Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой

 

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения прочности сцепления покрытий с подложками и позволяет повысить точность определения путем учета твердости материала подложки.В покрытие, нанесенное на подложку 1, вдавливают конический индентор 3 под нагрузкой до образования в покрытии кольцевой трещины. Вокруг индентора 3 материал подложки 1 и покрытия 2 выпучивается в виде валика 4, крутизна rf; которого зависит ит твердости материала подложки 1. Возникающие при этом максимальные касательные напряжения GX приводят к нарушению целостности покрытия 2 вдоль валика 4 и характеризуют его адгезионное разрушение. О прочности сцепления покрытия 2 с подложкой 1 судят по величине нагрузки Р и геометрическим параметрам деформированного участка покрытия 2, в качестве которого выбирают максимальный угол наклона, образовавшегося вокруг индентора 3 валика 4. Угол. оСд,д,(.р измеряют между касательной к валику 4 и ее проекцией на исходную поверхность подложки,а прочность б сцепления рассчитывают по формуле б Р-81пЛд,д /d , где d - диаметр отпечатка индентора. 2 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 N 19 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ р р.-,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHMRY СВИДЕТЕЛЬСТВУ I

Овады (21) 3918985/25-28 (22) 26.06.85 (46) 28.02.87. Бюл. Р 8 (72) С.Ф.Алтухова, В.С.Великих и А.В.Романенко (53). 620. 179.4(088.8) (56) Thin Solid Films, 1981,р.91-100.

J.Adhes, 1979, 110 У 3, р, 237253. (54} СПОСОБ ОIIРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ

cjtEIIJIEHHJI IloKPbITHR с IloaJlo)1(K08 (57) Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения прочности сцепления покрытий с подложками и позволяет повысить точность определения путем учета твердости материала подложки.В покрытие, нанесенное на подложку 1, вдавливают конический индентор 3 под нагрузкой до образования в покрытии кольцевой трещины. Вокруг индентора 3 материал подложки 1 и покрытия 2 выпучивается в виде валика 4, крутизна (; которого зависит от твердости материала подложки

1. Возникающие при этом максимальные касательные напряжения G приводят к нарушению целостности покрытия

2 вдоль валика 4 и характеризуют

его адгезионное разрушение ° О прочности сцепления покрытия 2 с подложкой 1 судят по величине нагрузки P и геометрическим параметрам деформированного участка покрытия 2, в качестве которого выбирают максимальный угол с(, „с наклона, образовавшегося вокруг индентора 3 валика

4. Угол,с(, „ измеряют между касательной к валику 4 и ее проекцией на исходную поверхность подложки,а прочность 6 сцепления рассчитывают по формуле () = P sin 0(»« d где d — - диаметр отпечатка индентора.

2 ип.

1293578

P С9 ДЯ Э П СК Маке р (3) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения прочности сцепления покрытий с подложками.

Цель изобретения — повьш ение точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой путем учета твердости материала подложки.

На фиг.1 изображена схема реализации предлагаемого способа; на !О фиг.2 — тарировочный график определения крутизны валика в зависимости от деформации подложки.

Способ осуществляют следующим образом. !

На поверхность подложки 1 наносят покрытие 2. В полученное соединение со стороны покрытия 2 вдавливают конический индентор 3 до отслаивания покрытия 2. При вдавливании индентора 3 наблюдается выпучивание в виде валика 4 материала подложки 1 и покрытия 2 вокруг индентора 3. При этом величина выпучивания, т.е. крутизна вс; валика 4, зависит от

25 твердости материала подложки 1. На более твердых подложках 1 валики 4 образуются невысокие, но крутые, что связано с деформацией б материалов подложки 1 и покрытия 2. Образование в покрытии 2 отслаивания свидетельствует о нарушении целостности покрытия 2 вдоль валика 4 и об его адгезионном разрушении за, 1 счет возникновения нормальных 5„ и 3S касательных („ напряжений.

Ф.

Касательные напряжения б onс ределяют по формуле

С = — — - в1пМ и л о

9 где Р - величина нагрузки на индентор.

При г, равном радиусу распространения зоны пластической деформации r = r „ (фиг. 1), угол с, = О, деформация покрытия в этой точке также равна нулю. Подставляя значение oC; = О в формулу (1), получим что 5; = О. При r равном радиусу g0

1 отпечатка индентора r ° --,— d где ! 2 9

d — диаметр отпечатка индентора,угол, ot.; будет максимальным (g,; - 99е9ке), деформация покрытия в этой точке также максимальна. Подставляя эти значения r, и d; в формулу (1),по.лучим

4Р

5„= — — ---- s in oL

1 2 макс

{2) 1 т.е, в данном случае б также максимально. Это указывает на совпадение характера изменения касательной компоненты 5 условного напряжения на валике 4 с характером иэменения деформации о покрытия 2, вследствие чего адгезионную прочность покрытия (р можно рассчитать по формуле где ес,м „, — максимальный угол наклона валика, измеренный между касательной к валику и ее проекцией на исходную поверхность подложки.

Для определения максимального угла с,„„ка наклона валика 4 можно испольэовать тарированный график крутизны валика 4 (фиг.2) в зависимости от величины деформации 8, 9построенный на основании экспериментальных данных с учетом твердости материала подложки.

Пример . На подложку размером

20х20х10 мм иэ стали Р6М5К5 твердостью Hkc 6594 и стали У8 твердостью

HRC 4694 наносили методом дугового распыления в вакууме покрытие нитрида алюминия. Б покрытие внедряли индентор с углом при вершине 120 на о разрывной машине P-5 под нагрузками. от 50 до 1000 H. Трещины образовались соответственно при нагрузках 800 и

400 Н. При этом диаметры отпечатков составили соответственно 0,36 и

0,305 мм, максимальные углы наклона валиков 2 18 и 2 40 . Прочность сцепления покрытия с подложками составила 247 и 200 ИПа против 3684 и

1728 MIla, полученных по прототипу.

Определенная прочность сцепления практически одинакова и отличается не более чем на 2029 что объясняется разной релаксацией напряжений в покрытии на трещинах, полученных прн вдавливании индентора, Формула изобретения

Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, по которому в подложку со. стороны покрытия вдавливают конический индентор до отслаивания покрытия и судят

6 = P выпь <,„, /d во

4 s Е s г РЦ /жн0 ВОЯМИ, 2,ООУ

Составитель В.Свиридов

РедактоР Е.Копча ТехРед М.Ходанич Корректор M.càìáîðñêàÿ

Заказ 377/46 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 о прочности сцепления покрытия с подложкой по величине нагрузки P и геометрическим параметрам деформированного участка покрытия, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения путем учета твердости материала подложки, в качестве геометрического параметра выбирают максимальный угол с(наклона образовавшегося вома хс Ф

g, ЕО

° ь

f0 Фд ь ®

93578 4 круг индентор при его вдавливании валика, измеренный между касательной к этому валику и ее проекцией на исходную поверхность подложки, а

5 прочность 5 сцепления рассчитывают по формуле

1П где d — диаметр отпечатка индентора.