Способ оценки износа металлических покрытий
Изобретение относится к области исследования трибологических свойств металлических покрытий путем электрохимического растворения микроучастка поверхности образца с целью оценки линейного износа. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение точности, информативности и производительности анализа. Способ оценки износа металлических покрытий осуществляется путем определения толщины покрытия до и после изнашивания посредством электрохимического растворения микроучастков поверхности исследуемого и эталонного образцов. Проводят электрохимическое растворение микроучастка поверхности покрытия таким образом, что на поверхность исследуемого образца опускают электрохимический зонд, проводят электрохимический процесс, фиксируя время полной перфорации, являющееся линейной функцией толщины покрытия, затем проводят растворение эталонного образца до полного снятия металла покрытия, фиксируя время перфорации, при этом в обоих случаях время перфорации пересчитывают на толщину покрытия, при этом исследуемый образец представляет собой покрытие после изнашивания, причем износ меньше толщины покрытия, а эталонный образец представляет собой неизношенное покрытие того же состава. 2 ил.
Изобретение относится к области исследования трибологических свойств металлических покрытий путем электрохимического растворения микроучастка поверхности образца с целью оценки их линейного износа.
Известны способы оценки износа металлических покрытий по уменьшению размеров суживающегося углубления заранее известной формы [Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука. 1986. С.96]. Углубление наносят путем вырезания лунки в виде трехгранной пирамиды алмазным резцом. Линейный износ в месте нанесения лунки оценивают по уменьшению ее длины после изнашивания на микроскопе с ценой деления шкалы окуляра 0,03 мм и вычисляют путем расчета по соответствующим формулам или по таблицам с точностью до 0,001 мм. Недостатками данного способа являются сложность аппаратурного оформления и подготовки образцов и сравнительно невысокая точность определения целевых величин.
Наиболее близким техническим решением является способ [Тарасов В.В. Новые способы определения износостойкости покрытий // Трение и износ. 1993. Т.14. №6. С.1087-1091], заключающийся в том, что после нанесения покрытия осуществляют приработку поверхности покрытия, взвешиванием определяют массу покрытия, производят изнашивание покрытия с превышением его толщины, измеряют путь трения, на котором изношено покрытие, изнашивают эталонный материал, после чего определяют остаточную массу образца, измеряют путь трения, приходящийся на износ эталонного материала и рассчитывают износ покрытия. Недостатками данного способа являются низкая производительность и информативность анализа.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности, информативности и производительности анализа.
Задача решается тем, что в предлагаемом способе при одинаковых условиях проводят полное электрохимическое растворение микроучастков поверхности эталонного образца, представляющего собой неизношенное покрытие, и исследуемого покрытия, подвергнутого изнашиванию, аналитический сигнал пересчитывают на толщину и по разности толщин покрытий оценивают линейный износ.
Технический результат заключается в том, что при растворении одинаковых участков изношенного и неизношенного покрытий фиксируют аналитические сигналы, которые пересчитывают на толщину, что дает возможность по разности толщин покрытий определить величину линейного износа.
Для повышения точности и расширения функциональных возможностей растворение проводят при помощи электрохимической ячейки - зонда, конструкция которой позволяет выделять на поверхности образцов равные по площади участки и подвергать их электрохимическому растворению. Для исключения инструментальной погрешности растворение проводят последовательно, используют один и тот же источник тока и электрохимический зонд. Кроме того, в качестве эталонного образца используют покрытие с максимально однородным распределением металлического покрытия по поверхности подложки.
Для повышения производительности анализ проводят в гальваностатическом режиме поляризации, фиксируя в качестве аналитического сигнала время полной перфорации покрытия, которое является линейной функцией толщины покрытия.
Для повышения информативности определение толщины покрытия после изнашивания проводят в нескольких точках, смещая зонд при помощи системы пространственного перемещения параллельно поверхности образца, что позволяет оценить интегральный (по площади) износ.
Линейный износ b рассчитывается по формуле:
где Н - толщина покрытия эталонного образца, h - толщина покрытия исследуемого образца. При реализации интегрального контроля путем измерения толщины изношенного покрытия в нескольких точках значение h представляет собой усредненное значение параллельных измерений.
На чертеже представлена конструкция электрохимического зонда для реализации предлагаемого способа (Фиг.1) и схема, поясняющая сущность предлагаемого способа (Фиг.2).
Электрохимический зонд для оценки износа покрытий состоит из корпуса 1, включающего резервную камеру, выполненного из пластмассы, пластмассового поршня 2, съемного пластмассового наконечника с калиброванным отверстием и эластичной обкладкой 3 и платинового противоэлектрода 4.
Способ реализуется следующим образом: в корпус зонда 1 с диаметром наконечника 3 равным 0.5 мм при помощи поршня 2 отбирают раствор нитрата аммония концентрацией 1.5 моль/л, зонд опускают на поверхность исследуемого образца 5, представляющего собой никелевое покрытие на стали, подвергнутое изнашиванию, причем износ меньше толщины покрытия, проводят процесс электрохимического растворения, поляризуя от внешнего источника постоянным током силой 0,1 мА до полного снятия металлического покрытия, одновременно фиксируя время полной перфорации, затем напряжение отключают, зонд отводят от поверхности образца, электролит при помощи поршня 2 перемешивают, зонд опускают на поверхность эталонного образца, представляющего собой неизношенное никелевое покрытие и проводят электрохимическое растворение эталонного образца до полного снятия металлического покрытия с одновременной фиксацией времени полной перфорации, после чего напряжение отключают и зонд отводят от поверхности. Пересчитав время полной перфорации покрытия на толщину, рассчитывают линейный износ по формуле (1).
Способ оценки износа металлических покрытий путем определения толщины покрытия до и после изнашивания, отличающийся тем, что на поверхность исследуемого образца, представляющего собой образец с изнашиванием меньше толщины металлического покрытия, опускают электрохимический зонд, проводят электрохимическое растворение микроучастка поверхности покрытия исследуемого образца, фиксируют время полной перфорации, являющееся линейной функцией толщины покрытия, затем проводят растворение эталонного образца, представляющего собой неизношенное покрытие того же состава, до полного снятия металлического покрытия, фиксируют время полной перфорации, при этом в обоих случаях время полной перфорации пересчитывают на толщину покрытия, а износ b оценивают по формуле:
где Н - толщина покрытия эталонного образца, h - толщина покрытия исследуемого образца.
