采用一種特殊夾具裝置將基板與旋轉(zhuǎn)流變儀相連,利用旋轉(zhuǎn)流變儀對提拉速度以及浸漬時間進(jìn)行調(diào)控,實(shí)現(xiàn)提拉鍍膜實(shí)驗(yàn)的自動控制;利用高速攝像機(jī)對整個提拉鍍膜過程進(jìn)行拍攝記錄,并采用流體力學(xué)軟件對提拉鍍膜過程進(jìn)行數(shù)值模擬,從而研究提拉速度對提拉過程中基板的受力、液膜厚度以及自由面形態(tài)的影響。結(jié)果表明:隨著提拉速度的增大,基板豎直方向受力及液膜厚度均逐漸增大,而自由面逐漸降低且動態(tài)彎月面區(qū)曲率顯著減小;相同實(shí)驗(yàn)條件下采用數(shù)值模擬和分析基板受力的方法求得的膜厚與高速攝像機(jī)測得膜厚有很好的一致性,表明兩種方法均具有可行性;通過對實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合,發(fā)現(xiàn)膜厚與提拉速度的0.68次方成正比。 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,43(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同提拉速度下基板上的膜厚情況

采用Carreau-Yasuda模型對提拉過程中基板附近以及槽中的硅油進(jìn)行數(shù)值模擬。硅油在不同提拉速度下的流場分布情況如圖8所示。從圖8中可以看出,隨著提拉速度的增大,膜厚逐漸增大,自由面明顯降低,液槽中流動液體區(qū)域明顯增多,內(nèi)部流動逐漸變劇烈。體系液體的量恒定,故自由面的降低是由于基板上殘留液體的量隨著提拉速度的增大而逐漸增多導(dǎo)致。在動態(tài)彎月面附近存在停滯區(qū),該區(qū)域流體流速為零[11]。通過觀察圖8(a)—(c)發(fā)現(xiàn),隨著提拉速度的增大,停滯區(qū)逐漸減小,且逐漸遠(yuǎn)離基板。停滯區(qū)的大小能夠反映基板上液膜區(qū)與槽中液體相接處的流動情況,也能間接反映膜厚的大小[19-20]。停滯區(qū)越大,證明液體流動越平緩,膜厚越小。提拉速度對硅油自由面形狀的影響如圖9所示(取模型基板最高點(diǎn)處為坐標(biāo)原點(diǎn)位置)。從圖9中可以看出,隨著提拉速度的增大,自由面逐漸降低,動態(tài)彎月面區(qū)曲率明顯減小。動態(tài)彎月面區(qū)的曲率與膜厚存在一定關(guān)系,曲率越小,鍍膜厚度越大[19]。由圖7和圖9均可發(fā)現(xiàn),隨著提拉速度的增加,自由面上動態(tài)彎月面區(qū)曲率逐漸降低而膜厚不斷增大。

本文采用空白轉(zhuǎn)子作為夾具,將基板與旋轉(zhuǎn)流變儀(Physica MCR 301,Anton Paar,Austria)相連接,從而在旋轉(zhuǎn)流變儀上進(jìn)行提拉鍍膜測試。選用硅油作為測試流體,其密度、表面張力以及流變性能分別通過密度計(jì)(DMA 4500 M,Anton Paar,Austria)、表面張力儀(K100Mk2,Metrohm)和旋轉(zhuǎn)流變儀測得。采用高速攝像機(jī)(SpeedSense M,DANTEC,America)記錄了整個提拉過程。整個實(shí)驗(yàn)過程均在25 ℃、常壓下進(jìn)行,所用實(shí)驗(yàn)裝置模型如圖1所示�；暹x用長為100.0 mm,寬為50.0 mm,厚為1.3 mm的不銹鋼板。采用原子力顯微鏡(AFM,NT-MDT Prima)對不銹鋼板粗糙度進(jìn)行測試。其中液槽為直徑100.0 mm,深度150.0 mm的不銹鋼圓筒。實(shí)驗(yàn)開始前,先將一定量的硅油加入到液槽中,并進(jìn)行超聲處理以除去硅油中的氣泡。隨后,將基板通過空白轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)流變儀相連接,并對力進(jìn)行校零,除去基板以及空白轉(zhuǎn)子的重力干擾,從而減小實(shí)驗(yàn)過程中的測試誤差。打開高速攝像機(jī)拍攝程序。然后通過旋轉(zhuǎn)流變儀已設(shè)定程序?qū)⒒褰氲揭翰壑?浸入深度85.0 mm,浸漬時間選擇3 min[14]。最后在不同提拉速度下分別進(jìn)行提拉鍍膜實(shí)驗(yàn)。提拉速度分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/s,最大提拉高度均為100.0 mm。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3568066