Способ определения адгезионной прочности покрытия, нанесенного на подложку

Способ определения адгезионной прочности покрытия, нанесенного на подложку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 индентора 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 вдавливания для обоих инденторов и строят график зависимости отношения твердостей 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1363026

А1 (5D 4 С 01 N 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф ) 0 fX:о р ° 1 /А(f 11„ ,4 у г

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2i) 4081324/25-28 (22) 04.07.86 (46) 30.12,87. Бюл. N - 48 (71) Институт металлургии им.А.А.Байкова (72) А.И.Манохин, В.П.Алехин, С.И.Булычев и О.А.Тюрпенко (53) 620.179.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 642629, кл. G 01 И 19/04, 1978.

J.Adhes 1979, 110, Р 3, р,237253. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИОННОЙ

ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЕННОГО НА

ПОДЛОЖКУ (57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет повысить точность и информативность путем определения начала образования в покрытии трещины. В покрытие вдавливают под возрастающей нагрузкой два индентора с различной конусностью. Вдавливают индентор с меньшим углом конусности. Строят зависимость величины нагрузки от глубины вдавливания и определяют усилие P скалывания покры1 тия. При вдавливании индентора в покрытии образуется трещина сдвига, а затем его скалывание. После определения усилия Р скалывания в покрытие вдавливают индентор с большим углом конусности до достижения усилия P .

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 вдавливания для обоих инденторов и строят. график зависимости отношения твердостей от нагрузки. По точке перегиба на этом графике определяют усилие

P в момент начала образования в по1 крытии трещины и по его величине определяют адгезионную прочность пбг крытия на сдвиг по формуле Я„=сР, /М, где c=h F — коэффициент формы инденt" тора, h — глубина вдавливания, F— площадь отпечатка индентора, с - толщина покрытия. 1 ил. 2 табл.

1363026

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

Цель изобретения — повышение 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 меньпп м 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 инденторов. При увеличении нагрузки на индептор при его вдавливании в покрытие в начальныи 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 Р=Р . 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 трещи25 где c=h /F — коэффициент формы индентора, h — глубина вдавливания;

F — площадь отпечатка индентора, — толщина покрытия.

После возникновения адгезионной трещины при нагрузке Р„ и дальнейшем увеличении нагрузки до Р эта трещина

35 развивается под действием энергии у адгезии, определяемой по формуле

30 =К Р /У E

40 где Š— Mop,óëü 10нга материала IIQKpbI

1 тия

К вЂ” константа, определяемая из эксперимента с использовани. ем образца-эталона, для ко45 торого энергия адгезии из.вестна.

Пример. На подложки из различных материалов наносили покрытие из нитрида кремния толщиной ч,5 мкм.

В это покрытие внедряли инденторы с углами конусности 90 и 136

В табл. l приведены данные для построения графиков определения усилия

Р„ в момент начала образования в покрытии трещины, нанесенного на подложки из различного материала. ны 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

10 трещины. Появление точки перегиба вызвано различной интенсивностью сдвиговых напряжений под отпечатком в зоне контакта, которая зависит от угла конусности инденторов. Для ин15 дентора с меньшим углом конусности трещина сдвига появляется при мень ших нагрузках, чем для индентора с большим углом конусности. После определения усилия P в момент начала

20 образования в покрытии трещины определяют адгезионную прочность noCf крытия. на сдвиг по формуле

/Q ()

1363026

f(1 I lj

Таблица1

Подложка Твердость Н>, ГПа при нагрузке P на индентор

Критические нагрузки

0,04 0,08 0,16 0,30 0,60 1,0 1 5

P„ Р, Пирамида с углом q =90 между гранями

Р6М5

14,5 15,8 17,5 16,6 13

15,5 17,4 20 22 22

0,17

0,65

ВК8

21,3 21

0,26

2,5

0,3

23,0 26 29 34,5 36,0 36,0

17,5 18,6 20,5 24,5 26,5 27 26,5

1,2

А40з

2,0

0,35

18 17 16 15

16 5 17 5 18

0,17

1э7

Пирамида Виккерса (@=136 ) Р6М5

6,4 6,45 8,25 6,3 6,2 6,3 6,4

6 5 7 5 8 2 9 6 10 5 11 0 11 5

7 5 8 5 9 5 1 1 5 13 5 14 14 5

0,65

ВК8

2,5

1,2

А1,0з

74 8 86 10

11 6 12 8 13,5

2,0

5 3 5,6 5,8 6,2 7,0 7,5 8,3

Р6М5 ВК8 BN А1 0 Si

Материал

Параметры одложки

"а МПа

53 81 115 134 56

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

В табл.2 приведены полученные адгезионные характеристики покрытий для подложек из различных маI

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 информатериалов, которые хорошо согласуются с результатами эксплуатации пок рытий.

35 >

Таблица2 тивности путем определения начала образования в покрытии трещины, используют два индентора с различной конусностью, индентор с большим 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 и/Q6

2,8

12 РН

Составитель В.Свиридов

Техред А.Кравчук

Корректор А.Обручар

Редактор А.Ревин

Заказ 6395/31

Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 по точке перегиба на этом графике определяют усилие в момент начала образования в пок1363026 6 рытии трещины, которое использу-ют при определении адгезионной прочности.