ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие методы определения механической прочности из "Химические методы получения тонких прозрачных пленок" Прочность закрепления пленок на поверхности изделий и их твердость определяют возможность их практического использования. [c.79] Необходимо отметить, что пленки могут быть мягкими, но достаточно прочно закрепленными на поверхности подложки (например, слои алюминия на стекле) или наоборот, они могут быть твердыми, но с малой адгезией к стеклу или другому материалу. В первом случае при попытке снять слой алюминия нарушается качество поверхности стекла, а во втором случае пленки легко удаляются без повреждения поверхности основного материала (некоторые покрытия из органических полимеров). [c.80] Прозрачные интерференционные пленки на поверхности оптических деталей, или защитные —на изделиях из гигроскопичных кристаллов или полупроводниковых материалов настолько тонки, что разграничить определение твердости пленки и прочности ее сцепления с поверхностью изделия часто не представляется возможным. Поэтому эти два свойства пленок нередко объединяются одним термином — механическая прочность. [c.80] Поскольку твердость не является строго определенной физической величиной, она не имеет и размерности. При испытаниях твердости различными методами, устанавливаются в каждом случае свои единицы измерения, сопоставимые друг с другом только чисто опытным путем. Для определения механической прочности тонких диэлектрических и. металлических пленок чаще всего применяют склерометрический метод и метод истирания. [c.80] Наиболее подходящими методами определения механической прочности тонких диэлектрических пленок являются те, которые основаны на определении прочгности пленок к истиранию. Это ближе к реальным условиям, как изготовления разнообразных из- делий с тонкими покрытиями, так и их эксп уатации. [c.81] Одним из вариантов метода определения сопротивляемости Тонких пленок истиранию является метод Паккера [251]. Автор предлагает определять сопротивление пленок истирающему действию абразивных материалов, например сухого порошка MgFa, просеянного через сито с определенным размером отверстий. Мерой устойчивости служит число оборотов вращения истирающей подушечки, которое выдерживает покрытие до появления на нем царапины. Метод пригоден для пленок различной толщины и твердости. [c.83] Прочность окисных просветляющих пленок может быть также определена путем равномерного передвижения образца стекла под неподвижно закрепленным стальным шариком диаметром 1 мм при определенной нагрузке. Мера прочности пленок — нагрузка на шарик, приводящая к появлению царапины определенной ширины или ширина царапины при заданной нагрузке [1]. Чем больше нагрузка и чем уже образующаяся царапина, тем прочнее покрытие. [c.83] Прочность сцепления пленок с поверхностью стекла, кристаллов, полупроводниковых и других материалов зависит в основном от химической природы материала изделия, исходного пленкообразующего вещества и окончательно сформировавшейся пленки. Не менее важны температура как поверхности изделия, на которое наносится покрытие в процессе его образования, так и последующей термообработки, а также структура поверхности. При химических методах получения пленок из растворов гидролизующихся соединений существенное влияние на прочность закрепления пленок оказывают относительная влажность и температура помещения. [c.84] Наибольшая адгезия пленок к поверхности стекла при химических методах из растворов или из парообразной фазы наблюдается в том случае, если пленкообразующие вещества имеют в своем составе функциональные группы — ОН, С1, ЫНа, ОС2Н5 и другие, — что обусловливает возможность закрепления поверхностных пленок за счет образующихся химических связей. [c.84] Легче всега такие связи осуществляются при образований пленок на поверхности силикатных стекол. Тонкий поверхностный слой, образующийся всегда в результате взаимодействия стекла с водяными парами, зависит от химического состава стекла и может достигать 10—60 А. При содержании в стекле 70% кремнезема такой слой легко образуется при полировке и промывке водой. Поверхностная пленка, несмотря на незначительную толщину, имеет большое значение в последующих процессах обработки деталей, так как защищает стекло от дальнейшего разрушения и обусловливает прочность адгезии окисных пленок. Так, например, наличие поверхностного слоя иного состава, чем вся масса стёкла, значительно влияет на прочность и качество серебряных слоев, получаемых восстановлением солей серебра, а также сернистых и селенистых фоточувствительиых слоев и так называемых черных зеркал , получаемых непосредственно на стекле. [c.84] Нами была изучена прочность пленок окислов различных элементов к истиранию. Непрочные пленки стираются уже через 50— 100 оборотов стекла наиболее прочные выдерживают от 3000 до 5000 и более оборотов. Такие пленки можно протирать и промывать органическими растворителями, не боясь их повредить. [c.85] Таким образом, очевидно, что повышение температуры прогрева пленок возможно лишь -до определенного предела, зависящего от природы вещества пленки и ее структуры. Выше оптимальной температуры прогрева пленок сцепление их с поверхностью стекла нарушается, появляются мелкие трещинки и начинается отслаивание. Это явление наиболее отчетливо проявляется у пленок, склонных к кристаллизации. Например, рентгеноструктурный анализ пленок ТЮг, полученных гидролизом Ti(O 2Hs)4 [252], показал появление кристаллов анатаза после прогрева пленок при 300—350° С. При прогреве препаратов Ti02, полученных аналогичным способом, до 300—600° С обнаружено постепенное увеличение плотности и превращение анатаза в рутил [253, 254]. Заметное спекание TiOa наблюдается лишь при температуре прогрева не ниже 1050° С. Интересно отметить, что пленки ЗЮг, полученные из спиртовых растворов vSi(O 2H5)4, значительно более устойчивы к механическим воздействиям и более прочно сцепляются с поверхностью стекла. Рентгеноструктурным анализом пленок ЗЮг, прогретых до 1000° С, кристаллической структуры не обнаружено. [c.86] При химических методах получения окисных пленок с повышением температуры происходит как более полное разложение пленкообразующих соединений, так и более полная дегидратация. При подогреве поверхности обрабатываемой детали до 40—50° С заметно повышается прочность пленок. Экспериментальные данные (см. табл. 16) подтверждают это на примере пленок ШОз. [c.87] Сцепление пленок с поверхностью обрабатываемых изделий в значительной мере определяется их толщиной при определенной толщине, вследствие возникающих натяжений, становится возможным растрескивание и отслаивание пленок. Это особенно отчетливо проявляется при формировании пленок на поверхности материалов, линейный коэффициент термического расширения которых резко отличен от такового для материала пленки. Например, плохо сцепляются и легко растрескиваются пленки ЗЮг, Т102 и окислов некоторых других элементов на поверхности органических стекол. Коэффициент термического расширения органического стекла из нолиметилметакрилата при 20—50° С а 10 тогда как у Т102 и 3102 а 10- . [c.87] Повышение прочности сцепления с поверхностью гигроскопичных силикатных стекол может быть достигнуто кислотно-парафиновой или кислотно-восковой защитой [46], а также кремнеземновосковой защитой [47, 48]. Кроме того, повысить прочность закрепления пленок возможно также путем предварительного нанесения на поверхность химически неустойчивых стекол каких-либо слоев. [c.89] Таким образом, прочность сцепления пленок с поверхностью обрабатываемых изделий определяется 1) природой поверхности материала, на который наносится пленка 2) натяжениями, которые возникают при формировании пленок 3) фазовыми превращениями, происходящими при термообработке пленок и приводящими к кристаллизации или к изменению уТипа кристаллических структур. [c.91] Химическая устойчивость тонких прозрачных пленок определяется способностью их противостоять разрушающему действию воды, водяных паров и разнообразных химических реагентов. [c.91] Вернуться к основной статье