پوشش های مهندسی اعمال شده روی قطعات با چه روش هایی مشخصه یابی می شوند؟ – بخش اول

روش های مشخصه یابی پوشش های اعمالی

امروزه مطالعه درباره خواص مواد بدون آگاهی از اطلاعات مربوط به ریزساختار آنها امکان پذیر نیست. از این رو، مشخصه یابی پوشش های تشکیل شده بر روی مواد مختلف به چندین روش صورت می گیرد. به طور کلی، مشخصه یابی پوشش شامل توپوگرافی سطح، خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی می­‌شود. در این بخش به بررسی روش های ارزیابی توپوگرافی سطحی پرداخته شده است.

ارزیابی های توپوگرافی پوشش های سطح

توپوگرافی سطح را به کمک میکروسکوپ های مختلفی می توان انجام داد که در ادامه به چند مورد از آنها اشاره شده است.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

جهت بررسی ویژگی های سطحی و توپوگرافی سطوح، معمولاً از روش های میکروسکوپی بهره گرفته می شود. استفاده از میکروسکوپ های الکترونی روبشی رایج ترین روش جهت بررسی توپوگرافی سطح است. دامنه بزرگنمایی این میکروسکوپ ها در حدود 5 تا 1000000 برابر است که با توجه به مقرون به صرفه بودن دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی، کاربردهای روز افزونی داشته است.

میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)

دستگاه FESEM اطلاعات توپوگرافیکی را در بزرگنمایی ۱۰ تا ۳۰۰۰۰۰ برابر، با عمق میدان بصری بی‌نهایت فراهم می‌کند. FESEM، در مقایسه با میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی قدیمی (SEM)، تصاویری واضح‌تر با رزولوشن ۱ تا ۰/۵ نانومتر فراهم می کند. اثرات الکترواستاتیکی منفی بر تصاویر FESEM کمتر از SEM است. همچنین FESEM ها در ولتاژهای پایین تر رزولوشن بیشتری نسبت به SEM ها دارند. شکل 2 تصاویر FE-SEM از آلیاژ تیتانیوم آندایز شده را نشان می‌دهد.

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

میکروسکوپ الکترونی عبوری از جمله میکروسکوپ های الکترونی است که در آن از پرتو الکترونی متمرکز شده برای تصویرسازی استفاده می شود. اساس کار این دستگاه عبور پرتو الکترونی از نمونه است. بنابراین، از این دستگاه فقط برای نمونه های با ضخامت کم می توان استفاده کرد. قدرت تفکیک به دست آمده در TEM بیشتر ازمیکروسکوپ SEM است. دقت SEM حداکثر 20 نانومتر است. بنابراین، برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد حفرات موجود در سطح پوشش با اندازه کوچک تر از 20 نانومتر، میکروسکوپ TEM  روش مناسب تری است. چنانچه ارزیابی به منظور دست یابی به تصاویر سه بعدی سطوح با کیفیت بالا باشد، میکروسکوپ SEM عملکرد بهتری خواهد داشت. دلیل این امر، تمرکز بیشتر پرتو الکترونی درمیکروسکوپ SEM نسبت به TEM است. شکل 3 تصویر TEM از حفرات لایه اکسیدی آلومینیوم آندایز شده و رسوبات تشکیل شده در آنها را نشان می‌دهد.

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

میکروسکوپ نیروی اتمی، تصاویری با رزولوشن اتمی از توپوگرافی سطح را نمایش می‌ دهد. به علاوه، AFM  قادر به تصویربرداری توپوگرافیک سطوح سه بعدی همچون سختی سطح، اندازه دانه ها و ارتفاع پستی بلندی ها است. شکل 4 تصویر AFM از زبری سطح بعد از انجام فرایند الکتروپولیش را نمایش می دهد.

آزمون پروفایلومتر نوری (OP)

پروفایلومتر یکی از ضروری ترین دستگاه ها در آزمایشگاه های لایه نازک است. با حرکت سوزن (tip) بر روی سطح و اندازه گیری پستی و بلندی می توان ضخامت لایه را تعیین کرد. همچنین میزان زبری سطح با این روش قابل تعیین است. پروفایلومتر قابلیت اندازه گیری پروفایل سطح در دو یا سه بعد با دقت ۵۰ نانومتر را دارا می‌­باشد. پروفایلومتر اپتیکی یک روش بر پایه ی تداخل غیر تماسی است. این دستگاه میزان زبری‌ سطح و ویژگی های ابعادی را در اختیار می‌ دهد.



دیدگاهتان را بنویسید