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PVD真空镀膜涂层的结合力检验

发布时间:2017-09-15
  涂层结合力是指涂层与被涂层基体表面的相互黏附能力,也就是将涂层从基体上剥离的难易程度。越难剥离,涂层结合力越好。一般情况下,如果涂层与基体的界限不明显,则表明涂层的结合力非常好,使用扫描电镜下观察涂层基体界面图标,可以看出,涂层基体界面越模糊,实测也证明涂层的结合力非常好。
 
  涂层结合力的检测方法有弯曲测试法、画线画格后急热急冷热循环测试法、黏接剥离测试法、黏接拉伸测试法、划痕测试法、压痕测试法、球痕测试法。对于PVD涂层,使用比较多的通常是后三种方法,下面进行介绍:
 
  一、划痕测试法
 
  用三个加有金刚石圆球状的针头在涂层表面按一定速度连续划行同时在针头上逐渐增加载荷,涂层被完全划穿那一刻所加载的载荷就是涂层的结合力。涂层在被划穿的那一瞬间,会发出不同的“声音”,当然这个声音很小,人的听觉很难准确感觉到。为了提高测量精度,在被测件和针头之间安装能接收微弱声音的传感器,然后将信号放大。通过此传感器,可以将针头在整个划行过程中的声音记录下来,并自动画出所加载荷、声音信号强度曲线。曲线上出现的第一个声谱峰值所对应的载荷,就是该涂层对基体的结合力临界值。
 
  二、压痕测试法
 
  压痕测试法在洛氏硬度计上进行,对于不同材料的基体,采用不同的测试方法。对于钢基体,采用HRC方法,其测试加压载荷为15okgf;对于硬度高的基体,如硬质合金等,采用HRA方法,其测试加压载荷为60kgf。
 
  测试时将洛氏硬度计的圆锥形压头(圆锥夹角为120,尖顶半径为0.2mm),在一定测试压力下压人被测涂层表面,保持定时间(硬度计程序自动设定,约为6s)后卸除压力,压头会在试样表面压出一网锥形凹陷(压痕),从正面观察,压痕为一圆形。
 
  工件或试验片(随涂层工件在同一炉次涂层)经过洛氏硬度计测量后,放在投影仪下检查涂层黏结度。
 
  通过投影仪放大观察痕迹边缘的涂层状况,与裂纹判定标准参照对比,从而确定涂层结合力的等级。这种涂层结合力测量方法目前在生产企业使用比较多。
 
  三、球痕测试法
 
  球痕测试法是用一定直径的钢球在涂层表面上研磨将涂层磨穿在涂层和基体上留下一个圆形(涂层表面为平面时)或椭圆形(涂层表面为圆柱面时)凹坑。研磨的时间要掌握好,凹坑的深度一定要超过涂层的厚度。另外,由于涂层很硬,钢球很难直接将涂层磨穿,所以研磨时,要先在钢球上研磨区域涂上些许金钢石粉末(粒度在7um以下),并喷上酒精以稀释金铜石粉末和研磨时润滑。在显微放大镜下将凹坑放大50~100倍,会看见涂层与基体之间有一条分界线,观察这条分界线的形状判断涂层与基体之间结合力的状况。“如果这条界线非常清晰整齐,则涂层结合力不好;如果这条分界线犬齿交错或出现断层。则涂层结合力好。
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