Quality Control of DLC Layers

Význam tématu

DLC povlaky (Diamond-Like Carbon) nacházejí široké uplatnění v průmyslu díky kombinaci vysoké tvrdosti, odolnosti vůči opotřebení a nízkého tření. Používají se například na nástrojích, součástech motorů, čtecích hlavách pevných disků, lékařských implantátech či v přesných hodinkách. Kontrola tloušťky a homogenity povlaku je klíčová pro zajištění požadovaných vlastností a spolehlivosti výrobků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je představit bezkontaktní, nedestruktivní metodu pro stanovení tloušťky DLC vrstev pomocí FT-IR mikroskopie v odrazovém módu. Studie porovnává běžnou „ball grinding“ destruktivní metodu s interferenční analýzou a demonstruje výhody rychlého měření na reálných technických součástech.

Použitá instrumentace

• FT-IR mikroskop LUMOS II (Bruker) s odrazovou optikou a motorizovanou XY hlídou
• Spektroskopický software OPUS s funkcí pro stanovení tloušťky vrstev

Použitá metodika

Vzorek se umístí na stolici mikroskopu bez další úpravy povrchu. Po zaostření IR paprsku se provede měření ve spektrálním odrazovém módu. Výsledkem je spektrum se sinusovým interferenčním průběhem popsaným odrazy v DLC vrstvě. Vzdálenosti mezi interferenčními maximy jsou přepočítány na hodnotu tloušťky povlaku, přičemž se využívá známá hodnota refrakčního indexu (n = 2,41).

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda je nedestruktivní, rychlá a nevyžaduje speciální přípravu vzorku
• Měření lze provádět i na nerovných nebo tvarově komplikovaných dílech (např. ozubená kola, vstřikovací trysky)
• Motorický stolek umožňuje mapování definovaných oblastí a generování chemických obrazů znázorňujících homogenitu tloušťky
• Snížení chybovosti oproti optickému hodnocení broušených kalot a eliminace subjektivního vlivu operátora

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý QA/QC cyklus v rutinní výrobě i výzkumu
• Možnost sledovat variace tloušťky povlaku v reálném čase
• Podpora analýzy poruch a selhání povlaků
• Využití pro optimalizaci parametrů depozičního procesu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření mapovacích funkcí pro 3D charakterizaci vrstev
• Integrace AI-asistované analýzy dat pro automatické vyhodnocení kvalitativních parametrů
• Rozvoj inline monitorování tloušťky povlaku přímo na výrobní lince

Závěr

Interferenční FT-IR mikroskopie představuje efektivní nástroj pro kvalitativní a kvantitativní hodnocení DLC povlaků. Kombinuje bezkontaktní měření, vysokou rychlost a přesnost i na složitých geometrických tvarech. Díky mapovacím funkcím lze detailně hodnotit homogenitu vrstvy a zefektivnit výrobní i výzkumné procesy.