3. Остаточные напряжения в покрытиях (он).

Эксплуатационные свойства изделий с нанесенными покрытиями в значительной мере зависит от остаточных напряжений. Формирующиеся как в материале покрытия, так и в поверхностных слоях, где и наблюдается высокий уровень ОН. В зависимости от свойств материалов покрытия и основного материала условия формирования покрытия, его толщины и ряда других факторов возможно образование растягивающих так и сжимающих напряжения. Если величина ОН в материале покрытия близка к пределу прочности, то происходит, либо отслаивание покрытия, либо образование в нем трещин. ОН оказывают влияние на механические, физические и химические характеристики покрытия. Следует различать ОН во всем объеме покрытия – макронапряжения и в отдельных ее участках – микронапряжения. Объемные макронапряжения особенно не благополучны, локальные микронапряжения более склонны к релаксации. Большое влияние ОН на эксплуатационные свойства изделий с покрытиями приводит к необходимости контроля этого параметра. Разработку технического процесса нанесения покрытия осуществляется на базе следующих положений:

1. Значения коэффициента термического расширения (КТР) основного материала и материала покрытия должны быть максимально близки. При большой разности их величин следует прибегать к нанесению промежуточных слоев.

2. Необходимо максимально увеличить сигма_к покрытий, т.к. на границе раздела наиболее высокий уровень напряжения.

3. При формировании покрытий следует препятствовать образования усадочных процессов.

4. Целесообразно выирать минимальные значения толщины покрытия.

Когда КТР покрытия > КТР основного материала, в покрытие возникают ОН растяжения (σ_р). Когда КТР покрытия < КТР основного материала, в покрытие формируются ОН сжатия.

ОН стремятся деформировать слой, в котором они распределены.

Расчетные зависимости выводятся при следующих допущениях: покрытия идеально соединены с основным материалом смещения на границе раздела не происходит, сечение остается плоским и перпендикулярным оси образца.

4. Несплошности в покрытиях (пористость).

Пористость - отношение объема всех несплошностеи к общему объему твердого тела в долях единицы или процентах. По форме несплошности могут быть различного типа: пузырчатые, каналовидные, щелевидные, ветвистые и др. Форма и размеры отдельных несплошностей и их взаимная связь определяю геометрию порового пространства. Различают общую пористость, открытую и закрытую. Открытая пористость – объем связанных (сообщающихся) между собой несплошностей. Закрытая пористость – совокупность замкнутых взаимно не сообщающихся несплошностей.

Вид и объем пор в покрытиях определяются условиями их формирования. Твердофазные покрытия в основном сохраняют несплошности исходного материала, используемого в покрытии. При формировании по­крытий из расплавленного состояния преимущественно образуется пористость газоусадочного характера. Ка­нальная, щелевидная, ветвистая пористость свойственна порошковым и атомарным покрытиям. Пористость, как уже отмечалось, относится к важнейшим показателям качества покрытий. Высокая пористость негативно отражается на адгезионной и когезионнои прочности покрытий, коррозионной стойкости, газопроницаемости и др. В связи с этим этот параметр качества покрытий подлежит обязательному контролю. Обычно для кон­троля используют образцы-свидетели с покрытием, нанесенным по технологии изделия. Наряду с этим суще­ствуют методики определения пористости покрытий непосредственно на изделии. Наиболее достоверные ре­зультаты получают при анализе образцов-свидетелей.

Общепринятой методикой определения пористости служит гидростатическое взвешивание, регламен­тируемое государственным стандартом (ГОСТ 18893-73). Наиболее точные результаты получают при гидро­статическом взвешивании сколотого покрытия с пропиткой материала жидкостью в камере, подвергнутой предварительному вакуумированию. Расчеты производят по общепринятым формулам согласно упомянутому стандарту:

П_ОТ=(G_П.Н.- G_П.С.)/( G_П.Н.- G_П.Ж.)*100%;

γ_П.К.= G_П.Н./( G_П.Н.- G_П.Ж.)*γ_Ж;

П_ОБ=(1- γ_П.К/γ_О)*100%,

П_ОТ, П_ОБ - соответственно открытая и общая пористость; G_П.Н., G_П.С, G_П.Ж. - масса образца покрытия: сухого, насыщенного жидкостью, погруженного в жидкость; γ_Ж, γ_О, γ_П.К. - плотность соответственно жид­кости, образца и покрытия.

Пористость покрытия по приведенной методике может быть определена и непосредственно на под­ложке.

Для определения пористости в тонких атомарных покрытиях приведенная методика дает большие по­грешности. В связи с этим используют многочисленные методы косвенного анализа: ультразвуковой; ультра­звуковой, совмещенный с оптической голографией, метод наложения фильтровальной бумаги, метод опреде­ления маслоемкости и многие другие. Оценку пористости покрытий осуществляют также методом определе­ния газопроницаемости.