Способ определения адгезии ферромагнитных покрытий

(51)4 С 01 М 27 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 80 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3671692/24-21 (22) 02. 12.83 (46) 30.09.85. Бюл. Ф 36 (72) С;А.Новиков, А.А.Лухвич и В.А.Рудницкий (71) Институт прикладной физики АН БССР (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 657323, кл. С 01 Я 19/04, 17.10,77.Авторское свидетельство СССР М 290214, кл. С 01 М 27/82, 08.01.68. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ фЕРРОИАГНИТНЬИ ПОКРЫТИЙ, включающий термообработку покрытия, воздействие на покрытие магнитным полем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,700 с целью повышения точности, на пок-. рытие воздействуют постояйным иасыщающим магнитным полем и измеряют силу, взаимодействия покрытияи источника поля до термообработки и после нее, а адгезию определяют из соотношения= К(Р - Р), где 0 - величина адгеэии, Р и Р - соответственно сила Т взаимодействия покрытияи источника поля до термообработки и после нее, К - коэффициент пропорцио- . Янальности, определяемюйэкспериментально.11821Изобретениеотносится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества Ферромагнитных .покрытий, подвергающихсятермообработке (отжигу) в процессе 5изготовления и нанесенных на изделияяз слабомагнитных материалов,Целью изобретения является повнше ние точности определения адгезииэа счет того, что в предлагаемом 10способе покрытие не разрушается, аследовательно, способ позволяет производить контроль адгеэии всех иэделий по всей нх поверхности. В тоже время предлагаемый способ поэволяет получить достаточно полную информацию о состоянии покрытияНа Фиг. 1 приведена зависимостьсилы притяжения постоянного магнитаиз сплава Яро от толщины никелево.Уго покрытия непосредственно послеего нанесения, на фиг. 2 схематически представленыизделиА с покрытиями: в исходном состоянии посленанесения покрытия (а), после отжига изделия с покрытием, имеющимхорошую адгезию (б), после отжигаизделия с покрытием, имеющим плохуюадгезию (в); на фиг. 3 приведены зависимости силы притяжения магнита к З 0покрытию от температуры отжига изделия; никелевое покрытие без подложки (а), никелевое покрытие на изделиииз бронзы (плохая адгеэия)(б);никеле-вое покрытие на изделии из бронзы (хорошая адгезия) (в); на фиг. 4 приве 35дены результаты измерений силы притяжения магнита к покрытию яа изделий,иэ бронзы БрХО 8: О - измерения доотжига изделия, Ь - измерения после отжига изделия.На Фиг. 2 обозначены ферромагнитное покрытие 1, диффузная зона 3,подложка 3 и постоянный магнит 4.. Изделие с нанесенным покрытием Подвергают воздействию постоянногомагяитого поля, намагяичивающе го контролируемый участок покрытия до на сыщеяия. Источником поля может служить постоянный магнит 4, соприка".ающийся с поверхностью покрытия 1 (фиг, 2). Затем измеряют силу взаимо-, действия покрытия 1 и постоянного 55 магнита 4, например, по величине усилия отрыва магнита 4 от поверхности покрытия 1. После этого подлож 378 гку 3 (изделне) с покрытием 1 подвер- .гают отжигу и повторяют процесс измерения силы взаимодействия. О величине адгеэии судят по разности изме-.ренных значений1=К(-) (1)где Р - величина адгезии,Г и Р - сила взаимодействия маг-,нита 4 и покрытия 1 дои после отжига соответственно,К - коэффициент пропорциональности, определяемыйпо результатам прямыхизмерений адгеэии наконтрольных образцах.Сила притяжения магнита 4 линейносвязана с толщиной ферромагнитногопокрытия 1 (если покрытие намагничено до яасьпцения), поэтому по величинесилы притяжения можно определять толщину такого покрытия с высокой точностью (Фиг. 1).На границе раздела покрытие - подложка в процессе отжига происходитдиффузия металла подложки (например,меди) в металл покрытия (например,никель) (Фиг, 2 и 3). С увеличениемглубины проникновения меди в.никелевое покрытие (толщины диффузионногослоя)прочность адгезионной связина границе никель - медь возрастает.Ферромагнитные свойства диффузионного слоя либо весьма слабые, либовообще отсутствуют в зависимости отсодержания меди. Поэтому увеличениетолщины диффузионного слоя фиксируется как уменьшение силы притяжения(ввиду уменьшения толщины ферромагнитного слоя покрытия). Одновременноувеличение толщины диффузионного слоясвидетельствует о повьппении прочности сцепления (адгезии) покрытия 1к подложке 3. Таким образом, по зна-чениям разности измерений силы притяжения магнита 4 к покрытию 1 дои после термообработки можно получить информацию о степени протеканиядиффузионных процессов на границепокрытие - подложка в процессе термообработки и, следовательно, информацию об адгезии.С целью повышения производительности измерение силы притяжения магнита после термообработки изделиядостаточно проводить лишь на участках, имевших до термообработки величину силы притяжения ниже среднегозначения, и об адгеэии судить поразности этих величин до и послетермообработки. Это связано с тем,что участки покрытия, имеющие дотермообработки силу притяжения ниже среднего значения, являются наиболее вероятными участками с низкойадгезией. Как показывают исследования, если участки поверхности изделия некачественно подготовлены к нанесению покрытия (например, на нихимеются окислы, загрязнения), плот-.ность тока на этих участках понижается, а это приводит к уменьшениютолщины покрытия. С другой стороны,наличие окислов, загрязнений приводит к снижению адгезии. При благоприятных условиях протекания диффузии в процессе термообработки адгезия может однако существенно повыситься даже на участках со слабойисходной адгезией, Для определенияадгезии на этих участках также проводят измерения силы притяжениямагнита 4 после термообработки изделия и об адгезии судят по разности измерений до и после термообработки.П р и м е р. Определяют адгезиюгальванических никелевых покрытий,нанесенных на изделия из бронзыБрХ 08, подвергающиеся последующейтермообработке. Химический составбронзы, Ж: Сг 0,4-0,7, Ре 0,05,РЬ 0,005, 2 п 0,015, М 8 0,002,Бд 0,05, И 0,03, Р 0,010, медьостальное.35 30 На поверхность изделия в виде пластины размером 100 х 100 Х 10 мм на,носят гальваническое никелевое покрытие, причем качество подготовки поверхности на различных ее участках перед нанесением различное. В качестве источника магнитного поля используют постоянный магнит из сплава БшСо 5 в виде стержня диаметром 4 мм и длиной 14 мм, причем рабочий торец представляет собой сферу диаметром 4 мм. Остаточная индукция составляет 0,3 Тл, коэрцитивная си ла 1000 кА/м. Для количественного оп.Ределения силы притяжения магнита к 50 покрытию используют измерительную систему магнитного толщиномера типа МТА. Сила притяжения магнита линейно связана с толщинами никелевыхпокрытий в диапазоне толщин 0-200 мкм (фиг. 1) и практически не зависит от структуры покрытий, поскольку покрытие в зоне контакта намагничивается до насыщения. Независимость силы притяжения магнита от структуры никелевого покрытия проверяют на специальных никелевых пленках, имеющих различное напряженное состояние (от пластически деформированных прокаткой до отожженных).Непосредственно после нанесения покрытия измеряют силу притяжения магнита на заданных участках поверхности с шагом 5 мм (фиг, 4). Далее согласно техпроцессу прововят отжиг изделия в вакууме 10 мм рт.ст, при 750 оС (2 ч) и охлажденйе со скоросотью 200 С/ч. После этого на тех же участках проводят измерения силы притяжения магнита (фиг. 4). Разность показаний до и после термообработки минимальна в точках 4, 6, 9, 11. Следовательно, в этих точках адгезия наиболее низкая, причем в точках 6, 9, в которых разность измерений равна нулю, сцепление вообще отсутствует.Эти результаты подтверждаются путем последующего разрушающего контроля, служащего также для определения коэффициента К.С целью повьппения производительности контроль осуществляют следующим образом.По результатам измерения силы притяжения магнита после нанесенияФпокрытия определяют среднее арифметическое всех результатов, которое составило 33 дел. Выявляют точки 3, 4, 5, 6, 10, 11, на которых сила притяжения ниже среднего значения. После отжига силу притяжения магнита измеряют лишь в точках 3, 4, 5, 6, 10, 11. 0 качестве адгезии судят ,по разности измерений лишь на этих участках до и после термообработки.1182378 70 иа оп ап Тггюеращурс г 3 9 Х Е 1 8 9 ю 1 ч Цгп;са кснорспорусная с;сюг псдерюнсгтиРцг 1 НИИП илиал