多層膜の強さ

多層膜は大きく単層が厚いものと薄いもの構成されている違いがあります。塗装等の塗布方式や一般メッキは各層が1µm以上あり厚膜多層膜となります。メガネや光学レンズやスマートフォンに使われているUV、IR、AF膜は蒸着法式が多く薄膜多層膜になります。

切削工具の被膜はCVD、PVDによる硬質な薄膜多層膜が多くマルチレイヤーと呼ばれるものも作られています。このような膜の全体特性は従来の機械特性試験で確かめられ、膜厚等は通常切断した断面の分布を観察することで確かめられています。

最近はより高度の膜開発を目的として劣化特性を確認する場面が増えており、このような評価には各層単体の強さの特定をする要求が高まっています。時には各層の界面強さの特定や作成された膜質が設計と同じになっているかなどの評価の要求にもなっています。

多層膜の其々の膜の強さを特定するに表面からエッチングをかけてその深さポイントを計測する方法が考えられます。MSE試験法はエッチングに粒子エロージョンを使いエロージョン速度が即強さの尺度になる試験法でその分解能は最少10nm単位にもなります。仮に各層のエロージョン速度が明確であれば(材質違いの強さが明確なら)各層の厚さと強さを同時に得ることができます。ただ、これまでの実例から10層以上の多層膜や単層膜厚が50nmや同質の多層膜は不得意となりそうです。

多層膜の強さの評価事例

    • 基材との界面強度曲率表面の膜厚特定材料強度関係機械的強度特性の内部分布機械的強度特性の比較界面の変質・劣化界面関係膜厚関係透明膜の膜厚特定
    • 軟質薄膜・軟質材料

    メガネレンズ透明膜の強さ評価

    一般的に市販されているメガネレンズのコーティングされているものを評価しました。 弱い基材上の強い被膜でも、基材の影響を受けることなくコーティング単体の評価をすることができました。 目的 2種類の市販メガネレンズ表面多層コート内部の強さ分...

    • 材料強度関係機械的強度特性の内部分布機械的強度特性の比較脆性(靭性)内部分布脆性(靭性)比較脆性と強度のマッピング
    • 硬質薄膜・硬質材料

    2粒子試験でみる硬質薄膜と基材の特性

    2粒子試験でみる硬質薄膜と基材の特性 目的 条件の異なる2つの試験から、膜および、基材の特性を評価する。 サンプル サンプル名 製膜法 HV 基材 TiCN_1 ホロカソードアーク 3000~3500 超硬 合金 TiCN_2 ホロカソ...

    • 材料強度関係
    • 硬質薄膜・硬質材料

    CVD・PVD切削チップ膜及び基材の強さ評価

    2種類のCVD、4種類のPVD切削チップを評価した事例です。 最表面が弱く膜内部に強弱が分布する多層膜であることが可視化できました。 目的 深さ方向の強さ分布の特定 膜及び基材の強さの特定 膜厚の特定 サンプル 試験結果 多角アルミナ粒...