理论教育 覆盖层结合强度检测的优化方法

覆盖层结合强度检测的优化方法

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:涂层与基体的结合强度是涂层性能的一个重要指标。检测覆盖层结合强度的具体方法很多,选择检测方法时应根据镀层的特性、基体材质、镀层厚度等因素考虑。常用的测试方法有:弯曲法、划痕法、锉刀法、摩擦法、加热法等。镀层不应起皮、脱落;或在放大四倍后检查,镀层与基体之间不允许分离。划痕法 采用已磨到30°角的硬质钢刀,在零件表面上相距约2mm划两条平行线。能够观察到膜层破坏的最小载荷称为临界载荷。

覆盖层结合强度检测的优化方法

涂层的结合强度(附着力)是指涂层与基体结合力的大小,即单位表面积的涂层从基体(或中间涂层)上剥落下来所需的力。涂层与基体的结合强度是涂层性能的一个重要指标。若结合强度小,轻则会引起涂层寿命降低,过早失效,重则易造成涂层局部起鼓包,或涂层脱落(脱皮)无法使用。

检测覆盖层结合强度的具体方法很多,选择检测方法时应根据镀层的特性、基体材质、镀层厚度等因素考虑。常用的测试方法有:弯曲法、划痕法、锉刀法、摩擦法、加热法等。

(1)弯曲法 将试样弯曲,由于镀层和基体金属伸长程度不同,镀层受到从基体剥离的力。当这个力大于镀层与基体的结合力时,镀层将发生起皮、剥离。此方法适用于有各种镀层的薄型工件、线材、弹簧等电镀零件,如图15-19所示。

1)将试样沿一个直径等于试样厚度的轴,弯曲180°,然后把弯曲部分放大四倍观察。镀层不允许起皮、脱落。

2)将试样夹在台虎钳中,反复弯曲试样,直至基体断裂。镀层不应起皮、脱落;或在放大四倍后检查,镀层与基体之间不允许分离。

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图15-19 弯曲法测定结合力

3)直径≤1mm的线材,应绕在直径为1mm的金属线材的轴上;直径>1mm的线材,绕在直径与线材相同的金属轴上。绕成10~15个紧密靠近的线圈,镀层不应有起皮或脱落现象。

(2)划痕法 采用已磨到30°角的硬质钢刀,在零件表面上相距约2mm划两条平行线。划线时,应当以足够的压力使单行程通过金属镀层,切割到基体金属。用肉眼或4~5倍放大镜观察镀层,不应起皮、脱落。(www.daowen.com)

(3)栅格试验 用硬质钢针或刀片在试样表面交错地将涂层划成一定间距的平行线或方格。由于划痕时使涂层在受力情况下与基体产生作用力,若作用力大于涂层与基体的结合力,涂层将从基体上剥落。以划格后涂层是否起皮或剥落来判断涂层与基体结合力的大小,适用硬度中等、厚度较薄的涂层(如热喷涂锌或铝涂层、涂料涂层等)和塑料涂层等。

(4)冲击试验 用锤击或落球对试样表面的涂层反复冲击,涂层在冲击力作用下局部变形、发热、振动、疲劳最终导致涂层剥落。以锤击(或落球)次数评价与基体结合强度。

1)锤击试验。将试样装在专用振动器中,使振动器上的扁平冲击锤以每分钟500~1000次的频率对试样表面涂层进行连续锤击。经一定时间后,若试样涂层锤击部位涂层不分层或不剥落,认为其结合力合格。

2)落球试验。将试样放在专门的冲击试验机上,用一个直径为5~50mm的钢球,从一定高度及一定的倾斜角向试样表面冲击。反复冲击一定次数后,以试样被冲击部位的涂层不分层或不剥落为合格。

(5)压痕法 压痕法是生产实践中用得较为广泛的一种方法,它采用非应力参量来估算膜层与基体间的界面结合强度。压痕法试验原理如图15-20所示,与压痕法硬度测试试验相类似,即对试样在不同载荷作用下对膜面进行压痕试验。当在载荷足够大时,膜层与基体的界面上产生横向裂纹,裂纹扩展到一定阶段就会使膜层脱落。能够观察到膜层破坏的最小载荷称为临界载荷。

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图15-20 压痕法试验原理

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