Способ оценки прочности сцепления плакированных покрытий с подложкой и сплошности их контакта Советский патент 1989 года по МПК G01N19/04 

. Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам оценки прочности сцепления плакированных покрытий с подложками и сплошности их контактов.

Цепью изобретения является повышение точности определения и исключение разрушения покрытия.

На чертежа показаны графики затухания упругих колебаний с /з-пиками для различных покрытий.

Способ осуществляют следующим образом.

На подложку с нанесенным на ее поверхность одним из известных способов испытуемым покрытием воздействуют амплитудными колебаниями. Измеряют температуру и внутреннее трение в процессе затухания амплитудных колебаний и строят кривые релаксационного спектра температурной зависимости внутреннего трения. При этом релакса- ционный спектр для подложек с покрытием характеризуется /з, ,2, АзГ пиками, которые зависят от структуры покрытия напряжения в зоне контакта покрытия с подложкой и сплошностью контакта покрытия с подложкой.

Изменение адгезионных свойств и энергетического состояния поверхности при формировании покрытия по всей зоне или на локальных участках контакта основы с покрытием характеризует определенное атомарно-структурное состояние и наличие упругих постоянных, связанных с перераспределением полей напряжений в межфазной зоне за счет смещения разнородных

1C

атомов при их взаимодействии, разблокировки и движения определенной группы дислокаций, что и отражается на внутреннем трении и на.величине энергетического потенциального барьера конкретного релаксационного процесса. Поэтому форма и высота пиков ;3-релаксация, а следовательно, энергия активации зависит от степени воздействия покрытия на основу, в т.ч. и от сплошности контакта и силы связей

между атомами системы основа-покрытие .

Кроме того, изменение пиков релаксации под воздействием агрессивной среда (жидкой, газообразной), в зависимости от степени адгезии и сплошности контакта, позволяет сделать вьшоды о защитной способности покрытий и их газопроницаемости. Возникно- вение /3-релаксации происходит при :вполне определенных структурных сос- |тояниях подложки, а именно{ присутст- ;вия подвижных дислока1щй и точечных дефектов. В отожженных материалах, в которых дислокации закреплены, р- релаксация отсутствует.

Таким образом, в любом случае началом отсчета является отожженное состояние, не зависящее от подготовки поверхности. Применение отожженной подложки без покрытия позволяет разделять эффекты релаксации принадлежащие покрытию. Для физического обоснования измеряемых эффектов /j-релаксации применяют постепенное наращивание слоя или его стравливание с одновременной фиксацией ft-pe- naKcavfm, высоты пиков и степени их дифференциаций. №4енно дифференциация /i-релаксации на пики /i,, /J, /ij позволяет вьщелить различные физические эффекты, имеющие место в композиции, в отличие от исследования только амплитудной зависимости.

Температурные зависимости внутреннего трения можно измерять как непосредственно после нанесения покрытия, так и во время или после естественного или искусственного старения. Оценку силы сцепления покрытия проводят по высоте -пика. Рыхлое, плохо сцепленное с основой покрытие мало изменяет высоту этого деформационного -пика.

Более плотное и хорошо сцепленное покрытие не только способствует уве- Л1гчен1«) высоты этого деформационного

5

0

5

0

5

0

5

0

5

/}-пика, но приводит к его дифференциации, и надежно фиксирует новый /s - пик. Использование в качестве контроля оценки качества нанесения покрытий параметров -релаксационных пиков позволяет проводить контроль.непосредственно в процессе нанесения покрытий (металлизации), что существенно повышает производительность процесса измерения и всего цикла металлизации.

Пример. .Проводили измерения температурной зависимости внутреннего трения Q (Т) образцов из железа с различного рода покрытиями. Обра- ботку части образцов осуществляли отжигом, другую часть образцов подвергали поверхностной деформации. Нанесение металла (олова) проводили гальваническим и горячим (из жидкой среды) способами.

. , , yij; релаксационные пики в процессе металлизации явились следствием изменений в структуре покрытия, напряжения в зоне контакта и сплошности контакта и регистрировались с помощью вакуумного релаксатора при толщине покрытия 3-14 мкм на проволочных образцах диаметром t мм и длиной 80 мм. Оценку внутреннего трения проводили известньм способом на вакуумном релаксаторе с электронной записью затухания упругой энергии. Полученные результаты приведены на чертеже, где кривые 1 и 2 соответствуют образ- . цам железа без покрытий отожженным и деформированном соответственно.

При нанесении покрытия из жидкой фазы с предварительным травлением по- верхнеети и хорошей адгезией наблюдается некоторое уширеиие деформационного пика - /ij (203К) и появление нового пика /5з(250К) (кривая 5).

Кривая 3 отвечает более 1н 1хлому, плохо сцепленному слово олова с плохой отрывной адгезией, осажденнсжу гальваническим способом в течение 30 мин при плотности тока 95 а/м.

i

Наличие рыхлого покрытия мало из- меняет деформационный пик /aj(200K). В то же время более плотное и хорошо сцепленное покрытие (. а/м , кривая 4) не только способствует уве-г личению деформационного пика, но и надежно фиксирует иовьй пик - /i, в районе (250К).

Формула изобретения

Способ оценки прочности сцепления плакнровзняык покрытий с подложкой и сш1ош1юсти их контакта,по которому на подложку с покрытием воздействуют кЬ- лебаняями, измеряют их затухание и оценивают прочность сцепления покрытия с подложкой и сплошность их контакта, отличающийся тем.

что, с целью повышения точности оценки и иcкJЮчeния разрушения покрытия, измеряют температуру и внутреннее трение в процессе затухания колебаний, а прочность сцепления покрытия с подложкой и сплошность их контакта оценивают по форме и высоте ;в-пиков на кривых релаксационного спектра температурной зависимости внутреннего трения.

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для оценки прочности сцепления плакированных покрытий с подложками и сплошности их контакта и позволяет повысить точность и исключить разрушение покрытий. При воздействии на подложку с покрытием амплитудных колебаний в соединении возникают β-релаксации. Измеряют температуру и внутреннее трение и строят кривые релаксационного спектра температурной зависимости внутреннего трения. Определяют на них β-пики, по форме и высоте которых оценивают прочность сцепления и сплошность контакта покрытия с подложкой. 1 ил.

//J

/7J

Л / T.fl