Quantitative Depth Profile (QDP) Analysis of Plated Samples

Význam tématu

Plating kovových vrstev poskytuje klíčové vlastnosti jako odolnost proti korozi, opotřebení a estetický vzhled. Pro kontrolu kvality a optimalizaci procesů nanášení je nezbytné přesné měření tloušťky vrstev, hmotnosti povlaku a chemického složení v hloubkovém profilu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem analýzy je demonstrovat kvantitativní hloubkovou profilaci pokovených vzorků pomocí glow discharge spektrometrie (GDS). Studie zahrnuje měření hloubky a hmotnosti povlaků, stanovení složení vrstev a substrátu a vyhodnocení povrchových úprav na různých typech pokovování.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda glow discharge spektrometrie využívá sputtering materiálu z povrchu vzorku pomocí urychlených iontů argonu ve vakuu (5–10 Torr) při vysokém záporném potenciálu (-800 až -1200 V). Sputterované atomy jsou excitovány v plazmě a emitované emise jsou měřeny pro kvantitativní analýzu. Instrumentace zahrnuje Grimmův typ lampy GDS-Series od LECO, která nabízí separaci sputteringu a excitace, široký dynamický rozsah a minimální matrické efekty.

Hlavní výsledky a diskuse

• Tinplate: opakované analýzy ukázaly tloušťku Sn 0,52 µm s hmotností povlaku ~4 g/m² a relativní odchylkou <3 % v čase < 60 s.
• Chrom–Ni–Cu pokovování: dekorativní Cr vrstva < 1 µm nad Ni a Cu podložkami, celková hloubka > 100 µm v čase < 10 min; vrstvy Ni (obsah S), Cr a S analyzovány separátně.
• Elektroless Ni: homogenní Ni–P povlak na hliníkové slitiny pro pevné disky, detekce prvků C, O, Co, Cr, Pt s vysokým rozlišením hloubky.
• Au pokovování: tenká Au vrstva 0,38 µm (5,8 g/m²) nad Ni–Cu podložkami na desce plošných spojů.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé profilování vrstev (od jednotek desítek sekund po desítky minut).
• Vysoké rozlišení a přesnost měření tlouštěk a složení.
• Minimální vzájemné ovlivnění matric, nízké spektrální interference.
• Nízká spotřeba referenčních materiálů a plynů, automatické čištění vzorků.
• Jednoduchá obsluha, malý pracovní prostor a nízká údržba.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace měření a integrace do výrobních linek pro kontinuální kontrolu kvality.
• Rozšíření detekce stopových prvků a lehkých prvků s vyšším rozlišením.
• Kombinace GDS s 2D/3D zobrazovacími technikami pro prostorovou charakterizaci.
• Vývoj speciálních lamp pro nové materiálové systémy a nano-vrstvy.

Závěr

Glow discharge spektrometrie poskytuje výkonnou a univerzální platformu pro kvantitativní hloubkovou profilaci pokovených vzorků. Díky vysoké rychlosti, přesnosti a nízkým provozním nákladům je metoda vhodná pro široké uplatnění v průmyslové analýze a výzkumu povlakových systémů.

Reference

Žádné literární citace nebyly v původním textu uvedeny.