3.5. Контроль качества ионно-плазменного напыления
Полный контроль качества покрытий ионно-плазменного напыления проводят в следующем порядке:
визуальный осмотр;
контроль на микротвёрдость;
контроль толщины покрытия;
контроль адгезионных свойств покрытия;
контроль на хрупкость;
контроль пористости покрытия.
Полный контроль качества покрытий производится на образцах свидетелях или на одной - двух деталей от садки.
Все 100% упрочняемых деталей подвергаются визуальному осмотру с помощью четырехкратной лупы. Покрытия имеют декоративный внешний вид. Нитрит титана - золотисто-желтый, карбонитрид – серо-фиолетовый, соединения хрома и карбид титана - серого цвета разных оттенков, матовый и блестящий. Наличие сколов, шелушение и электроприжоогов не допускаются.
Микротвердость напылённых деталей проверяется на микротвердоомере ПМТ - 3 (ГОСТ 9450-76).
Испытание на микротвердость производят вдавливанием алмазной пирамиды с углом при вершине 136° под нагрузкой от 2 до 200 гр. На рис. 20. показан прибор ПМТ-3 для испытаний на микротвердость, разработанный в институте машиноведения Академии Наук СССР [8].
Столик 11 и стойка 4 тубуса опираются на станину 1 прибора. Испытуемый предмет 2 устанавливают на столик под объектив 9 и, глядя в окуляр 5, производят наводку на фокус микроскопа и установку нитей с помощью окулярного микрометра 6. За тем столик поворачивают, причем испытуемый образец попадает под алмазную пирамиду 10. Далее поворачивают рукоятку 8; при этом алмазная пирамида опускается и вдавливается под действием груза 3 в испытуемый предмет в течение 5-7 сек. После снятия груза столик поворачивают под тубус микроскопа 7 и измеряют диагональ d, совмещая пересечение нитей сначала с правым углом отпечатка (пунктирные линии), а затем с левым (сплошные линии).
Рис. 20. Схема прибора ПМТ-3
Отсчет десятых долей миллиметра производят по цифрам, находящимся в поле зрения, а сотых и тысячных - по барабану окулярного микрометра 6. По величине диагоналей определяют площадь отпечатка и твердость по формуле (2.1.).
(2.1.)
где Р - нагрузка, кг
F - площадь пирамидального отпечатка, мм2.
Оптимальная твердость покрытий должна находиться в диапазонах:
нитрид титана - Н50 = 15,0…24,0 ГПа (1500…2400 кгс/мм2);
карбонитрида титана - Н50 = 16,0…24,0 ГПа (1600…1400 кгс/мм2);
карбид титана - H50 = 18,0…22,0 ГПа (1800…2200 кгс/мм2);
нитрид хрома - Н50 = 15,0…20,0 ГПа (1500…2000 кгс/мм2);
карбид хрома - Н50 = 14,0…18,5 ГПа (1400…1850 кгс/мм2).
Толщина покрытия замеряется на поперечных микрошлифах после травления в реактивах для основного материала. Для получения острого края микрошлифы необходимо изготавливать попарно-стянутыми или в струбцинах. Адгезия проверяется методом нанесения сетки царапин (ГОСТ 9302-79) алмазным наконечником ТП с интервалом в 0,5 мм. глубиной до основного материала. Наличие сколов хотя бы в одном из углов квадратов сетки свидетельствует о некачественном покрытии (рис. 21.).
Рис. 21.Контроль адгезионных свойств покрытия методом нанесения сетки царапин
Хрупкость покрытия оценивается по виду отпечатка твердости по Виккерсу при нагрузке 5 кгс или при нагрузке 200 гс на микротвердомере ПМТ-3. Пористость ионно-плазменных покрытий проверяется по необходимости у деталей, работающих в агрессивных средах, методом наложения фильтровальной бумаги, обработанной в соответствии с ГОСТ 9302-79.