教你如何測量鍍膜涂層的結合力

發布時間：2019-06-10

　　涂層結合力是指涂層與被涂層基體表面的相互粘附能力，也就是將涂層從基體上剝離的難易程度。越難剝離，意味著涂層的結合力越好。工業上用來測量涂層結合力的方法主要有三種，分別為劃痕法，壓痕法，球痕法。

　　1、劃痕法

　　劃痕法是一種“定量”測量涂層膜基結合強度和失效形式的標準試驗方法，用一個加有金剛石圓球狀的針頭在涂層表面連續劃行，同時在針頭上逐漸增加載荷，當涂層被完全劃穿或者涂層出現明顯剝落那一刻所加載的載荷力就是涂層的結合力，用牛頓N表示。

　　美國ASTMC1624-05標準是適用于陶瓷或者金屬基底上沉積的硬質陶瓷涂層（維氏硬度高于5GPa，厚度≤30um），在室溫下，結合力的測試。簡單的表述為，通過在顯微鏡下觀察劃痕的圖像，標記出LC1和LC2甚至LC3的點，計算出現這些點的位置所施加的載荷大小。通常LC1指劃痕邊緣開始出現裂紋，說明涂層開始失效，LC2指劃痕開始出現剝落，說明涂層已經完全失效，一般我們用LC2來定義該涂層的結合力。目前國際上大多使用該標準。


　　國標JB/T8554-1997是我國用來測量膜基結合力的劃痕試驗方法，是通過檢測涂層在被劃穿的那一瞬間的聲信號，來確定涂層失效點，即涂層的結合力。由于這個聲音很小，人的聽覺很難準確感覺到，一般在被測件和針頭之間安裝能接受微弱聲音的傳感器，然后將信號放大，一般用聲信號曲線上出現的第一個聲譜峰值所對應的載荷作為膜基結合力的值。


　　由于聲信號受環境影響較大，所以很多單位還是采用利用光學顯微鏡觀察劃痕軌跡的方法，通過確定LC2值的方法，確定膜基的結合力。

　　劃痕儀一般價格較貴，國內劃痕儀基本都在10萬元以上，所以小企業很少購買，一般大企業，學校或者研究所購買劃痕儀。


　　2、壓痕法

　　壓痕測試法是一種“定性”測量膜基結合力的方法，用洛氏硬度計的金剛石壓頭在樣品的指定位置上打壓出一個凹坑，凹坑處的樣品基材由于變形兒時基材與涂層之間產生相應的應力，該應力有可能使凹坑周圍的涂層脫落。對于不同材料的基體，采用不同的測試方法。對于鋼基體，采用HRC方法，其測試加壓載荷為150Kgf；對于硬度高的基體，如硬質合金等，采用HRA方法，其測試加壓載荷為60Kgf。在顯微鏡下觀察凹坑的形貌，與標準對比，判斷涂層的結合力是否合格。HF1-HF4均為合格，HF5-HF6均為不合格。

　　大多數的涂層公司均采用該方法進行膜基結合力的測試。

　　3、球痕法

　　球痕法同樣是一種“定性”測量膜基結合力的方法，是用一定直徑的鋼球在滁層表面上研磨，將涂層磨穿，在涂層和基體上留下一個圓形(涂層表面為平面時)或橢圓形(涂層表面為圓柱面時)凹坑。研磨的時問要掌握好，凹坑的深度一定要超過涂層的厚度。另外，由于涂層很硬．鋼球報難直接將涂層磨穿，所以研磨時，要先在鋼球上研磨區域涂上些許金剛石粉末(粒度在7um以下)，并噴上酒精以稀釋金剛石粉末和研磨時潤滑。

　　在顯微放大鏡下將凹坑放大50～100倍．會看見涂層與基體之聞有一條分解線，觀察這條分界線的形狀來判斷涂層與基體之間的結合力是好還是不好。如果這條界線非常清晰整齊．則涂層結合力好．如果這條分界線犬齒交錯或出現斷層，則涂層結合力不好．

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