Способ определения прочности сцепления покрытия с металлической основой

Изобретение относится к контролю качества покрытий с металлом и может быть использовано для количественной оценки прочности сцепления покрытия с металлической основой. Сущность: образец с покрытием испытывают воздействием механических нагрузок, по результатам действия которых определяют прочность сцепления покрытия с металлической основой. В качестве механической нагрузки используют усилие давления, прикладываемое к покрытию образца алмазным наконечником индентора. Поверхность образца разделяют на зоны, каждую из которых последовательно нагружают усилием давления с последующим контролем целостности покрытия. Усилие давления на каждой последующей зоне увеличивают и проводят испытание до тех пор, пока не будет выявлена зона с нарушением целостности покрытия. Показатель прочности сцепления определяют по приложенному усилию давления на зоне образца, предшествующей зоне с нарушением сцепления покрытия с основой. Технический результат: снижение трудоемкости осуществления способа и повышение его достоверности. 1 ил.

 

Изобретение относится к контролю качества покрытий с металлом и может быть использовано для количественной оценки прочности сцепления покрытия с металлической основой.

Известны "Методы контроля прочности сцепления покрытий", пункт 5 ГОСТ 9.302, где:

- по пункту 5.5 - "Метод изгиба" образец с покрытием изгибают под углом 90° в одну сторону, затем в другую до излома;

- по пункту 5.12 - "Метод выдавливания" (штамповки) по ГОСТ 10510, основанный на выдавливании сферических лунок по Эриксену.

Эти методы лишь частично позволяют судить о качестве покрытия без количественной оценки прочности сцепления покрытия с основой, а следовательно, достоверность их невелика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному изобретению является способ определения прочности сцепления соединения покрытия с тонколистовым металлом в процессе деформирования (см. патент РФ №2231044, кл. G01N 19/04, 2004 г.), согласно которому соединение деформируют растяжением с изгибом посредством его прокатки через два формообразующих ролика, один из которых содержит треугольные выступы, а другой - соответствующие им треугольные впадины, углы при вершинах которых изменяются в пределах от 60 до 95° с интервалом в 5°, причем прокатку исследуемого соединения проводят за один оборот роликов, начиная с угла в 60° и заканчивая углом в 95°, а прочность сцепления покрытия с подложкой определяют по соотношению площадей с нарушенным сцеплением покрытия с подложкой и участков с ненарушенным сцеплением.

Для известного способа характерны большая трудоемкость его осуществления, обусловленная необходимостью выполнения нескольких различных схем пластического деформирования листового материала, а также невысокая достоверность, связанная с определением размеров участков с нарушенным и ненарушенным покрытиями.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение трудоемкости осуществления способа и повышение его достоверности.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе определения прочности сцепления покрытия с металлической основой, согласно которому образец с покрытием испытывают воздействием механических нагрузок, по результатам действия которых определяют прочность сцепления покрытия с металлической основой, новым является то, что в качестве механической нагрузки используют усилие давления, прикладываемое к покрытию образца алмазным наконечником индентора, причем поверхность образца разделяют на зоны, каждую из которых последовательно нагружают усилием давления с последующим контролем целостности покрытия, причем усилие давления на каждой последующей зоне увеличивают и проводят испытание до тех пор, пока не будет выявлена зона с нарушением целостности покрытия, а показатель прочности сцепления определяют по приложенному усилию давления на зоне образца, предшествующей зоне с нарушением сцепления покрытия с основой.

Сущность заявленного способа поясняется графическими материалами, на которых представлена схема осуществления способа с использованием образца в виде цилиндра.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

Для реализации способа изготавливают образец в виде пластины или цилиндра с центровыми отверстиями по его торцам, на образующую цилиндра или поверхность пластины наносят покрытие толщиной не более 0,1 мм. Покрытие может быть нанесено любым известным способом - гальваническим, плазменным, электроискровым, электрохимическим и др. Изготовленный образец подвергают нагрузке давлением с помощью конического алмазного индентора, вершина которого представляет собой сферическую поверхность с шероховатостью Ra≤0,01 мкм радиусом 1,5 мм для покрытий микротвердостью ≥250⋅107 Па или индентором радиусом 3 мм для покрытий микротвердостью <250⋅107 Па.

В качестве алмазного индентора используют стандартный инструмент для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием (ППД) - алмазным выглаживанием.

Ниже будет рассмотрен процесс осуществления способа на цилиндрическом образце диаметром 20 мм и центровыми отверстиями на его торцах.

Для проведения испытаний данного образца необходимо наличие трех движений (фиг. 1):

- движение вращения n образца 1;

- движение перемещения s индентора 2 вдоль оси образца;

- нагрузочное движение индентора к испытываемой поверхности покрытия (в направлении силы нагрузки индентора Ру - силы давления (выглаживания).

Рекомендуемая скорость вращательного движения образца n=200…250 мин-1 (V=15,7…19,6 м/мин), рекомендуемая величина подачи алмазного индентора вдоль оси образца 0,05 мм/об (10…12,5 мм/мин). Перемещение индентора для создания нагрузки - давления в направлении силы Ру - плавное (безударное) вручную.

При испытании плоских образцов используются аналогичные три движения: два взаимно перпендикулярных движения плоского образца или индентора (аналогичных n и s) и одно движение - нагрузочное для индентора (в направлении действия силы нагрузки индентора Ру).

Испытания на определение прочности сцепления покрытия с основой проводятся следующим образом.

Подлежащий испытаниям образец 1 с покрытием устанавливали в центрах универсального токарного станка (фиг. 1). В резцедержателе станка устанавливали устройство (алмазный индентор) 2 с индикацией силы нагрузки алмазного наконечника. Выставляли вершину алмазного наконечника по высоте центров станка. Ведущий центр обозначен позицией 3.

Включали станок, сообщая вращение образцу. Вводили наконечник индентора с образующей образца, устанавливали усилие поджатия наконечника к покрытию поверхности образца и сообщали осевую подачу индентору. Производили нагружение участка образца на заданной длине (например, 5 мм) заданным усилием, например, 5 кгс), после чего отключали осевую подачу индентора и проводили контроль прошедшей нагружение зоны, после чего проводили контроль состояния покрытия (визуально или прибором) и, при целостности покрытия, увеличивали усилие поджима алмазного наконечника к поверхности образца и таким усилием воздействовали на следующую зону образца. Испытания аналогично описанному выше проводили до тех пор, пока по результатам контроля образца не обнаруживали отслаивание покрытия с поверхности образца.

Показания прочности сцепления определяли по значению нагрузки предыдущей зоны образца, при проведении испытаний которого отслаивания покрытия не наблюдалось.

При апробировании способа процесс нагружения образца по зонам проводили с усилиями давления (Ру): 5 кгс, 8 кгс, 11 кгс, 14 кгс, 17 кгс, 20 кгс, 23 кгс, 26 кгс. При давлении более 26 кгс наблюдали разрушение покрытия из-за его переупрочнения (перенаклепа) вследствие пластической деформации.

Для более точной количественной оценки прочности сцепления покрытия может использоваться величина контактного давления алмаза на поверхность покрытия (Рк), соответствующая выглаживанию участка, предшествующего с шелушением покрытия. Для этого нужно знать площадь контакта алмаза с выглаживаемой поверхностью. Чтобы определить эту площадь, алмаз покрывают копотью (сажей) и производят испытание с давлением, значение которого предшествует шелушению покрытия. Затем с помощью инструментального или другого микроскопа определяется площадь контакта индентора с поверхностью и величина давления, равная отношению значения давления к площади контакта.

Контактное давление алмаза на поверхность покрытия (Рк) определяет напряжение, возникающее на границе между покрытием и основой, которое является причиной отслаивания покрытия.

Установлено, что наибольшая прочность сцепления покрытия с металлической основой Рк наиб связана с микротвердостью покрытия (Н) соотношением

Рк наиб=0,34 Н

По результатам апробирования способа установлено, что наибольшая прочность сцепления для гальванического кадмиевого покрытия составляет 17 кг/мм2 (Н=50 кг/мм2), химического никель-фосфорного покрытия - 181 кг/мм2 (Н=550 кг/мм2), гальванического хромового покрытия - 357 кг/мм2 (Н=1050 кг/мм2), гальванического покрытия серебром - 61 кг/мм2 (Н=180 кг/мм2).

Способ определения прочности сцепления покрытия с металлической основой, согласно которому образец с покрытием испытывают воздействием механических нагрузок, по результатам действия которых определяют прочность сцепления покрытия с металлической основой, отличающийся тем, что в качестве механической нагрузки используют усилие давления, прикладываемое к покрытию образца алмазным наконечником индентора, причем поверхность образца разделяют на зоны, каждую из которых последовательно нагружают усилием давления с последующим контролем целостности покрытия, причем усилие давления на каждой последующей зоне увеличивают и проводят испытание до тех пор, пока не будет выявлена зона с нарушением целостности покрытия, а показатель прочности сцепления определяют по приложенному усилию давления на зоне образца, предшествующей зоне с нарушением сцепления покрытия с основой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения и контроля адгезионной прочности покрытий различных конструкций, в частности защитных покрытий стальных магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения прочности сцепления клееполимерных дисперсно наполненных самотвердеющих композиционных материалов различного строения и состава с металлической подложкой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам оценки прочности сцепления металлических покрытий со стальной поверхностью, и может быть использовано для повышения качества и надежности выпускаемой продукции.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для испытаний на прочность склеенных слоев зубной шины в виде каппы. Устройство для изготовления проб при определении прочности термосклеивания слоев многослойной защитной зубной шины в виде каппы выполнено в форме диска с диаметром 100±1 мм и высотой 10±0,1 мм, на торцевой стороне диска выполнен вырез прямоугольной формы с высотой 10±0,1 мм, шириной 24±0,1 мм и глубиной 1±0,1 мм, с отверстием под винт для крепления на нем металлической полосы толщиной 1±0,1 мм, шириной 24±0,1 мм и длиной 40±5 мм, изогнутой под углом 90°.

Изобретение относится к области механических испытаний трехслойных панелей авиационно-космического назначения с обшивками из полимерного композиционного материала (ПКМ) и сотовым заполнителем из металлического или неметаллического материала.

Использование: для определения прочности покрытия из керамических наночастиц. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц заключается в том, что подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием из керамических наночастиц размещают в растровом электронном микроскопе, вакуумируют микроскоп до состояния глубокого вакуума, задают увеличение сканирования, достаточное для визуализации наночастиц, осуществляют сканирование покрытия по касательной к подложке электронным пучком максимально допустимой энергии при постепенном увеличении силы тока до отрыва наночастицы от покрытия, а о прочности покрытия судят по величине силы тока, при которой происходит отрыв наночастицы от покрытия.

Изобретение относится к области контроля и диагностики совокупности эксплуатационных свойств износостойких покрытий, связанных, прежде всего, с твердостью, адгезионной прочностью, износостойкостью, и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях, а также для покрытий, находящихся в условиях циклического нагружения, связанных, прежде всего, с эрозионной стойкостью поверхности.

Изобретение относится к области исследования материалов, а именно к устройствам для испытания смазок/масел жидких или полужидких составов. Знание адгезионных характеристик и качеств таких видов смазочных сред является весьма важным для различных двигателей, систем смазывания механического оборудования, космических систем и ответственных подвижных узлов специальной техники, работающих в условиях сильно изменяющихся температур как положительных, так и отрицательных.

Изобретение относится к области ракетной и измерительной техники и может быть использовано при выходном контроле на предприятии-изготовителе корпуса ракетного двигателя и входном контроле на предприятии-изготовителе твердотопливного заряда.

Изобретение относится к области испытания материалов. Отличительной особенностью заявленного способа определения адгезии пленки является то, что наблюдают за образованием купола в ходе процесса подачи равномерного внутреннего давления, форму основания (контура отрыва) купола принимают как эллиптическую с учетом анизотропных особенностей адгезива и анизотропии материала пленки, проводят измерение текущей высоты подъема купола и текущих размеров большой и малой полуосей основания купола, определяют механическое напряжение отрыва по формуле, по вычисленным значениям механического напряжения отрыва судят об адгезионных свойствах пленки к подложке.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сил адгезионного взаимодействия и молекулярной составляющей коэффициента трения. Устройство для определения адгезии металлических поверхностей содержит образец, стол, электродвигатель, узел замера тягового усилия, нить, ползун, стойку, вал, индентор, держатель индентора, нагружающее устройство индентора, прихват, плиту, винт для зажима образца контробразца, позволяющие проводить исследования адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и силы адгезионного взаимодействия. В качестве узла замера тягового усилия использован датчик изгибающего момента. Технический результат – возможность определения адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и сил адгезионного взаимодействия (адгезии ювенильных поверхностей). 3 ил.

Изобретение относится к способу проверки адгезии эластичных клеев или эластичных герметиков к поверхностям деталей, имеющему следующие шаги: а) клей (5) или герметик наносят на поверхность (3) детали, б) пытаются, факультативно после отверждения клея (5) или герметика, путем приложения отслаивающего усилия (F) отделить нанесенный клей (5) или нанесенный герметик от поверхности (3) детали и в) на основании вызванных приложением отслаивающего усилия (F) разрывов в клее (5) или герметике, с одной стороны, и вызванного приложением отслаивающего усилия (F) отделения клея (5) или герметика от поверхности (3) детали, с другой стороны, оценивают адгезию клея (5) или герметика. Перед и/или во время шага а) по меньшей мере на один первый участок (3b) поверхности (3) детали наносят слой (4) антиадгезионного материала, за счет которого клей (5) или герметик хуже прилипает к поверхности (3) детали и поэтому может быть отделен от поверхности (3) детали с меньшим отслаивающим усилием (F), чем непосредственно от поверхности (3) детали. Клей (5) или герметик на шаге а) наносят в виде непрерывной области материала как по меньшей мере на один первый участок (3b) поверхности (3) детали, на который наносят и/или был нанесен слой (4) антиадгезионного материала, так и непосредственно по меньшей мере на один второй участок (3а) поверхности (3) детали. Причем клей (5) или герметик наносят на поверхность (3) детали так, что клей (5) или герметик простирается в продольном направлении по меньшей мере от одного из вторых участков (3а) через один из первых участков (3b) к одному из вторых участков (3а). Технический результат – возможность проведения проверки адгезии клея к поверхности детали на достаточно большой длине без повреждения основной детали и изготовления дополнительных деталей. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.7 ил.

Использование: для определения адгезионной прочности несплошных наноструктурированных покрытий. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке включает выбор области покрытия, проведение воздействия на выбранную область, регистрацию данных о воздействии, анализируя которые судят об адгезионной прочности покрытий к подложке, при выборе области покрытия выделяют ряд участков покрытия, содержащих в совокупности по меньшей мере семь одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов, на каждый из выбранных участков проводят воздействие электрическим полем в режиме силовой микроскопии пьезоотклика, при этом регистрируют в виде изображения топографии участков и изображения пьезоотклика, визуально анализируя которые выявляют наличие ступенчатых переходов на изображениях пьезоотклика, которые характеризуют разделение одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов выбранных участков на часть нанообъектов, жестко закрепленную на подложке, и часть нанообъектов, незакрепленную на подложке, по изображениям топографии выбранных участков определяют общее количество содержащихся на участках нанообъектов и по изображениям пьезоотклика определяют количество нанообъектов на участках, характеризующихся ступенчатым переходом, по отношению (А) между общим количеством выявленных нанообъектов и количеством нанообъектов, характеризующихся ступенчатым переходом, судят об адгезионной прочности всего покрытия, при А<0,3 определяют отсутствие адгезионной прочности, при А>0,7 определяют максимальную адгезионную прочность. Заявляемый способ позволяет неразрушающими воздействиями на несплошное наноструктурированное покрытие определить его адгезионную прочность. Технический результат: обеспечение возможности определения адгезионной прочности покрытий путем проведения неразрушающих действий. 5 ил.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для определения адгезионной прочности многослойного керамического теплозащитного покрытия (ТЗП), применяемого для защиты деталей машин от высоких температур, преимущественно в авиационной технике. Устройство содержит образец, включающий цилиндрический стержень и шайбу с центральным отверстием, размещенную на стержне по скользящей посадке. Наружная цилиндрическая поверхность шайбы предназначена для нанесения испытуемого покрытия. На конце стержня выполнен цилиндрический бурт, взаимодействующий с опорной поверхностью шайбы. Устройство содержит основание со сквозным отверстием для размещения в нем по скользящей посадке свободной от покрытия части стержня, при этом основание представляет собой полый цилиндрический стакан, внутренняя поверхность которого выполнена ступенчатой. Больший внутренний диаметр стакана превышает внешний диаметр шайбы с многослойным покрытием, толщина каждой из ступеней не менее толщины нанесенного на боковую поверхность шайбы слоя соответствующего покрытия, а ширина ступеней «b» определяется из соотношения: , где: h - толщина сдвигаемого слоя покрытия; Е - модуль упругости материала сдвигаемого слоя; σпц - предел пропорциональности материала слоя. Технический результат - обеспечение возможности последовательного нагружения по крайней мере двух слоев теплозащитного покрытия. 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к устройствам и способам определения адгезии цементного камня к металлу. Сущность: осуществляют фиксацию вертикальной направляющей, установку коаксиально формы, заполнение зазора между ними цементным раствором, отверждение цементного раствора в водной среде при заданной температуре, проведение испытания с выдавливанием направляющей прессом из отвержденного цементного раствора. Направляющую изготавливают в виде конуса, а внутреннюю поверхность формы - в виде конуса, параллельного конусу направляющей, для получения по всей высоте формы одинакового кольцевого зазора между ними, заполняемого цементным раствором, причем при отверждении цементного раствора форму сверху закрывают крышкой для исключения взаимодействия раствора с водной средой и нарушения водоцементного соотношения раствора, причем водную среду подбирают исходя из скважинных условий, в которых предполагается использование цементного раствора. Устройство содержит зафиксированную вертикально на основании направляющую с установленной коаксиально формой, пространство между направляющей и формой заполнено отвержденным цементным раствором, причем направляющая выполнена с возможностью взаимодействия с прессом для выдавливания из отвердевшего цементного раствора. Направляющая выполнена в виде конуса, а внутренняя поверхность формы - в виде конуса, параллельного конусу направляющей, для получения по всей высоте формы одинакового кольцевого зазора между ними, заполняемого цементным раствором. Технический результат: снижение материальных затрат и повышение точности исследований. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к контролю качества покрытий с металлом и может быть использовано для количественной оценки прочности сцепления покрытия с металлической основой. Сущность: образец с покрытием испытывают воздействием механических нагрузок, по результатам действия которых определяют прочность сцепления покрытия с металлической основой. В качестве механической нагрузки используют усилие давления, прикладываемое к покрытию образца алмазным наконечником индентора. Поверхность образца разделяют на зоны, каждую из которых последовательно нагружают усилием давления с последующим контролем целостности покрытия. Усилие давления на каждой последующей зоне увеличивают и проводят испытание до тех пор, пока не будет выявлена зона с нарушением целостности покрытия. Показатель прочности сцепления определяют по приложенному усилию давления на зоне образца, предшествующей зоне с нарушением сцепления покрытия с основой. Технический результат: снижение трудоемкости осуществления способа и повышение его достоверности. 1 ил.

Наверх