學(xué)顯微鏡：高清成像系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)拍攝劃痕過程，并對(duì)劃痕后的薄膜進(jìn)行觀察和分析。
數(shù)據(jù)處理軟件：對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理和分析，生成詳細(xì)的報(bào)告，直觀地呈現(xiàn)測(cè)試結(jié)果。
三、技術(shù)參數(shù)
控制系統(tǒng)：PLC+Windows系統(tǒng)，提供穩(wěn)定可靠的控制環(huán)境。
操作界面：彩色觸摸屏15寸，嵌入式工業(yè)電腦，操作簡(jiǎn)便直觀。
樣品尺寸：長(zhǎng)方體：長(zhǎng)40～50mm，寬30～45mm，高6～20mm；或圓柱體φ(40～45)mm×(6～20)mm。
樣品要求：試樣在溫度(20±5)℃和相對(duì)濕度(50±10)%RH的條件下至少放置8h，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
壓頭規(guī)格：按GB/T 2848規(guī)定的條件選擇金剛石壓頭（頂角120°，頂端半徑R在200μm±5μm范圍內(nèi)），并在不小于40倍的顯微鏡下檢測(cè)壓頭，確認(rèn)其頂端是光滑潔凈的球面后方可使用。
劃痕速度：(10±1)mm/min，可在觸摸屏上任意設(shè)置。
加載速率：對(duì)硬質(zhì)薄膜為(20～40)N/min；對(duì)非硬質(zhì)薄膜為(5～10)N/min。
精度：0.03N，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
電機(jī)：伺服電機(jī)86型+驅(qū)動(dòng)器，提供穩(wěn)定的動(dòng)力輸出。
運(yùn)動(dòng)模式：絲桿+導(dǎo)軌，精度0.001mm，確保測(cè)試過程中的高精度運(yùn)動(dòng)。
測(cè)試高度范圍：0-100mm，滿足不同樣品的測(cè)試需求。
測(cè)試模式：往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，可單線運(yùn)動(dòng)，工業(yè)電腦觸摸屏上設(shè)置，靈活方便。
運(yùn)動(dòng)范圍：Y距離0-900mm，Y距離0-540mm，確保測(cè)試過程中的充分運(yùn)動(dòng)。
用電：220V，120W，20A，50hz，符合一般實(shí)驗(yàn)室用電要求。
外形尺寸：約1000mm600640mm，便于在實(shí)驗(yàn)室中安裝和使用。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
氣相沉積薄膜與基體附著力劃痕試驗(yàn)儀廣泛應(yīng)用于電子器件、光學(xué)器件及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等應(yīng)用中，對(duì)于確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能具有重要意義。通過對(duì)薄膜附著力的評(píng)估，科研人員可以優(yōu)化沉積工藝、選擇適宜的材料，從而提高產(chǎn)品的整體效果和使用壽命。
五、操作步驟
進(jìn)行氣相沉積薄膜與基體附著力劃痕試驗(yàn)時(shí)，一般遵循以下操作步驟：
樣品準(zhǔn)備：將氣相沉積的薄膜樣品固定在試驗(yàn)臺(tái)上，確保表面平整且清潔。
調(diào)整施力裝置：根據(jù)需要測(cè)試的薄膜類型和所需的力量進(jìn)行設(shè)置，確保施力均勻。
進(jìn)行劃痕測(cè)試：?jiǎn)?dòng)施力裝置，使劃痕頭在樣品表面上進(jìn)行劃痕?？梢酝ㄟ^調(diào)整速度和力度來試驗(yàn)不同的條件。
觀察與記錄：使用成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)劃痕過程，記錄劃痕的寬度、深度等參數(shù)。通過精確的測(cè)試儀器和方法，可以獲得豐富的材料數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
