Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой Советский патент 1993 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к способам испытания материалов с покрытием на межслоевое и адгезионное сцепление покрытия с подложкой.

Оно может быть применено в строительной, автодорожной, химической и т, д. про- мышленностях. Известны способы определения прочности сцепления покрытия к металлической промышленности путем нанесения на поверхность покрытия острием не менее трех параллельных рисок с расстоянием между ними 2-3 мм и перпендикулярно к ним также не менее трех параллельных рисок. Риски наносят в одном направлении острием, установленным под углом 30°, глубиной до основного металла.

Недостатком способа является то, что он дает только качественную оценку. Способ ограничивается качеством покрытия - после нанесения рисок не должно быть отслаивания покрытия между линиями и в сетке квадратов. Он не дает количественной оценки ни прочности сцепления покрытия с подложкой, ни прочности межслоевого сцепления в покрытии.

Известен способ определения адгези- онной прочности, заключающийся в том, что образцы перегибают пополам лигГкой стороной внутрь и прокатывают с обрезиненным валиком не менее 5 раз. На расстоянии 100 мм от места сгиба склеенного образца наносят метку, после чего из середины образца вдоль вырезают полоску шириной 15 мм и длиной 100 мм. Один конец полоски закрепляют в верхнем зажиме приспособления. На свободном конце полоски закрепляют нижний зажим с грузом. Отсчитывают время отслоения участка с момента подхода линии расслоения к нанесенной метке и заканчивают при полном расслоении полоски. Критерием оценки адгезионной

Ч

ю

3

«4 00

прочности является скорость расслоения склеенной полоски,

Недостатком способа является ограниченность его применения. Он рассчитан на определение прочности склеенных между собой участков полимерной липкой ленты под действием статической нагрузки. Он не применим для определения межслоевой прочности сцепления в покрытии и для определения прочности сцепления рыхлых покрытий, например, полученных электрохимическим путем, покрытий для автомобильных дорог, строительных материалов с пористым покрытием, к материалам-подложкам, представляющим собой высокопористый материал, так как разрушается и межслоевое сцепление в покрытии и пористая подложка при наложении липкой ленты с последующим прокатыванием валиком ленты на поверхности покрытия, а на границе подложка - покрытия могут появиться трещины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения прочности сцепления нормальным отрывом.

Способ распространяется на покрытия одно- и многослойные (толщиной до 400 мкм), нанесенные на металлические основания. Для определения прочности сцепления покрытий к подложке приклеивают метал-, лическое основание из стали 3 к исследуемому металлу с покрытием, предварительно обработав поверхность шкуркой, обезжиривают ацетоном. Клей наносят на склеиваемые поверхности, совмещают их и выдерживают в приспособлении не менее 72 часов до отверждения клея. Перед испытанием соединение выдерживают несколько суток (примерно 14 сут.).

Выбирают диапазон измерения силоиз- мерительного прибора разрывной машины. Образец закрепляют в приспособлении для центрирования образцов. Приспособление для центровки образцов устанавливают на нижней плите разрывной машины. Испытания проводят постепенным нарастанием нагрузки до разрыва со скоростью 10 мм/мин. Фиксируют нагрузку, при которой произошло разрушение образца. Обе части образца осматривают для определения характера разрушения. Определяют адгези- онную прочность измерением силы, необходимой для отрыва покрытия в направлении перпендикулярном его поверхности.

Недостатком способа является сложность, длительность процесса подготовки исследуемого материала к испытаниям. Способ не реализуется при определении межслоевого сцепления покрытия, так как обработка шкуркой поверхности покрытия приводит к нарушению межслоевых связей покрытия, так как известно, что слой прилегающий к

подложке наиболее плотный, последующие слои (особенно, например, полученные электрохимическим или химическим осаждением), рыхлые или рыхлее, менее плотные, чем первые-слои покрытия.

Способ подготовки к испытаниям рассчитан на плотные, прочные покрытия, а в качестве подложки - на литой металл. Для пористой подложки и/или ибристого покры тия способ не применим, сложен и неточен.

.

Целью изобретения является упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в

том, что на исследуемой поверхности покрытия закрепляют отрывной элемент и прикладывают к последующему (последнему) отрывную нагрузку, по величине которой в момент отрыва покрытия судят о прочности сцепления, в качестве отрывного элемента используют коллоксилиновую пленку, а ее крепление к покрытию осуществляют путем предварительного смачивания ее поверхности, предназначенной для контактирования с покрытием, ацетоном, соединения упомянутой поверхности с покрыти- ем и выдержкой их под нагрузкой до испарения ацетона.

Способ осуществляется следующим образом.

Определение прочности сцепления слоев покрытий на подложке. Берется коллок- силиновая пленка толщиной 1 мм (это

основа рентгеновской или кинопленки). Отрезается от нее кусок, равный размеру отрывного элемента. Из пленки готовится форма, используемая в дальнейшем в качестве зажима при испытании прочности

сцепления. Для этого из полоски пленки готовят, например, розетку, то есть форму представляющую собой плоское дно и отогнутые вверх края. В отогнутых краях делают отверстия, за которые впоследствии

подвешивают груз. Плоское дно розетки с внешней стороны смачивают ацетоном, который покрывает его тонким (монослоем) или толстым (полислоем), что позволяет регулировать глубину проникновения пленки

в покрытие. В случае нанесения ацетона на поверхность пленки в виде монослоя получаем захват для верхнего рыхлого, пористого, менее прочного слоя покрытия, например, для покрытия полученного электрохимическим или химическим путем, фторангидритовые покрытия, битумной композиции, цементного покрытия и т. д.

В случае нанесения ацетона в виде полислоя на пленку получают захват для верхнего и нижнего, предлагающего к подложке слоев покрытия за счет увеличения проникающей способности вязкого раствора пленки в ацетоне. Чем толще слой вязкого раствора коллоксилина в ацетоне, тем глубже проникновение в покрытие и надежнее соединение.

Форма отрывного элемента может быть различной формы: П-образная, Г-образная

И Т. Д.. .

После нанесения ацетона на пленку, пленку прижимают к поверхности покрытия. Усилие прижима примерно 0,1-0,2 кг/см2. Оставляют пленку до высыхания растворителя на покрытии. Возможность послойного определения прочности сцепления покрытия открывает перспективу контроля послойного изучения эксплуатационных свойств покрытия в зависимости от режима эксплуатации и дальнейшего регулирования технологических/ процессов получения покрытия с заданными свойствами. В зависимости от пористости покрытия и подложки выдержка пленки до высыхания растворителя на покрытии составляет 2-15 мин (2 мин - доля высокопористых систем, 15 мин - для систем, приближающихся по пористости к литым).

После высыхания растворителя коллок- силиновая пленка выполняет роль захвата

0

5

0

5

0

5

при испытании исследуемого материала на отрыв.

В таблице показаны примеры конкретного выполнения способа. На основании приведенных данных способ имеет следующие преимущества. Он расширяет возможность исследования без нарушения исследуемой поверхности, упрощает операции по подготовке и испытанию адгезирн- ной прочности покрытия и подложки, межслоевой прочности в покрытии и прочности сцепления наполнителя и вяжущего в композиционных материалах.

Определяя величину прочности сцепления соединений, удается находить оптимальные режимы послойного осаждения покрытия на подложку, прогнозировать поведение материала покрытия и подложки в условиях эксплуатации. Способ позволяет локализовать участки исследования и проводить исследования на объектах малой величины, что повышает качество исследования.

Способ применим преимущественно для материалов со слабыми адгезионными связями и к материалам малой прочности, где определение другими способами затруднительно как на этапе подготовки, так и на этапе испытания системы (пористые системы, слоистые композиты, системы с резким перепадом свойств в объеме материала или в поверхностных слоях). По сравнению с прототипом, способ проще (примерно в 3 раза), оперативнее.

Изобретение относится к способам испытания материалов с покрытием на межслоевое и адгезионное сцепление покрытия с подложкой. Целью изобретения является упрощение способа. К исследуемой поверхности покрытия крепят коллоксилиновую пленку путем предварительного смачивания ее поверхности, предназначенной для контактирования с покрытием, ацетоном, соединения упомянутой поверхности с покрытием и выдержкой их под нагрузкой до испарения ацетона. Прикладывают к пленке открывающую нагрузку и по величине нагрузки в момент отрыва покрытия судят о прочности сцепления.

Формула изобретения

Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, заключающийся в том, что на исследуемой поверхности покрытия закрепляют отрывной элемент и прикладывают к последнему отрывающую нагрузку, по величине которой в момент отрыва покрытия судят о прочности сцепле

ния, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в качестве отрывного элемента используют коллоксилиновую пленку, а ее крепление к покрытию осуществляют путем предварительного смачивания ее поверхности, предназначенной для контактирования с покрытием, ацетоном, соединения упомянутой поверхности с покрытием и выдержкой их под нагрузкой до испарения ацетона.