Способ контроля качества адгезии покрытия к подложке Советский патент 1991 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля качества адгезии покрытия к подложке.

Цель изобретения - увеличение достоверности контроля качества путем выбора контролируемого параметра, регистрируемого с большей степенью точности и отражающего физические процессы, протекающие в области раздела фаз покрытие-подложка в момент разушения адгезионных связей.

На фиг. 1 представлена диаграмма амплитуда акустической эмиссии - время для эталонного образца; на фиг.2 - диаграмма нагрузка на идентор-время для эталонного

образца; на фиг. 3 - зависимость амплитуды акустической эмиссии от времени и пути, пройденного индентором при его перемещении по поверхности контролируемого изделия.

Способ осуществляют следующим образом.

В покрытие, нанесенное на подложку эталонного образца, вдавливают под увеличивающейся нагрузкой индентор в форме ролика. Сечение ролика представляет собой ромб, одна из диагоналей которого является осью вращения ролика. При внедрении ин- дентора осуществляют синхронную запись диаграмм амплитуда акустической эмиссии- время и нагрузка и индентор-время.

С

VI ел

2

ел

В момент зарождения трещины расслоения по границе фаз покрытие-подложка возникает всплеск амплитуды акустической эмиссии. По максимальной амплитуде акустической эмиссии на диаграмме амплитуда акустической эмиссии-время определяют момент времени, соответствующий зарождению трещины расслоения по границе раздела фаз покрытие-подложка, а по диаграмме нагрузка на индентор-время определяют соответствующую этому моменту времени критическую нагрузку зарождения трещины расслоения. После этого нагрузку на индентор уменьшают на 10% и прокатывают его по поверхности контролируемой детали с одновременной записью диаграммы амплитуда акустической эмиссии-время, а качество адгезии покрытия к подложке контролируют путем сравнения значений амплитуды акустической эмиссии, получаемых при прокатке ролика по контролируемому изделию, со значением амплитуды акустической эмиссии, полученной в момент зарождения трещины расслоения в эталонном образце.

П р и м е р. На установке для ионно-ва- куумного напыления типа УРМЗ-279-026 на подложку, выполненную из металла ВК- 6, наносят износостойкое покрытие TIN. При этом поддерживают напряжение на стадии очистки 1300 В и выступ мм рт. ст. Время нанесения покрытия 10 мин. Этот же режим выдерживают и при нанесении покрытия на эталонный образец. В покрытие, нанесенное на подложку эталонного образца, вдавливают под увеличивающейся нагрузкой индентор в форме ролика, с углом при рабочей вершине 136°, который выбран исходя и угла стандартного индентора Вик- керса. При внедрении индентора осуществляют синхронную запись диаграмм амплитуда акустической эмиссии-время (фиг. 1) и нагрузка на индентор-время (фиг. 2). Датчик акустической эмиссии крепится на образце со стороны, свободной от покрытия. Находят на фиг. 1 по максимальной амплитуде акустической эмиссии (А) момент времени t, соответствующий зарождению трещины расслоения по границе раздела фаз покрытие-подложка (). Затем на диаграмме нагрузка на индентор- время (фиг. 2) по оси времени откладывают найденное время и находят критическую нагрузку Р зарождения трещины расслоения (Р 5 кг). После чего нагрузку на индентор уменьшают на 10% (,5 кг) и прокатывают его со скоростью м/с по поверхности контролируемой детали с одновременной записью диаграммы амплитуда акустической эмиссии-время на самописце Н337-5 (фиг.З). А качество адгезии покрытия к подложке контролируют путем сравнения значений амплитуды акустической эмиссии, получаемых при прокатке ролика по контролируемому изделию (фиг. 3), со значением амплитуды акустической эмиссии, полученной в момент зарождения трещины расслоения в эталонном образце (А). На фиг. 3 видно, что в определенные

моменты времени и 10 с или на определенных участках пути ,04 и 0,1 м, которые легко определяются по известным значениям времени и скорости движения ролика м, при перемещении индентора по поверхности детали происходят разрушение границы раздела фаз покрытие-подложка и отслоение покрытия от подложки, что характеризуется резкими всплесками амплитуды акустической эмиссии на общем фоне акустических шумов. Последующие металлографические исследования испытанных образцов подтвердили наличие трещин расслоения на участках поверхности, соответствующих резким всплескам амплитуды

акустической эмиссии.

Предлагаемый способ контроля качества адгезии покрытия к подложке позволяет контролировать качество адгезии покрытия к подложке непосредственно на реальных

деталях, в том числе на деталях с большими поверхностями, без разрушения покрытия, а также осуществлять контроль качества адгезии в автоматическом режиме.

35

Формула изобретения

Способ контроля качества адгезии покрытия к подложке, заключающийся в том, что вдавливают в покрытие эталонного образца индентор под изменяющейся нагрузкой и определяют критическую нагрузку на индентор, прижимают к покрытию контролируемого изделия индентор под нагрузкой, которая меньше критической, сообщают индентору поступательное перемещение и регистрируют параметр, по которому судят о качестве адгезии покрытия к подложке, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения достоверности контроля качества, в

качестве критической нагрузки на индентор на эталонном образце принимают нагрузку на индентор, соответствующую моменту зарождения трещины расслоения по границе раздела фаз покрытие-подложка, индентор, прокатываемый по покрытию контролируемого изделия, выбирают в форме ролика, нагрузку на него - на 10% меньше чем критическая, а в качестве параметра, по которому судят о качестве адгезии покрытия к подложке, регистрируют

амплитуду акустической эмиссии на протяжении всего участка пути индентора, которую сравнивают с амплитудой акустической эмиссии, соответствующей моменту зарождения трещины расслоения и зарегистрированной на эталонном образце.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля качества адгезии покрытия к подложке. Цель изобретения - увеличение достоверности контроля качества адгезии покрытия к подложке. Индентор, выполненный в форме ролика, вдавливают в покрытие, нанесенное на подложку эталонного образца, и осуществляют при этом синхронную за- пись диаграмм амплитуда акустической эмиссии-время, нагрузка на индентор-время, затем по диаграмме амплитуда акустической эмиссии-время определяют момент времени, соответствующий зарождению трещины расслоения по границе раздела фаз покрытие-подложка, а по диаграмме нагрузка на индентор-время определяют критическую нагрузку зарождения трещины расслоения, после чего уменьшают нагрузку на 10% и прокатывают ролик с постоянной скоростью по покрытию, нанесенному на подложку контролируемого изделия с одновременной записью амплитуды акустической эмиссии. Качество адгезии покрытия к подложке контролируют путем сравнения значений амплитуды акустической эмиссии при прокатке ролика по контролируемому изделию со значением амплитуды акустической эмиссии, полученной в момент зарождения трещины расслоения в эталонном образце. 3 ил.,

А

6 Р

Ц J

2 1

12345

6 7 8 Фиг. Z

9 10 11 12 tc

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Ц07 0,080,090,10 0,11 0,12 l,t

Фиг.З