Yttrium Oksit (Yttria - Y2O3) kaplamalar, sahip oldukları yüksek erime noktası, termal stabilite, düşük aşınma hızı ve mükemmel dielektrik özellikleri sayesinde özellikle yarı iletken endüstrisindeki plazma aşındırma odaları ve optik uygulamalar için vazgeçilmezdir. Bu kritik uygulamalarda, kaplamanın ömrünü ve performansını belirleyen en önemli iki parametre sertlik ve aderans (yapışma) gücüdür.
Kaplamanın güvenilirliğini sağlamak için uluslararası kabul görmüş test standartlarının uygulanması şarttır. Peki, Yttrium Oksit kaplamaların kalitesini ölçmek için hangi standartlara başvurulur?
Sertlik, bir malzemenin yüzeyine uygulanan kuvvete karşı deformasyona (ezilme, çizilme) ne kadar direnç gösterdiğinin ölçüsüdür. Yttrium Oksit kaplamalar genellikle ince filmler olduğundan, standart makro testler yerine mikro ve nano seviyedeki testler tercih edilir.
Vickers Sertlik Testi (HV):
Standart: Genellikle ASTM E384 (mikro sertlik) veya ISO 6507 standartları referans alınır.
Prensip: Piramit şeklindeki elmas uç, belirlenen bir yük altında kaplama yüzeyine batırılır. Bırakılan izin köşegen uzunlukları ölçülerek sertlik değeri hesaplanır. Yttrium Oksit kaplamalar, genellikle mikron düzeyinde kalınlığa sahip oldukları için "Mikro-Vickers" testleri uygulanır.
Nano-İndentasyon (Nano Batırma) Testi:
Standart: Özel bir ASTM veya ISO standart numarası olmamakla birlikte, yöntem için kılavuzlar ISO 14577 (metalik ve metalik olmayan kaplamalar için) kullanılabilir.
Prensip: Çok düşük kuvvetler (mikro Newton düzeyinde) ve son derece küçük bir uç (genellikle Berkovich piramidi) kullanılarak malzemenin sertliği ve elastik modülü nanometre hassasiyetinde ölçülür. Bu yöntem, sadece kaplamanın (alt tabakanın etkisi olmadan) gerçek sertliğini belirlemek için idealdir.
Knoop Sertlik Testi:
Standart: ASTM E384 veya benzeri standartlar.
Prensip: Asimetrik, elmas şeklinde bir uç kullanılarak daha ince kaplamalar için ölçüm yapılabilir. İz derinliği, Vickers'a göre daha az olduğu için ince filmlerde daha doğru sonuçlar verebilir.
Kaplamanın alt tabakaya ne kadar sağlam tutunduğunu belirlemek, uygulamadaki aşınma ve termal döngü dayanımı açısından hayati önem taşır.
Çekme Bağ Dayanımı Testi (Tensile Bond Strength):
Standart: Genellikle termal sprey kaplamalar için kullanılan ASTM C633 standardı referans alınır.
Prensip: Kaplamalı numunenin yüzeyine, yapıştırıcı ile bir "sap (dolly)" bağlanır. Bu sap, kaplama tabakası alt tabakadan ayrılana kadar dik bir açıyla (çekme kuvvetiyle) çekilir. Kopma anındaki kuvvet, birim alana bölünerek aderans gücü (MegaPascal - MPa) hesaplanır. Plazma sprey ile üretilen Yttrium Oksit kaplamalar için en güvenilir yöntemlerden biridir.
Çizik Testi (Scratch Test):
Standart: ASTM C1624 veya DIN EN 1071-3 gibi standartlar ince filmler için kullanılır.
Prensip: Sert, küresel bir uç, artan bir yük altında kaplama yüzeyi boyunca sürülür. Kaplamanın alt tabakadan ilk ayrılmaya başladığı andaki yüke Kritik Yük (Lc) denir. Yüksek Lc değeri, daha iyi aderans anlamına gelir. Bu test, genellikle optik ve ince film uygulamalarında tercih edilir.
Termal Şok Testi:
Standart: ASTM C1138 (Termal Bariyer Kaplamalar için) veya amaca özgü kurum içi standartlar kullanılabilir.
Prensip: Kaplama, termal stresin neden olduğu aderans kaybını değerlendirmek için hızla ısıtılıp soğutulur (termal döngü). Kaplamanın çatlama veya soyulma döngü sayısı, aderansın termal stabilite altında ne kadar iyi olduğunu gösterir.
Yttrium Oksit kaplamalarda aderans ve sertlik testleri, malzemenin spesifik uygulama gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için zorunludur. Malzeme bilimcileri, üretilen kaplamanın kalitesini uluslararası alanda kabul gören bu standartlara göre ölçerek hem güvenilirliği artırır hem de ürünün ticari uyumluluğunu sağlar.
