Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой Советский патент 1987 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способа определения прочности сцепления покрытий с подложками.

Цель изобретения - повьшшние точ ности определения прочности сцепления покрытия с подложкой путем учета твердости материала подложки.

На фиг.1 изображена схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - тарировочный график определения крутизны валика в зависимости от деформации подложки.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность подложки 1 нанося покрытие 2. В полученное соединение со стороны покрытия 2 вдавливают конический индентор 3 до отслаивани покрытия 2. При вдавливании инденто ра 3 наблюдается выпучивание в виде валика 4 материала подложки 1 и покрытия 2 вокруг индентора 3. При этом величина выпучивания, т.е. крутизна ОС; валика 4, зависит от твердости материала подложки 1. На более твердых подложках 1 валики 4 образуются невысокие, но крутые, что связано с деформацией материалов подложки 1 и покрытия 2. Об- разование в покрытии 2 отслаивания свидетельствует о нарушении целостности покрытия 2 вдоль валика 4 и об его адгезионном разрушении за, счет возникновения нормальных G и касательных 6,1 напряжений. ,

Касательные напряжения б определяют по формуле

г- Р

Cv 7r--r--sinoJ; ,

tl I. ,

.(1) 40

где

- величина нагрузки на индентор.

При Г;, равном радиусу распространения зоны пластической деформа- ции Г; г (фиг.1), угол с(; 0, деформация покрытия в этой точке также равна нулю. Подставляя значение О в формулу (1), получим что G 0. При г; равном радиусу

отпечатка индентора г; --- d, где

d - диаметр отпечатка индентора,угол Ш.; будет максимальным (ct; . oi. мопсе )j деформация покрытия в этой точке также максимальна. Подставляя эти значения г; и d в формулу (1),по- .лучим

4Р

IT d

sin OL

MCKKC

(2)

т.е. в данном случае ОХ также максимально. Это указывает на совпадение характера изменения касательной компоненты СЗХ условного напряжения на валике 4 с характером изменения деформации S покрытия 2, вследствие чего адгезионную прочность покрытия

(5 можно рассчитать по формуле

-j- Sin 0 j,(jKc ,

(3)

где максимальный угол наклона валика, измеренный между касательной к валику и ее проекцией на исходную поверхность подложки.

ДТ1Я определения максимального угла наклона валика 4 можно использовать тарированный график крутизны валика 4 (фиг.2) в зависимости от величины деформации В , построенный на основании экспериментальных данных с учетом твердости материала подложки.

П р и м е р . На подложку размером 20x20x10 мм из стали Р6М5К5 твердостью HRC 65,4 и стали У8 твердостью HRC 46,4 наносили методом дугового распыления в вакууме покрытие нитрида алюминия. В покрытие внедряли индентор с углом при вершине 120° на разрывной машине Р-5 под нагрузками от 50 до 1000 К. Трещины образовались соответственно при нагрузках 800 и 400 К. При этом диаметры отпечатков составили соответственно 0,36 и 0,305 мм, максимальные углы наклона валиков и . Прочность сцепления покрытия с подложками составила 247 и 200 МПа против 3684 и 1728 МПа, полученных по прототипу. Определенная прочность с цепления практически одинакова и отличается не более чем на 20%, что объясняется разной релаксацией напряжений в покрытии на трещинах, полученных при вдавливании индентора.

Формула изобретения

Способ определения прочности сцепления пок1)ытия с подложкой, по которому в подложку со стороны покрытия вдавливают конический индентор до отслаивания покрытия и судят

о прочности сцепления покрытия с подложкой по величине нагрузки Р и геометрическим параметрам деформированного участка покрытия, о т- личающийся тем, что, с целью повьшения точности определения путем учета твердости материала подложки, в качестве геометрического параметра выбирают максимальный угол oL наклона, образовавшегося во m (л К V

80 70 60

50

0

I

|j/7

20

Составитель В.Свиридов Редактор Е.Копча Т.ехред М.Ходанич Корректор М.Самборская

в,,..™.

Заказ 377/46 Тираж 777 Подписное

ВИЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

3578

круг индеятора при его вдавливании валика, измеренный между касательной к этому валику и ее проекцией на исходную поверхность подложки, а прочность б . сцепления рассчитывают по формуле

10

о

б Р /d , где d - диаметр отпечатка индентора.

ff 5 6 78

Крутизна валика zftod

Ui. 2

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения прочности сцепления покрытий с подложками и позволяет повысить точность определения путем учета твердости материала подложки.В покрытие, нанесенное на подложку 1, вдавливают конический индентор 3 под нагрузкой до образования в покрытии кольцевой трещины. Вокруг индентора 3 материал подложки 1 и покрытия 2 выпучивается в виде валика 4, крутизна rf; которого зависит ит твердости материала подложки 1. Возникающие при этом максимальные касательные напряжения GX приводят к нарушению целостности покрытия 2 вдоль валика 4 и характеризуют его адгезионное разрушение. О прочности сцепления покрытия 2 с подложкой 1 судят по величине нагрузки Р и геометрическим параметрам деформированного участка покрытия 2, в качестве которого выбирают максимальный угол наклона, образовавшегося вокруг индентора 3 валика 4. Угол. оСд,д,(.р измеряют между касательной к валику 4 и ее проекцией на исходную поверхность подложки,а прочность б сцепления рассчитывают по формуле б Р-81пЛд,д /d , где d - диаметр отпечатка индентора. 2 ил. СЛ