2. Адгезія

Одним з основних факторів, що визначають довговічність і надійність покриття, є адгезія, тобто сила зв'язку з підкладкою.

Простий і ефективний метод визначення величини адгезії полягає в накладенні на поверхню плівки спеціальної випробувальної липкої стрічки для подальшого дослідження процесу відриву. При слабкій адгезії стрічка відривається від підкладки разом із плівкою, при сильній – плівка залишається повністю на підкладці. Для кількісної оцінки адгезії застосовують метод липкої стрічки і метод дряпання голкою під певним навантаженням, методи має ряд методичних складнощів.

Величина адгезії очевидно визначається природою зв'язку частинок плівки і підкладки. Фізична адсорбція визначає слабку адгезію, хемосорбція – сильну. Активні по відношенню до кисню метали утворюють хімічні зв'язки з підкладками, наприклад зі склом, що призводить до підвищення адгезії (рис 3.1).

Рисунок 1.2.2.1 – Зміна адгезії в часі для плівок золота, алюмінію і заліза, напилених на скло

Для підвищення адгезії нерідко спеціально наносять підшари оксиду, сучасні технології дозволяють також здійснювати плавний перехід складу плівки від окислу до чистого металу, що може забезпечити максимальну адгезію.

3. Зносостійкість та коефіцієнт тертя

При використанні плівок в машинобудуванні важливе значення мають їх зносостійкість і коефіцієнт тертя, які визначаються, структурою і складом плівкового покриття.

Трибологічні фрикційні випробування отриманих плівок часто проводяться за методом «палець – поверхня» на трибометр в умовах сухого тертя. Коефіцієнт тертя і зносостійкість плівок визначаються при зворотно-поступальному ковзанні індентора. Швидкість руху столика із зразком складає зазвичай , закруглений індентор виконується з твердого сплаву ВК8, навантаження на індентор при випробуваннях складає як правило до .

Для опису зміни коефіцієнта тертя з ростом шляху тертя, коли твердий індентор з радіусом закруглення впроваджується в гомогенну однорідну плівку, застосовується модель по Боудену – Тейбор ( Bowden – Tabor ):

,

де і – коефіцієнти тертя, що визначаються відповідно опором зрізу поверхневих сполук і опором «взпахування» (пластичного відтискування) менш твердого матеріалу індентором, – фактична площа контакту, – межа міцності на зрушення, – нормальне навантаження, – радіус індентора, – твердість плівок.

За даних умов випробувань з великою вірогідністю можна сказати, що радіус індентора, твердість плівки, межа міцності на зрушення плівки є постійними величинами. Отже, коефіцієнт тертя залежить тільки від площі фактичного контакту індентора з поверхнею плівки. Внаслідок однакових умов трібоконтакта, зміна площі фактичного контакту і об'ємного зносу плівки за одиницю часу постійно, тому зміна коефіцієнта тертя є лінійною залежністю від часу стирання або шляху тертя. Отже, кут нахилу і довжина шляху лінійної ділянки залежності коефіцієнта тертя визначаються величиною об'ємного зносу плівки за одиницю часу або зносостійкістю плівки.

З ростом об'ємного зносу плівки і відповідно зменшення її зносостійкості збільшуватиметься кут нахилу і зменшуватися довжина шляху тертя ділянки лінійної залежності коефіцієнта тертя від шляху тертя.

Слід зазначити, що радіус кривизни індентора набагато перевищує товщину плівки, отже, зміна значення коефіцієнта тертя з ростом шляху тертя матиме лінійний характер до того моменту, поки індентор не досягне підкладки.