Способ неразрушающего контроля качества адгезии пленочного покрытия к подложке

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля адгезии пленочного покрытия к подложке, в которых в качестве воздействующей нагрузки используют лазерное излучение Целью изобретения является увеличение производительности и уменьшение стоимости контроля путем сниженияэнергозатрат. На пленочное покрытие контролируемого изделия и-эталонного образца воздействуют одинаковыми импульсами лазерного излучения с длительностью, не позволяющей отслаивать пленочное покрытие, и плотностью потока мощности , обеспечивающей температуру, не превышающую температуры плавления материала пленочного покрытия. О качестве адгезии пленочного покрытия к подложке судят по отношению площади участков пленочного покрытия, температура которых больше температуры пленочного покрытия эталонного образца , к площади всего покрытия контролируемого изделия. 1 табл. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSЛИН

„„SU„„1732238 А 1 (1)5 С 01 N 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 лазерное излучение. Целью изобретения является увеличение производи- . тельности и уменьшение стоимости контроля путем снижения энергозатрат.

На пленочное покрытие контролируемого изделия и-эталонного образца воздействуют одинаковыми импульсами лазерного излучения с длительностью, не позволяющей отслаивать пленочное покрытие, и плотностью потока мощности, обеспечивающей температуру, не превышающую температуры плавления материала пленочного покрытия. О icaчестве адгезии пленочного покрытия к подложке судят по отношению площади участков пленочного покрытия, температура которых больше температуры пленочного покрытия эталонного o6- . .разца, к площади всего покрытия контролируемого изделия. 1 табл. и определяют прочность сцепления по соотношению площадей нарушенных и ненарушенных участков.

Недостатками известных способов

R8JlRl0TcR неизбежность разрушения испытуемых образцов, применение воздействующего излучения большой мощности, что приводит к большим энергетическим затратам, загрязнение окружающей среды вследствйе испарения материала пленочного покрытия.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР..,1 (21) 4767855/28 (22) 26.10.89 (46) 07.05.92. Бюл. и 17 (71) Институт физики АН КиргССР .(72) Э.С.Чокоев, М.Н.Юнусов, О.Т.Абдылдаев и Т.К.Эстебесов (53) б20.179.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1229656,. кл. G 01 и 19/04, 1984.

Авторское .свидетельство СССР

И 1280498, кл. G 01 N 19/04, 1985. (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАОЦЕГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА АДГЕЗИИ ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ

К ПОДЛОЖКЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля адгезии пленочного покрытия к подложке, в которых в качестве воздействующей нагрузки используют

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля адгезии материала пленочного покрытия к подложке, в которых в ка" честве воздействующей нагрузки исполь:зуется лазерное излучение,.

Известен способ определения адгезии пленочного материала путем воздействия лазерного излучения .со стороны покрытия.

Наиболее близким техническим решением является способ определения прочности .сцепления покрытия с подложкой, по которому на соединение воз" действуют лазерным импульсом до нарушения сцепления покрытия с подлОжкой

Цель изобретения - увеличение производительности и уменьшение стоимости контроля путем снижения энергозатрат.

1732238

ro покрытия

Т сТ 51 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Фс где Т - температура, необходимая для регистрации;

Т - температура плавления матери;

Oh ала пленочного покрытия ° .

Заданный режим обеспечивает макси-,SS

1 мал ьную с корост ь теплоот вода в точках с адгезией, приближенной к идеальной. Локальное значение скорости

Способ неразрушающего контроля ка" чества адгезии пленочного покрытия к подложке, заключающийся в том., что воздействуют на пленочное покрытие лазерным излучением, плотность пото.ка мощности которого выбирают иэ условия неразрушения материала пленочного. покрытия, и определяют параметр, Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля адгезии пленочного покрытия к подложке, включающем воздействие импульсов лазерно" го излучения со стороны пленочного покрытия и последующего контроля адгезии по площадям участков, воздействуют на пленочное покрытие импульсом лазерного излучения с равномерным поперечным распределением интенсивности, длительностью, определяемой по формуле

Л

Л (1)

4 PZC2 а2 где р и pz - соответственно удельная . плотность материала пленочного покрытия и подложки, кг/мз; 20

С и С2 - соответственно теплоемкость материала пленочного покрытия и подложки, Дж/кг !(;

h — толщина пленбчного покрытия,- м; 25 а — температуропроводность ма2 териала подложки, м /с, г а затем после воздействия импульса лазерного излучения сравнивают площадь участков с большей температурой, чем номинальная температура пленочного покрытия, с площадью всего покрытия.

Сущность способа заключается в следующем.

На подложку наносят пленку. Затем 3S на нее со стороны покрытия воздействуют лазерным импульсом с равномерным поперечным распределением интенсивности при этом около 903 тепловой

У 4Q энергии концентрируется в материале пленки. Оптимальный режим облучения выбирают иэ следующих условий::зна" чение длительности импульса определя", ется по формуле (1), плотность потока мощности должна обеспечивать температуру нагрева, не превышающую температуру плавления материала пленочнотеплоотвода зависит от степени теплового контакта на границе раздела материалов пленочного покрытия и подложки, который, в свою очередь, зависит от адгезии в данной точке. Таким образом, участки с плохой адгеэией остывают медленнее и температура в них больше, чем на участках с хоро шей адгезией, Сразу после воздействия импульса на пленочное покрытие регистрируют распределение температу.ры на его поверхности путем фоторегистрации по тепловому инфракрасному излучению. Затем сравнивают температуру участков покрытия и этим выявляют участки с плохой. адгезией. Величину адгезии оценивают по соотношению площадей с максимальной температурой к общей площади покрытия.

Пример. В качестве образцов берут медные пленочные покрытия толщиной 100 нм, нанесенные на кварцевые подложки путем термического напыления в вакууме. Перед напылением на определенных участках подложки нанесены вещества, препятствующие созданию хорошей адгеэии. Рассчитанная по формуле (1) длительность импульса ч0 нс, На образцы воздействуют им-.. пульсами излучения рубинового лазера длиной волны 0,69 мкм, Диаметр зоны облучения 2 см. Длительность импульса регистрируется путем варьирования времени задержки включения добротнос- . ти. Плотность потока мощности на по.верхности покрытия 50i10 -20" 106 Вт/смг

Ъ )

Распределение температуры регистриру- ется фотокамерой через электронно-:. оптической преобразователь.

Результаты полученных данных сведены в таблицу.

Предлагаемый способ позволяет за счет нераэрушающего контроля использовать более полно контролируемый материал и сократить выброс продуктов испарения пленочного покрытия в окружающую среду.,цлитель- Т „ /Тл ц Наличие регистра"

МЙKÑ ность,нс . ции температур и. контроля алгезии

Нет регистрации

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

«11»

Слабая регистрация

Наличие повреждений

Слабая .регистрация

0,5

0,6

0 7

II»

Хорошая регистрация и контроль

0,8

0,9

0,5

0,6

0,7

0,8

0 9

1 0.0

1 00

1 0 0

ll

« t l»

Нет регистрации

« I 1»

« t l»

«11»

Отслаивание покрытия

Составитель Е.Булеков

Техред 0,Олийнык Корректор M. Самборская

Редактор О. Головач

Заказ 1578

Тираж

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 1732238 6 по которому судят о качестве .адгезии., ного покрытия и по11ложки отличающийся тем, что, к -/мз °

1 с целью увеличения производительнос- C и С - соответственно. теплоемкосz ти и уменьшения стоимости контроля ти материалов пленочного путем снижения энергозатрат, исполь- покрытия и подложки

5 зуют эталонный образец, воздействуют. /1ж на него лазерным излучением и измеря- кг К ют температуру пленочного покрытия íà h — толщина пленочного покрыконтролируемом изделии и эталонном тия м

Ф 1 образце, воздействие на эталонный об- а — температуропроводность маразец и контролируемое изделие осуй териала подложки, м2/с; ществляют с одной и той же плотностью а в качестве параметра определяют мощности импульсами, длительность и отношение площади участков пленочндкоторых вйбирают из условия го покрытия, температура которых боль 1н р, С1 h ше температуры пленОчнОгО ПОкрытия

9t а эталонного обра зца, к площади всего где п, и О " соответственно удельные покрытиЯ контРолиРУемого иЗДел Я.

9,, плотности материалов пленочю