3.4.4 Скратч – тестер

Одним из наиболее надежных способов определения адгезии покрытия к подложке является царапанье поверхности алмазным индентором типа Роквелла при непрерывно нарастающей нагрузке. В процессе испытаний осуществляется регистрация различных физических параметров в зависимости от приложенной нагрузки и длины царапины. Момент адгезионного или когезионного разрушения покрытия фиксируется после испытаний визуально с помощью оптического микроскопа, оборудованного цифровой камерой, а также по изменению одного из пяти параметров:

- акустическая эмиссия;

- сила трения;

- коэффициент трения;

- глубина проникновения индентора;

- остаточная глубина царапины (рисунок 3.15).

В результате испытаний определяется минимальная (критическая) нагрузка (Lc), которая приводит к разрушению покрытия. Следует отметить, что не все регистрируемые события, связанные с разрушением покрытия, описывают собственно адгезию покрытия к подложке. Так Lc1 обозначает момент появления первой трещины, Lc2 — отслаивание участков покрытия и Lc3 — пластичное истирание покрытия до подложки. Совокупность различных параметров, регистрируемых в процессе испытаний, повышает достоверность методики и точность определения критической нагрузки [15].

Данная методика соответствует международному стандарту ISO DIS 20502.

Depth sensor – сенсор глубины проникновения;acoustic emission detector – акустический эмиссионный детектор; scratch stylus - индентор; sample motion – движение образца; normal load – нормальная нагрузка.

Рисунок 3.15 Схема скратч – теста [15]

Технические характеристики прибора (рисунок 3.14) Scratch Tester ЕVЕТЕSТ представлены в таблице 3.4:

Рисунок 3.14 Scratch Tester ЕVЕТЕSТ, CSM Instruments, Швейцария [15]

Таблица 3.4 Технические характеристики Scratch Tester ЕVЕТЕSТ [15]

Технические характеристики
Диапазон нормальной сипы	От 0,5 до 200 Н
Разрешение по нагрузке	З мН
Максимальная сила трения	200 Н
Разрешение по силе трения	З мН
Максимальная длина царапины	70 мм
Скорость царапания	От 0,4 до 600 мм/мин
Максимальная глубина	1 мм
Разрешение по глубине	1,5 нм
Платформа XY	70 мм х 20 мм
Разрешение XY	0,25 мкм
Увеличение видео микроскопа	20Ох , 800х
Камера видеомикроскопа	Color 768 х 582

3.4.5 Импакт – тестер

Импакт_тестер фирмы CemeCon (рисунок 3.16) позволяет проводить комплексное исследование, как покрытий, так и объемных материалов, в условиях ударных нагрузок. Принцип действия прибора основан на ударном, однократном или циклическом, воздействии на исследуемую поверхность шарика - индентора с фиксированной нагрузкой и частотой. Режим испытания задается путем варьирования двух основных характеристик — силы удара и количества ударов.

С помощью прибора могут быть оценены следующие характеристики:

- скорость износа в условиях ударных воздействий (на основе измерений глубины или площади поперечного сечения образовавшегося кратера);

- адгезионная и когезионная прочность покрытий (путем определения критической нагрузки или критического уровня напряжения, приводящих к адгезионному или когезионному разрушению);

- усталостная прочность материала;

- трещиностойкость материала;

- стойкость режущего инструмента по схеме Flank Wear (моделирование);

- распределение напряжений по глубине и по сечению кратера;

- построение кривых «напряжение-деформация»;

- упруго-пластические свойства материала [15].

Рисунок 3.16 Impact Tester, CemeCon, Германия [15]

На рисунке 3.17 показан пример испытания покрытия Ti – B – N на импакт тестере фирмы CemeCon:

Рисунок 3.17 Микрофотографии областей контакта стального шарика с покрытием Ti–B–N после 1 000 и 10 000 ударов, соответственно [15]

Технические характеристики прибора приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Технические характеристики Impact Tester, CemeCon [15]

Технические характеристики
Сила удара, Н	100-1500 (±3%)
Частота ударов, Гц	50
Длительность эксперимента при 1 млн.ударов, час	5,5
Диаметр индентора, мм	2,5/5
Материал индентра	Твердый сплав, стали, сплавы, керамика и др.
Контроль процесса	Полное компьютерное управление
Программное обеспечение	ITEC PLUS, LabView