Способ определения адгезии ферромагнитных покрытий

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий термообработку покрытия, воздействие на покрытие магнитным полем, отличающийся тем, что. 100 CSP I I ео I I го J о 20 tQ ВО 80 100 120 т ISO 180 200 ui.f с целью повышения точности, на пок-т рытие воздействуют постояйным насыщакщим магнитным полем « измеряют силу, взаимодействия покрытия и источника поля до термообработки и после нее, а адгезию определяют из соотношения D K(F - FT), где D - величина адгезии, F и F-J- соответственно сила взаимодействия покрытия и источника поля до термообработки и после нее, § К - коэффициент пропорциональности , определяемый (Л экспериментально. Толщина покрытия нкп

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I l) (53)4 G 01 N 27 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

100

Толщина покрытия,нкн

Рог. Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3671692/24-21 (22) 02.12.83 (46) 30.09.85. Бюл. Ф 36 (72) С;А.Новиков, А.А.Лухвич и В.А.Рудницкий (71) Институт прикладной физики

АН БССР (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 657323, кл. С 01 N 19/04, 17.10.77.

Авторское свидетельство СССР

М 290214, кл. G 01 N 27/82, 08.01.68. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ

ФЕРРОИАГНИТНЬИ ПОКРЫТИЙ, включающий термообработку покрытия, воздействие на покрытие магнитным полем, отличающийся тем, что, %з

И (М ,ГО

Ь с целью повышения точности, на пок-. рытие воздействуют постояйным иасыщающим магнитным полем и измеряют силу, взаимодействия покрытия и источника поля до термообработки и после нее, а адгезию определяют из соотношения

О = К(Р - F ), где D — величина адгеэии, F и Р - соответственно сила

Т взаимодействия покрытия и источника поля до термообработки и после нее, К вЂ” коэффициент пропорцио- . I нальности, определяемый экспериментально.

1 182

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества ферромагнитных .покрытий, подвергаюшихся термообработке. (отжигу) в процессе изготовления и нанесенных на изделия яз слабомагнитных материалов.

Целью изобретения является повнше ние точности определения адгезии эа счет того, что в предлагаемом способе покрытие не разрушается, а следовательно, способ позволяет производить контроль адгеэии всех иэделий по всей нх поверхности. В то же время предлагаемый способ поэво- 15 ляет получить достаточно полную информацию о состоянии покрытия„

На фиг. 1 приведена зависимость силы притяжения постоянного магнита из сплава SmCo от толщины никелево- 20 .У го покрытия непосредственно после его нанесения, на фиг. 2 схематически представлены изделиА с покрытиями: в исходном состоянии после нанесения покрытия (а), после от- 25 жига изделия с покрытием, имеющим хорошую адгезию (б), после отжига изделия с покрытием, имеющим плохую ! адгезию (в);. на фиг. 3 приведены зависимости снлы притяжения магнита к щ покрытию от температуры отжига изделия: никелевое покрытие без подложки (а), никелевое покрытие на изделии из бронзы (плохая адгеэия)(б);никеле- вое покрытие на изделии из бронзы (хорошая адгезия) (в); на фиг. 4 приве35 дены результаты измерений силы притя3-, жения магнита к покрытию яа изделии, иэ бронзы БрХ08: Π— измерения до отжига изделия, Ь вЂ” измерения пос- 40 ле отжига изделия.

На фиг. 2 обозначены ферромагнитное покрытие 1, диффузная зона 3, подложка 3 и постоянный магнит 4. Способ осуществляют следующим образом.

Изделие с нанесенным покрытием

Подвергают воздействию постоянного магяитого поля, намагяичивающе го контролируемый участок покрытия до на- 5О сыщеяия. Источником поля может служить постоянный магнит 4, соприка".ающийся с поверхностью покрытия 1 (фиг, 2). Затем измеряют силу взаимо-, действия покрытия 1 и постоянного магнита 4, например, по величине усилия отрыва магнита 4 от поверхности покрытия 1. После этого подлож378 г ку 3 (изделне) с покрытием 1 подвер- . гают отжигу и повторяют процесс измерения силы взаимодействия. О величине адгеэии судят по разности изме-. ренных значений

D - =К(Г - Г ) (1) где D — величина адгезии, Г и F — - сила взаимодействия маг-, нита 4 и покрытия 1 до и после отжига соответственно, К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый по результатам прямых измерений адгеэии на контрольных образцах.

Сила притяжения магнита 4 линейно связана с толщиной ферромагнитного покрытия 1 (если покрытие намагничено до яасьпцения), поэтому по величине силы притяжения можно определять толщину такого покрытия с высокой точностью (фиг. 1).

На границе раздела покрытие — подложка в процессе отжига происходит диффузия металла подложки (например, меди) в металл покрытия (например, никель) (фиг. 2 и 3). С увеличением глубины проникновения меди в.никелевое покрытие (толщины диффузионного слоя) прочность адгезионной связи на границе никель — медь возрастает.

Ферромагнитные свойства диффузионного слоя либо весьма слабые, либо вообще отсутствуют в зависимости от содержания меди. Поэтому увеличение толщины диффузионного слоя фиксируется как уменьшение силы притяжения (ввиду уменьшения толщины ферромагнитного слоя покрытия). Одновременно увеличение толщины диффузионного слоя свидетельствует о повьппении прочности сцепления (адгезии) покрытия 1 к подложке 3. Таким образом, по значениям разности измерений силы притяжения магнита 4 к покрытию 1 до и после термообработки можно получить информацию о степени протекания диффузионных процессов на границе покрытие — подложка в процессе термообработки и, следовательно, информацию об адгезии.

С целью повышения производительности измерение силы притяжения магнита после термообработки изделия достаточно проводить лишь на участках, имевших до термообработки величину силы притяжения ниже среднего значения, и об адгеэии судить по

1182378 разности этих величин до и после термообработки. Это связано с тем, что участки покрытия, имеющие до термообработки силу притяжения ниже среднего значения, являются наиболее вероятными участками с низкой адгезией. Как показывают исследования, если участки поверхности изделия некачественно подготовлены к нанесению покрытия (например, на нихимеются окислы, загрязнения), плот-. ность тока на этих участках понижается, а это приводит к уменьшению толщины покрытия. С другой стороны, наличие окислов, загрязнений приводит к снижению адгезии. При благоприятных условиях протекания диффузии в процессе термообработки адгезия может однако существенно повыситься даже на участках со слабой исходной адгезией. Для определения адгезии на этих участках также проводят измерения силы притяжения магнита 4 после термообработки изделия и об адгезии судят по разнос . 25 ти измерений до и после термообработки.

Пример. Определяют адгезию гальванических никелевых покрытий, нанесенных на изделия из бронзы

БрХ08, подвергающиеся последующей термообработке. Химический состав бронзы, Ж: Cr 0,4-0,7, Fe 0,05, РЬ 0,005, Zn 0,015, М8 0,002, Si 0,05, Ni 0,03, Р 0,010, медь остальное.

30

На поверхность изделия в виде пластины размером 100х100Х10 мм на,носят гальваническое никелевое покрытие, причем качество подготовки поверхности на различных ее участках перед нанесением различное. В качестве источника магнитного поля используют постоянный магнит из сплава SmCo> в виде стержня диаметром

4 мм и длиной 14 мм, причем рабочий торец представляет собой сферу диаметром 4 мм. Остаточная индукция составляет 0,3 Тл, коэрцитивная си ла 1000 кА/м. Для количественного определения силы притяжения магнита к 50 покрытию используют измерительную систему магнитного толщиномера типа

ИТА. Сила притяжения магнита линейно связана с толщинами никелевых покрытий в диапазоне толщин 0-200 мкм (фиг. 1) и практически не зависит от структуры покрытий, поскольку покрытие в зоне контакта намагничивается до насыщения. Независимость силы притяжения магнита от структуры никелевого покрытия проверяют на специальных никелевых пленках, имеющих различное напряженное состояние (от пластически деформированных прокаткой до отожженных).

Непосредственно после нанесения покрытия измеряют силу притяжения магнита на заданных участках поверхности с шагом 5 мм (фиг. 4). Далее согласно техпроцессу прововят отжиг изделия в вакууме 10 мм рт.ст. при

750оС (2 ч) и охлаждение со скоросо тью 200 С/ч. После этого на тех же участках проводят измерения силы притяжения магнита (фиг. 4). Разность показаний до и после термообработки минимальна в точках 4, 6, 9, 11. Следовательно, в этих точках адгезия наиболее низкая, причем в точках 6, 9, в которых разность измерений равна нулю, сцепление вообще отсутствует.

Эти результаты подтверждаются путем последующего разрушающего контроля, служащего также для определения коэффициента К.

С целью повьппения производительности контроль осуществляют следующим образом.

По результатам измерения силы притяжения магнита после нанесения

0 покрытия определяют среднее арифметическое всех результатов, которое составило 33 дел. Выявляют точки 3, 4, 5, 6, 10, 11, на которых сила притяжения ниже среднего значения.

После отжига силу притяжения магни та измеряют лишь в точках 3, 4, 5, 6, 10, 11. 0 качестве адгезии судят ,по разности измерений лишь на этих участках до и после термообработки.

1182378

4k

Ю

Ь" 7О

О

so ь

10 о т zo жп май агою ттяоо

ТЕтЕротура тмтга, Г

Риг, 3 ь 1О

Я 5 1, 7 а 1О 11 12 13

Мгя, ра конп рспируеных л1пюг поЩинпсгпи

Рог 9

ВНИИПИ Заказ 6097/41 Тираж 896 Подписное

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