Misurazione dei nanometri Rivestimenti PVD sottili

La deposizione fisica da vapore (PVD) è una tecnologia comunemente utilizzata per applicare sottili pellicole di materiali alle superfici.

Questi rivestimenti offrono numerosi vantaggi: maggiore resistenza all'usura, alla corrosione e al calore, maggiore durezza, migliore estetica, solo per citarne alcuni. Il processo comporta la vaporizzazione di un materiale solido nel vuoto, seguita dalla deposizione di questo vapore sulla superficie del substrato. I substrati possono includere metalli, plastica, vetro, ceramica, ecc. Esistono due metodi principali: sputtering ed evaporazione. Con lo sputtering, gli ioni ad alta energia bombardano ed espellono il materiale target, che poi si deposita sul substrato formando una pellicola sottile. L'evaporazione funziona in modo simile. Il materiale target viene evaporato nel vuoto, facendo sì che le particelle viaggino e si condensino sul substrato.

Il PVD è estremamente versatile. La tecnica può essere utilizzata con un vasto numero di materiali sia organici che inorganici e può in molti casi fornire rivestimenti più duri e resistenti alla corrosione rispetto ai tradizionali processi di elettrodeposizione. Pertanto, molti settori, tra cui quello automobilistico, aerospaziale, elettronico e dei dispositivi medici, si affidano al PVD. Come per qualsiasi tipo di rivestimento, è fondamentale che lo spessore della deposizione venga monitorato per garantire che vengano ottenuti tutti i vantaggi del rivestimento riducendo al minimo la quantità di spreco di materiale. Specifiche come AMS 2444A delineano questi vantaggi e forniscono indicazioni su come ottenere le proprietà desiderate dai rivestimenti PVD.

La norma AMS 2444A fornisce le specifiche per il rivestimento in nitruro di titanio su parti metalliche applicato mediante PVD. Il rivestimento è suddiviso in tre classi in base allo spessore: 1.27-3.81 µm di spessore, 2.54-6.10 µm di spessore e 6.35-12.70 µm di spessore. Ogni classe offre proprietà uniche relative ad attrito e lubrificazione, resistenza all'usura, aspetto, ecc. Depositi insufficienti o eccessivi di materiali target possono causare la mancanza delle qualità desiderate delle parti rivestite e possono persino causare problemi come sfaldamento e riduzione della durata. È quindi fondamentale monitorare attentamente lo spessore di deposito.

La tecnologia XRF fornisce un metodo rapido e non distruttivo per analizzare lo spessore del rivestimento PVD. Ogni unità Bowman è in grado di misurare fino a 5 strati di spessore simultaneamente. Inoltre, le applicazioni di rivestimento PVD richiedono comunemente spessori di rivestimento a livello nanometrico per ottenere l'imbracatura/protezione desiderata evitando al contempo di sprecare materiale costoso. Gli strumenti XRF della generazione precedente si basavano su un rilevatore proporzionale riempito di gas, che non fornisce letture affidabili e accurate per rivestimenti sottili e rivestimenti di materiali a bassa energia come Al o Ti. Tutti i Bowman XRF sono dotati di rilevatori di deriva al silicio (SDD) allo stato solido per misurare con precisione il PVD. Gli ultimi sviluppi dei rilevatori SDD (Silicon Drift Detector) offrono la migliore risoluzione, il livello di rumore più basso (rapporto S/N più elevato) e i tempi di test più brevi, fornendo al contempo risultati accurati e affidabili.

Per saperne di più su come utilizzare la fluorescenza a raggi X per monitorare lo spessore del rivestimento PVD, leggi il nostro ultimo bollettino applicativo!