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教你如何測(cè)量鍍膜涂層的結(jié)合力

發(fā)布時(shí)間：2019-06-10

　　涂層結(jié)合力是指涂層與被涂層基體表面的相互粘附能力，也就是將涂層從基體上剝離的難易程度。越難剝離，意味著涂層的結(jié)合力越好。工業(yè)上用來(lái)測(cè)量涂層結(jié)合力的方法主要有三種，分別為劃痕法，壓痕法，球痕法。

　　1、劃痕法

　　劃痕法是一種“定量”測(cè)量涂層膜基結(jié)合強(qiáng)度和失效形式的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，用一個(gè)加有金剛石圓球狀的針頭在涂層表面連續(xù)劃行，同時(shí)在針頭上逐漸增加載荷，當(dāng)涂層被完全劃穿或者涂層出現(xiàn)明顯剝落那一刻所加載的載荷力就是涂層的結(jié)合力，用牛頓N表示。

　　美國(guó)ASTMC1624-05標(biāo)準(zhǔn)是適用于陶瓷或者金屬基底上沉積的硬質(zhì)陶瓷涂層（維氏硬度高于5GPa，厚度≤30um），在室溫下，結(jié)合力的測(cè)試。簡(jiǎn)單的表述為，通過(guò)在顯微鏡下觀察劃痕的圖像，標(biāo)記出LC1和LC2甚至LC3的點(diǎn)，計(jì)算出現(xiàn)這些點(diǎn)的位置所施加的載荷大小。通常LC1指劃痕邊緣開(kāi)始出現(xiàn)裂紋，說(shuō)明涂層開(kāi)始失效，LC2指劃痕開(kāi)始出現(xiàn)剝落，說(shuō)明涂層已經(jīng)完全失效，一般我們用LC2來(lái)定義該涂層的結(jié)合力。目前國(guó)際上大多使用該標(biāo)準(zhǔn)。


　　國(guó)標(biāo)JB/T8554-1997是我國(guó)用來(lái)測(cè)量膜基結(jié)合力的劃痕試驗(yàn)方法，是通過(guò)檢測(cè)涂層在被劃穿的那一瞬間的聲信號(hào)，來(lái)確定涂層失效點(diǎn)，即涂層的結(jié)合力。由于這個(gè)聲音很小，人的聽(tīng)覺(jué)很難準(zhǔn)確感覺(jué)到，一般在被測(cè)件和針頭之間安裝能接受微弱聲音的傳感器，然后將信號(hào)放大，一般用聲信號(hào)曲線上出現(xiàn)的第一個(gè)聲譜峰值所對(duì)應(yīng)的載荷作為膜基結(jié)合力的值。


　　由于聲信號(hào)受環(huán)境影響較大，所以很多單位還是采用利用光學(xué)顯微鏡觀察劃痕軌跡的方法，通過(guò)確定LC2值的方法，確定膜基的結(jié)合力。

　　劃痕儀一般價(jià)格較貴，國(guó)內(nèi)劃痕儀基本都在10萬(wàn)元以上，所以小企業(yè)很少購(gòu)買(mǎi)，一般大企業(yè)，學(xué)校或者研究所購(gòu)買(mǎi)劃痕儀。


　　2、壓痕法

　　壓痕測(cè)試法是一種“定性”測(cè)量膜基結(jié)合力的方法，用洛氏硬度計(jì)的金剛石壓頭在樣品的指定位置上打壓出一個(gè)凹坑，凹坑處的樣品基材由于變形兒時(shí)基材與涂層之間產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，該應(yīng)力有可能使凹坑周?chē)?a href='http://www.gh91.net/tech/coatingList/' target='_blank'>涂層脫落。對(duì)于不同材料的基體，采用不同的測(cè)試方法。對(duì)于鋼基體，采用HRC方法，其測(cè)試加壓載荷為150Kgf；對(duì)于硬度高的基體，如硬質(zhì)合金等，采用HRA方法，其測(cè)試加壓載荷為60Kgf。在顯微鏡下觀察凹坑的形貌，與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，判斷涂層的結(jié)合力是否合格。HF1-HF4均為合格，HF5-HF6均為不合格。

　　大多數(shù)的涂層公司均采用該方法進(jìn)行膜基結(jié)合力的測(cè)試。

　　3、球痕法

　　球痕法同樣是一種“定性”測(cè)量膜基結(jié)合力的方法，是用一定直徑的鋼球在滁層表面上研磨，將涂層磨穿，在涂層和基體上留下一個(gè)圓形(涂層表面為平面時(shí))或橢圓形(涂層表面為圓柱面時(shí))凹坑。研磨的時(shí)問(wèn)要掌握好，凹坑的深度一定要超過(guò)涂層的厚度。另外，由于涂層很硬．鋼球報(bào)難直接將涂層磨穿，所以研磨時(shí)，要先在鋼球上研磨區(qū)域涂上些許金剛石粉末(粒度在7um以下)，并噴上酒精以稀釋金剛石粉末和研磨時(shí)潤(rùn)滑。

　　在顯微放大鏡下將凹坑放大50～100倍．會(huì)看見(jiàn)涂層與基體之聞?dòng)幸粭l分解線，觀察這條分界線的形狀來(lái)判斷涂層與基體之間的結(jié)合力是好還是不好。如果這條界線非常清晰整齊．則涂層結(jié)合力好．如果這條分界線犬齒交錯(cuò)或出現(xiàn)斷層，則涂層結(jié)合力不好．

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