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Proprietà di adesione del rivestimento d'oro su un substrato di cristallo di quarzo

Proprietà di adesione del rivestimento in oro

su substrato di cristallo di quarzo

Preparato da

DUANJIE LI, Dottore di ricerca

INTRODUZIONE

La microbilancia a cristallo di quarzo (QCM) è un sensore di massa estremamente sensibile in grado di effettuare misure precise di piccole masse nell'ordine dei nanogrammi. Il QCM misura la variazione di massa sulla superficie rilevando le variazioni della frequenza di risonanza del cristallo di quarzo con due elettrodi applicati su ciascun lato della piastra. La capacità di misurare pesi estremamente ridotti lo rende un componente chiave in una varietà di strumenti di ricerca e industriali per rilevare e monitorare la variazione di massa, l'adsorbimento, la densità, la corrosione, ecc.

IMPORTANZA DELLO SCRATCH TEST PER IL QCM

Essendo un dispositivo estremamente preciso, il QCM misura la variazione di massa fino a 0,1 nanogrammi. Qualsiasi perdita di massa o delaminazione degli elettrodi sulla piastra di quarzo sarà rilevata dal cristallo di quarzo e causerà errori di misura significativi. Di conseguenza, la qualità intrinseca del rivestimento dell'elettrodo e l'integrità interfacciale del sistema rivestimento/substrato svolgono un ruolo essenziale nell'esecuzione di misure di massa accurate e ripetibili. Il test Micro scratch è una misura comparativa ampiamente utilizzata per valutare la coesione relativa o le proprietà di adesione dei rivestimenti in base al confronto dei carichi critici in corrispondenza dei quali si verificano i cedimenti. Si tratta di uno strumento superiore per un controllo di qualità affidabile dei QCM.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione, il NANOVEA Collaudatore meccanico, in modalità Micro Scratch, viene utilizzato per valutare la forza coesiva e adesiva del rivestimento in oro sul substrato di quarzo di un campione QCM. Vorremmo mostrare la capacità del NANOVEA Tester meccanico per l'esecuzione di prove di micrograffio su un campione delicato con elevata precisione e ripetibilità.

NANOVEA

PB1000

CONDIZIONI DI PROVA

Il NANOVEA Il tester meccanico PB1000 è stato utilizzato per eseguire i test di micrograffiatura su un campione QCM utilizzando i parametri di prova riassunti di seguito. Sono stati eseguiti tre graffi per garantire la riproducibilità dei risultati.

TIPO DI CARICO: Progressivo

CARICO INIZIALE

0.01 N

CARICO FINALE

30 N

ATMOSFERA: Aria 24°C

VELOCITÀ DI SCORRIMENTO

2 mm/min

DISTANZA DI SCORRIMENTO

2 mm

RISULTATI E DISCUSSIONE

La traccia completa del micrograffio sul campione QCM è mostrata in FIGURA 1. I comportamenti di rottura a diversi carichi critici sono mostrati nella FIGURA 2., dove il carico critico, LC1 è definito come il carico al quale si verifica il primo segno di cedimento dell'adesivo nella traccia di graffio, LC2 è il carico dopo il quale si verificano cedimenti adesivi ripetitivi, e LC3 è il carico al quale il rivestimento viene completamente rimosso dal substrato. Si può osservare che la scheggiatura è minima a LC1 di 11,15 N, il primo segno di cedimento del rivestimento. 

Poiché il carico normale continua ad aumentare durante il test di micrograffio, si verificano cedimenti ripetitivi dell'adesivo dopo LC2 di 16,29 N. Quando LC3 di 19,09 N, il rivestimento si stacca completamente dal substrato di quarzo. Questi carichi critici possono essere utilizzati per confrontare quantitativamente la forza coesiva e adesiva del rivestimento e selezionare il candidato migliore per applicazioni mirate.

FIGURA 1: Traccia micrografica completa sul campione QCM.

FIGURA 2: Traccia micrograffio a diversi carichi critici.

FIGURA 3 L'evoluzione del coefficiente di attrito e della profondità può fornire maggiori informazioni sulla progressione dei cedimenti del rivestimento durante il test di micrograffio.

FIGURA 3: Evoluzione di COF e profondità durante il test di micrograffio.

CONCLUSIONE

In questo studio, abbiamo mostrato che il NANOVEA Mechanical Tester esegue test di micrograffio affidabili e accurati su un campione QCM. Applicando carichi linearmente crescenti in modo controllato e strettamente monitorato, la misura del graffio consente agli utenti di identificare il carico critico al quale si verifica il tipico cedimento del rivestimento coesivo e adesivo. Si tratta di uno strumento superiore per valutare e confrontare quantitativamente la qualità intrinseca del rivestimento e l'integrità interfacciale del sistema rivestimento/substrato per il QCM.

I moduli Nano, Micro o Macro del sistema NANOVEA Tutti i tester meccanici includono modalità di indentazione, graffiatura e usura conformi alle norme ISO e ASTM, offrendo la più ampia e semplice gamma di test disponibili in un unico sistema. NANOVEAè la soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà meccaniche di rivestimenti, film e substrati sottili o spessi, morbidi o duri, tra cui durezza, modulo di Young, tenacità alla frattura, adesione, resistenza all'usura e molte altre.

Inoltre, sono disponibili un profilatore 3D senza contatto e un modulo AFM opzionali per l'acquisizione di immagini 3D ad alta risoluzione di impronte, graffi e tracce di usura, oltre ad altre misure di superficie, come rugosità e deformazione.

PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE

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