近年來,金屬箔板在電子工業(yè)、微機電系統(tǒng)、醫(yī)療以及新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸廣泛。因而對金屬箔的測試也越來越多。而金屬箔的拉伸測試條件以及尺寸與金屬板材有不少差異,通過對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研讀,總結(jié)了一些對于金屬箔拉伸測試的一些要求。
對于金屬的拉伸測試,通常有兩種拉伸控制方式,一種是應(yīng)力控制,一種是應(yīng)變控制。在實際測試過程中,應(yīng)變控制較為普遍。許多標(biāo)準(zhǔn)中,對于應(yīng)變控制的速率,通常會以應(yīng)變百分比的形式寫出。例如,在ASTME-345中提到,在不測量屈服強度的前提下,應(yīng)變速率可以為0.06~0.5in./in./min;如果需要測屈服強度時,應(yīng)變速率應(yīng)該在0.002~0.010in./in./min。在實際操作中,設(shè)置參數(shù)時,需要將應(yīng)變速率換算成試驗機兩個夾頭之間的位移速率。這就涉及到夾頭之間距離的設(shè)置,對于A型試樣,夾頭之間的距離一般與試樣的平行長度相近或者稍微小一些;對于B型試樣,該標(biāo)準(zhǔn)中推薦的距離為125mm(約為5in.)。
金屬箔拉伸的測試中,常見的是銅箔拉伸。
對于銅箔拉伸,IPC-TM-6502.4.18.1A是我們測試中常用到的標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)的一部分是參考ASTME-345制定的。
樣品尺寸要求:厚度為0.05mm~0.10mm時可以采用ASTME-345中A型試樣尺寸;也可以采用類似B型的試樣,尺寸要求為13mm×150mm。從制樣角度出發(fā),第二類試樣的制作較為方便,我們通常選擇制作類似B型的試樣來進(jìn)行測試。需要制作10個試樣,其中5個橫向、5個縱向。
試樣外觀要求:不能有毛刺、裂紋,精確切割,不能有起皺。因此,考慮到制樣過程中可能會出現(xiàn)有些樣品有缺陷,不符合要求,我們通常會多制作幾個試樣,從中挑選符合要求的10個試樣(橫向、縱向各5個)來進(jìn)行測試。
試樣的前處理:樣品切割完成后,應(yīng)將樣品置于125±5℃的烘箱中4~6h,目的是消除切割時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。然后冷卻至室溫進(jìn)行測試。
位移參數(shù)設(shè)置:在IPC-TM-6502.4.18.1A中,規(guī)定的應(yīng)變速率為0.05mm/mm/min至0.5mm/mm/min,而對于兩夾頭之間的距離沒有作明確的要求,由于通常選擇的標(biāo)距為50mm,因此,夾頭之間的距離要至少要大于50mm。參考GB/T228.1中金屬薄板和薄帶使用的試樣類型,矩形橫截面非比例試樣中平行長度與標(biāo)距的關(guān)系,當(dāng)試樣寬度為12.5mm、平行長度為50mm時,平行長度為75mm。因此,兩夾頭之間距離選擇75mm是較為適宜的。同理,用實際測試中夾頭之間的距離乘以應(yīng)變速率,就可以得到夾頭的位移速率。從而得到相應(yīng)的夾頭位移速率范圍。
試樣處理好以后,打開儀器和電腦,打開相應(yīng)的軟件設(shè)置好程序以及參數(shù)以后就可以開始測試了。在放置樣品時,需要注意的是,試樣標(biāo)距內(nèi)的軸線要與拉伸方向一致,輕微的偏差都會導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確。其他關(guān)于儀器使用還有樣品測量的一些注意事項就不再贅述。
實驗結(jié)果曲線及分析:下圖為拉伸測試的曲線,左邊為橫向拉伸取向,右邊為縱向拉伸曲線。橫坐標(biāo)為應(yīng)變,縱坐標(biāo)為力值,由于試樣橫截面積基本相同,反應(yīng)的是抗拉強度的大小關(guān)系。
對比兩圖中的曲線我們可以發(fā)現(xiàn):相比于縱向而言,橫向拉伸的應(yīng)變較大,由于夾具間的位移是一致的,由此可得出橫向的伸長率較大;另外,我們還能從中發(fā)現(xiàn),縱向的抗拉強度明顯比橫向的要大一些。