Способ определения адгезионной прочности покрытия, нанесенного на подложку Советский патент 1987 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения адгезионной прочности покрытий, нанесенных на подложки.

Цель изобретения - повьшение точности определения адгезионной прочности покрытия и информативности путем определения начала образования в покрытии трещины.

На чертеже изображен график для определения усилия в момент начала образования в покрытии трещины, нанесенного на подложки из различных материалов.

Способ осуществляют следующим образом.

Для вдавливания в покрытие, нанесенное на подложку, используют два индентора с различными углами конусности, например 90° и 136. Сначала в покрытие вдавливают под возрастающей нагрузкой индентор с меньшим углом конусности. Строят зависимость величины.нагрузки от глубины вдавливания и определяют усилие Р скалывания покрытия. Затем вдавливают в покрытие индентор с большим углом конусности. Этот индентор вдавливают в покрытие до достижения нагрузки, соответствующей усилию Р скалывания при внедрении иНдентора с меньшим УГЛОМ конусности, и строят зависимость величины нагрузки от глубины вдавливания. По полученным зависимостям определяют твердость материала покрытия при одной и той же нагрузке вдавливания для обоих инден- торов. При увеличении нагрузки на индентор при его вдавливании в покрытие в начальный момент адгезионное Соединение ведет себя как бездефектное. При нагрузке, равной усилию Р , под индентором в зоне контакта покрытия с подложкой образуется трещина сдвига, увеличивающая податливость и уменьшающая твердость покрытия при дальнейшем увеличении нагрузки до . В этот момент покрытие вокруг индентора теряет устойчивость и выпучивается. Этот момент на диаграмме вдавливания фиксируют по Падению твердости. При вдавливании индентора с большим углом конусности при нагрузке Р интенсивность сдвиговых напряжений и длина трепданы сдвига еще недостаточна для потери устойчивости, поэтому при определении твердости материала покрытия для обоих инденторов на графике зависимости отношения твердостей от нагрузки имеет место точка перегиба, которая характеризует усилие Р в момент начала образования в покрытии .

трещины. Появление точки перегиба

вызвано различной интенсивностью сдвиговых напряжений под отпечатком в зоне контакта, которая зависит от угла конусности инденторов. Для индентора с меньшим углом конусности трещина сдвига появляется при мень- ших нагрузках, чем для индентора с большим углом конусности. После определения усилия Р в момент начала

образования в по|срытии трещины определяют адгезионную прочность покрытия, на сдвиг по формуле

25

2

где /F - коэффициент формы индентора, h - глубина вдавливания}

F - площадь отпечатка ин- 0дентораJ

с - толщина покрытия. После возникновения адгезионной трещины при нагрузке Р, и дальнейшем увеличении нагрузки до Pj эта трещина развивается под действием энергии jt адгезии, определяемой по формуле

где Е - модуль Юнга материала покрытия

К - константа, определяемая из эксперимента с использованием образца-эталона, для которого энергия адгезии из- .вестна.

Пример. На подложки из различных материалов наносили покрытие из нитрида кремния толщиной 4,5 мкм. В это покрытие внедряли инденторы с углами конусности 90 и 136.

В табл.1 приведены данные для построения графиков определения усилия Р в момент начала образования в покрытии трещины, нанесенного на под

ложки из различного материала.

В табл.2 приведены полученные ад-териалов, которые хорошо соглагезионные характеристики покрытийсуются с результатами эксплуатадля подложек из различных маТаблица 1

35

ции покрытий.

т .а б л и ц а 2

), МПа

Дж

ТГ

Формула изобретения

Способ определения адгезионной прочности покрытия, нанесенного на подложку, по которому в покрытие вдавливают под возрастающей нагрузкой инденторы, строят зависимость величины нагрузки от глубины вдавливания и определяют усилие скалывания покрытия и адгезионную прочность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информа53 81 115 134 56

0,04 7,8 2,1 3,2 1,7

тивности путем определения начала .образования в покрытии трещины, используют два индентора с различной конусностью, индентор с больщим углом конусности вдавливают в покрытие до достижения нагрузки, соответствующей усилию скалывания при внедрении

индентора с меньшим углом конусности, определяют твердость материала покрытия при одной и той же нагрузке вдавливания, строят график зависимости отношения твердостей от нагрузки, а

513630266

по точке перегиба на этом гра- рытии трещины, которое используфике определяют усилие в момент начала образования в покют при определении адгезионной прочности.

Mh 90 fil36

ют при определении адгезионной прочности.

2,В

2Л

О

0,

Редактор А.Ренин

Составитель В.Свиридов Техред А.Кравчук

Заказ 6395/31 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ 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

1,2 Р,Н

Корректор А.Обручар

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет повысить точность и информативность путем определения начала образования в покрытии трещиныч В покрытие вдавливают под возрастающей нагрузкой два инден- тора с различной конусностью. Вдавливают индентор с меньшим углом конусности. Строят зависимость величины нагрузки от глубины вдавливания и определяют уси лие Р скалывания покрытия. При вдавливании индентора в покрытии образуется трещина сдвига, а (Затем его скалывание. После определения усилия P,j скалывания в покрытие вдавливают индентор с большим углом конусности до достижения усилия Р. Для индентора интенсивности сдвиговых напряжений и длины трещины сдвига недостаточны для потери устойчивости и скалывания покрытия. Определяют твердость материала покрытия при одной и той же нагрузке вдавли- вания для обоих инденторов и строят график зависимости отношения твердо- стей от нагрузки. По точке перегиба на этом графике определяют усилие Р в момент начала образования в покрытии трещины и по его величине определяют адгезионную прочность Гд п6- крытия на сдвиг по формуле С , где - коэффициент формь индентора, h - глубина вдавливания, F - площадь отпечатка индентора, толщина покрытия, 1 ил. 2 табл. ф (Л