Способ определения качества покрытий

 

С©юа Советск их

Социалистических

Рвспублин (»)i002941

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Донолнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 13.04.81 (21) 327IOI0/I 8-25 (53)M. Кл .

G,01 М 27/48 с присоединением заявки ¹

Гееударстеекиый камитет (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень № 9 (53) УДК 543.257 (088.8) во деааи кзабретеиий и аткрытий

Дата опубликования описания 09.03.83

Е. А. Кордит, В. В. Слепушкин, Б. Л. Таубки4 5 "Б. Ф,.:Трахте46Я г г., I

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знаме политехнич институт им. В. B. Куйбышева " / (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к способам .оп«1 ределения качества металлических покрытий, в частности, износостойких ионновакуумных покрытий на режущем и формообразующем инструменте, деталях конструкционного назначения.

Известен способ определения качества покрытий по результатам измерения от-, дельных характеристик покрытия, например толщины f 11.

Однако такое определение качества недостаточно в связи с тем, что в процессе эксплуатации изделий с покрытием, например режущего и формообразующего инструмента упрочненного ионно-плазменным напылением, эксплуатационные показатели, например износостойкость, определяются одновременным и совокупным влиянием различных характеристик покрытия, включающим толщину, пористость, адгезию, химический и фазовый состав, напряженное состояние и возможно ряд других. Поэтому при определении качества покрытия целесообразно измерять обобщенный параметр качества, отражаюший совокупные индивидуальные качества.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля пористости металлических покрытий, нанесенных на металлическую основу. Способ заключается в том, что потенциостатическим методом измеряют скорость растворения металла

t0 покрытия и металла основы, находят контрольный интервал потенпиалов, в котором скорость растворения основы выше скорости растворения металла покрытия в 10 — IОЗ раз. В указанном

15 контрольном интервале потенциалов находят суммарную скорость растворения образца. По величине отношения суммарной скорости растворения и скорости раотворения металла покрытия контролируют пористость L2 J.

Недостатком известного способа опре деления качества покрытий по измерению пористости является отсутствие надеж3 10 ной корреляции между результатами изМерения пористости и важнейшими акс плуатапионными показателями, например, износостойкостью и защитными свойства» ми покрытий, зависящих кроме пористое»ти от адгезии, толщины, напряженного состояния, химического и фазового состояния.

Цель изобретения - повышение точности определения качества покрытия 1О

Поставленная цель достигаешься тем, что согласно способу определения качества покрытий, заключающемуся в поляризации образцов с покрытием и без покрытия с последующим расчетом искомого 13 параметра, поляризацию ведут в диапазоне от потенциала начала растворения покрытия до потенциала на 10 - 40% меньше потенциала начала растворения покрытия и по степени отклонения тока поляризации 30 изделия с покрытием от тока поляризации изделия без покрытия судят о качестве покрытия по формуле

1 0„

1„д0- 1 3U

"о "о

,Д

39 0 где К - параметр качества покрытия;

И потенциал начала растворения образца беэ покрытия;

И„- потенциал, величина которого на

10 -40% меньше потенциала растворения покрытия;

1. и 1 - текущие значения тока поляриза2 ции образца без покрытия и с по46 крытием соответственно. .В предложенном способе проводится сравнение токов поляризации при множестве значений потенциалов поляризации.

Возможность определения при этом обо бщенного параметра качества следует из того, что ток поляризации в различных областях потенциалов связан с различными характеристиками покрытия. Например, при наличии сквозных пор ток полярнзации появится практически сразу в области по- 30 тенциала растворения основы. Дальнейший характер растворения зависит от адгезии покрытия с подложкой (при плохой адгезии электролит проникает под покрытие и рез ко увеличивает ток растворения) и от ло- >> кальных флюктуапий состава покрытия и внутренних напряжений (s этих участках растворение протекает при потенциалах, меньших потенциала растворения покры- i тия) .

Соответственно, область .потенциалов поляризации можно подразделить на зоны, в которых последовательно выявляются сквозные опоры, степень адгезии, флюктуации по составу, уровень внутренних напряжений и т.д. Однако ток поляризации только в первой зоне отражает единственно степень сквозной пористости. В следующей зоне потенциалов ток поляризации суммарно отражает как пористость, так и адгезию. В следующей зоне отражается совокупно вклад как пористости и адгезии, так и флюктуаций по химическому и фазовому составу покрытия. Далее к атим составляющим тока поляризации суммируется ток, вызванный наличием внутренних напряжений.

Для выбора обобщенного параметра качества, назначение которого отразить всю совокупность свойств покрытия, важно что все виды дефектов увеличивают ток поляризации и в различных зонах области потенциалов поляризации удельный вклад каждого из дефектов:мэличен. Поатому для вычисления обобщенного параметра качества целесообразно взять суммар ное значение токов поляризации при всех значениях потенциалов поляризации, что очевидно представляет собой количество электричества, прошедшее через алектролитическую ячейку. о

Для удобства обобщенный параметр качества должен быть безразмерным и нормированным. Этим условиям удовлетворяет обобщенный указанный параметр качества К.

Очевидно, что наилучшее качество покрытия характеризуется значением К, равным единице, наихудшее (отсутствие покрытия) - нулем.

Конкретный выбор верхней границы потенциала поляризации определяется с целью иэМерения, при отработке технологических режимов целесообразно выбирать верхний предел поляризации максимальным, равным величине на 10% меньше потенциала растворения покрытия. При измерениях с целью рассортировки инструмента по группам с одинаковой износостойкостью, например, для многопозиционных станков - автоматов, с принудительным съемом инструмента верхний предел выбирают в интервале потенциалов на 2030% меньше потенциала растворения покрытия. При контрольных приемно сдаточных измерениях можно ограничиться более

941 d ся локально с помощью прижимной электролитической ячейки. В качестве электро лита применяется одномолярный раствор.

Твердо сплавные пластины

415

0,99

0,94

390

310

0,86

0,77

290

290

0,75

Резцы

0,59

0,46

0,24

39

0,11

Изобретение может быть использовано при отработке технологических режи- щ мов и формировании однородных по качеству выборок инструментов для автоматических линий с принудительным съемом инструмента, s также при оптимизации технологии напыления покры- 4 тия.

„dU где К— и

5 1002 низким значением потенциала. Выбор верхнего значения определен из условия ис»ключающего появление микроочага разрушения на участке контроля.

Проведены испытания применимости предлагаемого способа контроля качества на двух типах ревущего инструмента: неперетачиваемых твердосплавных пластинах марки Т14К8, исполы уемых для подрезания фасок подшипниковых колец, 10 и отрезных резцах из стали Р18. Ин струмент упрочняется на установке "

Пуск-77 износостойким покрытием Tj N.

Анодно-поляризапионные кривые снимаютФормула иэо 6ре те ния

Способ определения качества покрытий, заключающийся в поляризации образцов с покрытием g без покрытия с последующим расчетом искомого параметра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения качес тва покрытия, поляризацию ведут в диапазоне от потенциала начала растворения покрытия до потенциала на 10 - 40%

По результатам измерения обобщенного параметра качества К группа твердосплавных пластин (50 шт.) классифицирована на 5 групп качества, серия о резных резцов (20 шт.) классифицирована на 4 группы качества. Результаты сопоставления обобщенных параметров zaчества и данные по эксплуатационным испытаниям инструмента приведены в таблице.

I меньше потенциала начала растворения покрытия и по степени отклонения тока поляризации изделия с покрытием от то» ка поляризации изделия без покрытия судят о качестве покрытия по формуле

u„v

1 ир параметр качества покрытия; потенциал начала растворения образца без покрытия; потенциал, величина которого на

10-40% меньше потенциала раотворения покрытия;

7 1002041 8 и i> - текушие значения тока поляриза- 1. Авторское свидетельство СССР ции образца без покрытия и с по % 724917, кл. Cj 01 N 27/48, 1975. куытием соответственно. 2. Авторское свидетельство СССР

Источники информапуи, % 711434, кл. 6 01 N 27/48, 1978 принятые во внимание при экспертизе (прототип) °

Составитель Л. Васильева

Редактор Н. Бобкова Техред M.Kîøòóð Корректор В. Бутяга

Заказ 1538/25 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4