涂層產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，是常用的固態(tài)薄膜，可以作為防護(hù)、絕緣以及裝飾等用途，其制備方法主要是采用物理沉積技術(shù)或化學(xué)沉積技術(shù)將金屬或非金屬化合物涂鍍于基體材料上，形成鍍層。不過，涂層制作會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，影響涂層使用，導(dǎo)致失效。因此，要采取相應(yīng)措施消除或削弱涂層結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力，避免應(yīng)力引起的各種失效。下面，小編為大家分享一下如何控制涂層內(nèi)部應(yīng)力吧。

　　一、選擇合適基體

　　要消除涂層中的熱應(yīng)力，根本方法就是選用熱膨脹系數(shù)相同的涂層和基體材料。其次是讓成膜溫度與涂層的測(cè)量溫度或使用溫度相同。此外，熱應(yīng)力作為薄膜應(yīng)力的一部分，受溫度的影響而易于控制，這樣通過熱應(yīng)力的變化與本征應(yīng)力相互作用，調(diào)整薄膜的宏觀應(yīng)力，可能起到改善應(yīng)力的效果。

　　二、做熱退火處理

　　涂層中存在的各種缺陷是產(chǎn)生本征應(yīng)力的主要原因。這些缺陷一般都是非平衡缺陷，故有自行消失的傾向。但是，要發(fā)生消失，需要外界給以活化能。在對(duì)涂層進(jìn)行熱處理時(shí)，外界給以熱能，非平衡缺陷大量消失，因此涂層內(nèi)應(yīng)力顯著降低。

　　三、添加中間涂層

　　在涂鍍多層高反、增透或其它介質(zhì)膜的過程中，膜料應(yīng)力性質(zhì)相同，這樣就會(huì)增大整個(gè)膜層的應(yīng)力，導(dǎo)致涂層破裂或脫落。利用應(yīng)變相消的原理，在膜層與膜層之間再沉積一層薄膜，控制工藝使膜內(nèi)呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)涂層相反的應(yīng)力狀態(tài)，來緩解應(yīng)力帶來的破壞作用。

　　另外，當(dāng)基體和涂層的材料性質(zhì)差別過大時(shí)，即界面性質(zhì)不一致，其相互作用就大，這種作用力有使兩種材料結(jié)構(gòu)相似的作用趨勢(shì)，因此涂層內(nèi)產(chǎn)生很大的變形，形成內(nèi)應(yīng)力。這種情況可先對(duì)基體進(jìn)行表面處理，即添加亞層，增大表面的潤(rùn)濕性，對(duì)涂層和基體的結(jié)構(gòu)起到過渡作用，保持結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，從而減小應(yīng)力。

涂層

　　四、改變工藝參數(shù)

　　沉積過程中工藝參數(shù)的改變會(huì)直接影響薄膜中的殘余應(yīng)力水平，通過調(diào)整鍍膜時(shí)的基底溫度、工作氣壓、沉積速率等工藝參數(shù)可以控制薄膜中應(yīng)力的大小，甚至?xí)淖儜?yīng)力的性質(zhì)。

　　例如，對(duì)于濺射鍍膜，隨著反應(yīng)腔內(nèi)濺射氣壓的增大，高能離子(粒子)的濃度增大，使得氣體分子自由程減小，存在嚴(yán)重相互碰撞的散射現(xiàn)象，從而減小了氣體分子的能量，原子噴丸效應(yīng)削弱，增大了沉積粒子流的傾斜分量，致使膜結(jié)構(gòu)疏松，壓應(yīng)力越來越小，變?yōu)閺垜?yīng)力，張應(yīng)力先增大再減小。

　　五、改進(jìn)沉積技術(shù)

　　在磁控濺射沉積涂層過程中，隨著射頻源功率的變化，沉積原子的動(dòng)能也發(fā)生改變，界面擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)和膜層結(jié)構(gòu)的缺陷濃度也隨之變化。因此，涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力就會(huì)發(fā)生改變。

　　上述即是如何控制涂層內(nèi)部應(yīng)力的常用方法介紹，根據(jù)上文可知，涂層內(nèi)部的應(yīng)力對(duì)于涂層性能有著很大負(fù)面影響，為了消除不利影響，確保涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能可靠，要采取相應(yīng)措施減小內(nèi)應(yīng)力。