6 Tape-Test am Gitterschnitt – kritische Diskussion der Methode

Tape-Test am Gitterschnitt – kritische Diskussion 109
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Aus den in Tabelle 6-3 dargestellten Messwerten ergibt sich ein Mittelwert von 448 N ±
91 N. Das entspricht ungefähr dem Doppelten der an den gesputterten Titanschichten
gemessenen Abreißkräfte. Die Abreißfestigkeit gemäß Gl. [3-6] (siehe Abschnitt 3.5.4)
beträgt für die mit Titan übersputterten TiO2-Schichten ca. 1,43 MPa.
An den übersputterten SiO2-Schichten konnte im Stirnabreißversuch keine hinreichende
Schichtablösung beobachtet werden, da sich die Trennstelle beim Abreißen des Prüfkörpers
an der Klebestelle zwischen Prüfkörper und Schichtoberfläche befand und nicht
zwischen Schicht und Substrat. Daraus lässt sich schließen, dass die für das sehr gut
haftende SiO2 auf Polycarbonat benötigten Abreißkräfte höher sein müssen als die
Stabilität der Klebeverbindung zwischen der Titan-Deckschicht, dem Kleber Loctite 408
und dem Prüfstempel es zulassen. Sie können demnach größer als 1,43 MPa eingeschätzt
werden.
6.1.2 Schallemissionsanalyse (SEA)
Bei keiner der in Tabelle 4-6 beschriebenen Proben konnte eine Schallemission detektiert
werden. Dafür kommen zwei Gründe in Frage:
Zum einen sind Polycarbonatsubstrate relativ weiche Substrate, so dass eine Trennung
zwischen Substrate und Schicht nicht mit einer solch deutlichen Schallemission einhergeht,
wie bei spröden Materialpaarungen, z.B. SiO2 auf Edelstahl.
Zum anderen wurde für die hier untersuchten Proben kein richtiges Abplatzen der
Schichten beobachtet, wie es z.B. bei Hartstoffschichten auf Metall häufig vorkommt.
Die TiO2-Schichten entwickelten viele Haarrisse, innerhalb der Ritzspur war das verbleibende
Schichtmaterial aber deutlich erkennbar. Die SiO2-Schicht zeigte viele kurze
Risse, ebenfalls ohne ein Haftversagen der Schicht.
Abb. 6-1: Ritzspur in SiO2 (von links nach rechts)
Alle drei Schadensbilder ähneln sich stark (siehe Abb. 6-1) und repräsentieren den sog.
„Eierschalen-Effekt“: das weiche Substrat hat sich unter der punktuellen Beanspruchung
durch die Testspitze elastisch oder plastisch verformt, was zu spröden Brüchen
innerhalb der unelastischen Schichten führt und auch bei anderen Prüfverfahren mit
punktueller Beanspruchung der Schichten für Polycarbonatsubstrate bereits beobachtet
wurde [109].
In Zusammenfassung der Untersuchungen mit anerkannten Adhäsionsprüfverfahren
muss festgestellt werden, dass spröde Metalloxidschichten auf einem weichen Polymersubstrat
wie Polycarbonat eine spezielle Materialpaarung darstellen, die nicht zu den
gewünschten Ergebnissen klassischer Verfahren führt:
Ritzmethoden werden als ungeeignet erachtet, weil ihre Ergebnisse nicht die Adhäsion
der Schichten charakterisieren, sondern hauptsächlich die schwachen Härteeigenschaften
des Polymersubstrates widerspiegeln.