Методы определения адгезии
Метод ленты.Метод заключается в наложении на поверхность покрытия специальной липкой ленты с последующим отрывом ее. Этот метод дает качественные результаты и не несет никакой информации об относительной величине сил адгезии, если адгезия пленки к подложке превышает адгезию ленты к пленке. Если же пленка отрывается, то можно получить количественные результаты.
Метод царапания. Метод заключается в протягивании по покрытой пленкой поверхности нагруженной иглы из твердого металла или алмаза. Нагрузка на иглу постепенно увеличивается до тех пор, пока не достигнет критической величины, при которой пленка отделяется и игла оставляет чистый канал. Установлено, что при толщинах, больших 30 нм, необходимая нагрузка не зависит от толщины пленки.
Метод истирания. При исследовании сопротивления пленок истиранию было установлено, что их сопротивление зависит не только от твердости слоя, но и от его адгезии. Однако из таких измерений невозможно непосредственно вычислить силу сцепления.
Метод нормального отрыва. В некоторых случаях измеряют адгезию приложением сил, перпендикулярных поверхности раздела, при этом покрытие отрывают от основного металла. Тонкие покрытия наносят на подготовленную поверхность двух цилиндрических образцов, затем их покрывают слоем клея холодного отверждения и зажимают в специальном приспособлении. При этом обе смазанные клеем поверхности соприкасаются (рис. 5.4). После застывания клея образец помещают в разрывную машину и определяют величину прочности сцепления покрытия с основой. Во избежание неравномерной нагрузки образца (из-за возможной небольшой несоосности зажимов) рекомендуется применять зажимную головку с шаровым шарниром.
Рис. 5.4. Образец для определения прочности сцепления тонких покрытий: 1 – подготовленный образец; 2 – зажимные цапфы (стрелки указывают направление нагрузки); 3 – покрытие; 4 – прослойка клея
Прочность на разрыв определяют по формуле
= Р/S,
где Р– растягивающая сила;S– сечение отрыва пленки.
Метод центрифуги. В этом случае пленка наносится на цилиндрическую поверхность ротора. Ротор приводится во вращение с постепенно увеличивающейся скоростью до тех пор, пока пленка не отрывается. Скорость, необходимая для отрыва пленки, зависит как от сил сцепления, так и от прочности пленки на разрыв. Для измерения собственно адгезии на пленке делают разрезы, параллельные оси. Адгезия определяется из выражения
= 42n2rd,
где n– скорость вращения ротора;r– радиус ротора;- плотность пленки;d– толщина пленки.
Этот метод позволяет измерять адгезию лишь слабо сцепленных пленок.
Метод ультразвуковой вибрации. В этом случае применяется ультразвуковая вибрация. Метод основан на том, что при прохождении звуковых волн через материалы различной плотности часть волн отражается от поверхности раздела этих материалов. Если покрытие в отдельных местах отделено от основы, то в возникших воздушных зазорах ультразвуковые волны будут отражаться, и на экране прибора будет виден сигнал, отраженный от места дефекта.
Метод перегиба. Подложку многократно изгибают до момента удаления пленки в месте перегиба. Применяют для ускоренных адгезионных испытаний.