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镀膜设备的涂层结合力该怎么测试?


如何测量涂装设备的涂层附着力?涂层附着力是指涂层与基体表面之间的附着力,即涂层从基体上剥离的难度。剥离越难,涂层的附着力越好。工业上测量涂层附着力的方法主要有划痕法、压痕法和球痕法。

1.划痕法

划痕法是一种测量涂层与基体结合强度和破坏模式的“定量”标准试验方法。采用金刚石球针连续敲击涂层表面,使针上的载荷逐渐增大。当涂层完全划伤或涂层出现明显剥落时,加载力为涂层的附着力,单位为牛顿n。

ASTM c1624-05适用于测量沉积在陶瓷或金属基体上的硬质陶瓷涂层的附着力(维氏硬度大于5gpa,厚度≤ 30um)室温下。简单的表达式是通过在显微镜下观察划痕图像来标记LC1、LC2甚至LC3点,并计算这些点出现位置的外加载荷。

通常,LC1表示划痕边缘开始开裂,这表明涂层开始失效。LC2表示划痕开始剥落,表明涂层完全失效。通常,我们使用LC2来定义涂层的附着力。目前,国际上多采用该标准。

国家标准JB/t8554-1997是我国测量薄膜与基体结合力的划痕试验方法。它通过检测涂层被划伤瞬间的声音信号来确定涂层的失效点,即涂层的附着力。因为声音很小,人们的听觉很难准确地感觉到。通常在被测物与针之间安装一个能接收微弱声音的传感器,然后对信号进行放大。通常,声信号曲线上对应于声谱峰值的载荷被用作膜-基底粘附力的值。

由于声信号受环境影响较大,许多单位仍采用光学显微镜观察划痕轨迹的方法,通过测定LC2值来确定膜基结合力。一般来说,刮刮器的价格比较贵。在中国,刮刮器都在10万元以上,所以小企业很少购买。一般来说,大型企业、学校或研究机构都会购买刮擦仪器。

2.压痕法

压痕试验是一种“定性”的方法来测量薄膜与基体的附着力。洛氏硬度计的金刚石压头用于在试样的指定位置打孔。由于试样基体在凹坑处的变形,在基体与涂层之间产生相应的应力,可能使凹坑周围的涂层脱落。不同的材料采用不同的测试方法。

钢基体采用HRC法,试验压力载荷为150kgf;对于硬质合金等高硬度基体,采用HRA法,试验压力载荷为60kgf。在显微镜下观察凹坑的形态,并与标准进行比较,以确定涂层的附着力是否合格。Hf1-hf4合格,hf5-hf6不合格。大多数涂料公司都用这种方法来测试薄膜与基材的附着力。

3.球标法

球痕法也是一种“定性”的方法来测量薄膜-基板的附着力。它是用一定直径的钢球在涂层表面进行研磨,使涂层磨损,在涂层和基体上留下圆形(当涂层表面为平面时)或椭圆形(当涂层表面为圆柱形时)凹痕。

打磨时间要控制好,坑深必须超过涂层厚度。另外,由于涂层很硬,很难直接磨穿涂层,因此在磨削时,应在钢球的磨削区域涂上一些金刚石粉末(粒径小于7um),并在磨削过程中喷酒精稀释金刚石粉末并润滑。

当凹坑在显微镜下放大50-100倍时,涂层与基体之间有一条分解线。观察分界线的形状,判断涂层与基体的附着力是否良好。如果边界线非常清晰整齐,则涂层的附着力良好。如果边界线的犬齿错开或有缺陷,涂层的附着力就不好。

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