Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой Советский патент 1988 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытаг- тельной технике, а именно к способам определения прочности сцепления покрытий с подложками.

ЦелБю изобретения является повышение точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой при скрайбировании путем згчета геометрии скрайбирующего индентора.

На чертеже показана зависимость разрушающего усилия от радиуса сферы индентора.

Способ осуществляют следующим образом.

Покрытие, нанесенное на подложку одним из известных способов, скрайби- руют двумя установленными последова- т,елъно сферическими инденторами. Радиусы к, и R сфер инденторов выбира- 20 ют соответственно из условий:

л

1,

R 0,бд ;

0,6 Л R, bVlO л ,

толщина покрытия; толщина системы покрытие-подложка.

30

Радиус R, выбирают из условия, что глубина проникновения пластичес- кой деформации при скрайбировании не

.превьшает толщины Л покрытия и жест- кость подложки не влияет на измеряемое усилие скрайбирования. Радиус R, 35 выбирают из условия, что пластическая деформация при скрайбировании не проникает дальше толщины L, а максимальная глубина внедрения индентора не превьшает толщины i покрытия. При 40 скрайбировании покрытия инденторами записывают диаграмму изменения усилия N скрайбирования от величины радиуса

Я сферы инденторов. Момент разрзпие- ния покрытия определяют по первому 45 скачку тангенциального усилия на диаграмме, что соответствует моменту перехода от пластической деформации к разрушению. Участок ОА на диаграмме прямолинеен и характеризует прочностные свойства покрытия, -а среднее давление Р, , развиваемое на контакте, не зависит от толщины л и радиуса индентора и равно Р ,- , где G - предел текучести материала по- сг крытия| С, 2,8. Участок АВ на диаграмме криволинейный и характеризует влияние жесткости материала подложки за счет наличия адгезионной связи

50

0

5

0

5

0

; между покрытием и подложкой. Среднее давление Р зависит от пластических свойств материала покрытия, радиуса сферы индентора, глубины h внедрения и толщины ii покрытия. При наличии полной адгезии между покрытием и-подложкой

(/М

Pf, i,4+0,7(l+2fU) R/u (h/R) +

R /2 + 0,7 йМф .

При уменьшении прочности сцепления покрытия с подложкой коэффициент С уменьшается -и стремится при отсутствии связи между покрытием и подложкой к коэффициенту С(. При зтом разрушающее усилие N 27 RhC G T также уменьшается и в пределе стремится к усилию N3 разрушения покры-. тия при отсутствии адгезии. Относительное приращение прочности покрыг тия, определяемое по приращению усилия разрушен ия при наличии адгезии (N,-N,) к усилию разрушения при отсутствии адгезии N между покрытием и подложкой, позволяет определить коэффициент Кд адгезии, которьм рассчитывают по формуле

N,.R,/N, R,-1,

5 0

5 г

0

а по его величине определить прочность сцепления покрытия с подложкой.

Пример. Определяли прочность сцепления набухших эмульсионных слоев кинофотоматериалов. Радиусы сфер инденторов составляли 50 и 500 мкм, ширина режущей кромки 1 мм. Усилия скрайбирования измеряли на устройстве ПИЭС-3, скорость скрайбирования составляла 5 мм/с.

Измерения, полученные по предлагаемому и изв естному способам,приведены в таблице.

Как видно из таблицы, увеличение (и уменьшение) значений F , определенных по известному способу, соответствует увеличению (и уменьшению) значений прочности эмульсионного слоя NI. .Это позволяет сделать вывод о прочностном характере величины F , в то время как коэффициент Кд, определяемый как относительное приращение прочности слоя за счет наличия адгезионной связи между слоем и основой, изменяется обратно изменению прочности слоя и является истинной

-характеристикой адгезионной прочности системы пленка-подложка.

Формула изобретения

Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, по кото- року скрайбируют покрытие первым сферическим индентором,измеряют усилие скрайбирования при разрушении покрытия и по его величине определяют прочность сцепления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, для скрайбироваиия не- пользуют второй сферический индентор, который устанавливают последовательно с первым, радиусы R и инденторов выбирают соответственно иа условий

R, 0,6 л ;

I

0,6 6 RI л ,

где & - толщина покрытия;

L - толщина системы покрытие- подложка,

а прочность сцепления определяют с учетом коэффициента KQ адгезии, который рассчитывают по формуле

Kq N,,.R,/N,. 1, где N, и N,j - усилия скрайбирования

при разрушении покрыт соответственно первым и вторым ннденторамн.

Изобретение ,относится к испытательной технике, предназначено для определения прочности сцепления покрытия с подложкой и позволяет повысить точность определения прочности сцепления покрытия с подложкой путем учета геометрии скрайбирующего инден- тора. Покрытие, нанесенное на подложку, скра бирупот двумя установленньгми последовательно сферическими ппден- торами. R выбирают из условия, что глубина проникновения нлас- тютеской деформации при скрайбирова- нии не превышает толщины i покрытия и жесткость подложки не влияет на из- меряеьюе з силие скрайбттрования, Радиус R выбирают из условия, что пластическая деформация при скрайбирова- нии не проникнет дальше толщины L, а максимальная глубина внедрения ин- дентора не превышает толиц-шы 4 покрытия. Определяют относительное приращение прочности покрытия по приращению усилия разрушения при наличии ад-§ гезии (N,,-N-5) к усилию разрушения, при отсутствии адгезии N,, между покрытием и подложкой и определяют коэффициент К адгезии, которьй рассчитывают по Kg N R,/N, R-1J а по его величине судят о прочности сцепления покрытия с подложкой. 1 табл.,1 ил. (Л

МЗ-3

Известный

Микрат

Предлагаемый

Кд, N, (г) 0,3; 5,2

ЛН-7

Известньй Fq(r)

6,0

Предлагаемый

Кд, N (г)0,1; 6,4

8Р

Известный FJ)

Предлагаемый Кд, N,(r)

2,4 1,5; 1,5

4,5

6,7

,0; 1,7 1,0; 1,3

5,5

5,7

,2; 6,5 0,7; 5,1

17,2

19,8

,3; 6,9 0,0; 7,2

19,1

12,4

,4; 6,4 0,5; 6,2

7,0

0,6; 2,0

5,4 .

1,0; 4,0

14,9 0,0; 7,3

12,0 0,4; 6,5

7,4 0,2; 2,9

6,0 0,5; 5,1

13,0 0,9; 3,6

12,5 0,6; 5,9

О Rf т

200

Составитель В. Свиридов Редактор И. Рыбченко Техред м.Дидык , Корректор Н. Король

Заказ 5336/45

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

30ff 00 00

Подписное