СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ С ПОДЛОЖКОЙ
METHOD AND DEVICE FOR TESTING ADHESIVE STRENGTH OF A COATING WITH A SUBSTRATE

Изобретение относится к области экспериментальной электрохимии для изучения прочности сцепления гальванопокрытия с оксидным материалом.
Известны способ и устройство (патент RU 2294531, от 15.08.2005) для определения прочности сцепления покрытия с подложкой. Способ заключается в отрыве торца штифта от покрытия, нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, вставленного заподлицо в коническое отверстие в матрице. После нанесения на внешнюю поверхность клеевого слоя, сжатия его накидной гайкой до полного смачивания клеем внутренней поверхности накидной гайки и отверждения клея прикладывают к штифту и накидной гайке нормальное усилие отрыва. Для этого используется устройство, состоящее из матрицы с конусным отверстием и вставленного заподлицо в это отверстие штифта. На рабочую поверхность матрицы и торец штифта нанесено покрытие, со стороны которого на матрицу навинчена накидная гайка до полного соприкосновения с клеевым слоем, нанесенным на внешнюю поверхность покрытия. Причем штифт может быть коническим либо цилиндрическим. В результате наблюдается значительное снижение вероятности разрушения на срез по толщине покрытия по периметру штифта, что приводит к повышению точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой.
Известное устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой включает корпус, фиксирующие элементы. Корпус выполнен в виде двух сегментных захватов, которые имеют на дугообразной части отверстия для их взаимодействия с захватами разрывно-поворотной машины. Внутренняя часть сегментных захватов выполнена в виде взаимно-параллельных плоскостей, обращенных друг к другу. При этом в части сегментных захватов, имеющих взаимно-параллельные плоскости, выполнены продольные соосные отверстия для установки и жесткой фиксации образца с испытуемым покрытием RU 136891 «Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой» от 20.01.2014.
Предложенные аналоги были выбраны в качестве прототипов предлагаемого изобретения.
Недостатком прототипов является невозможность их использования для испытания прочности сцепления гальванопокрытия с оксидным материалом. В отличие от металлической подложки (матрице), применяемой в прототипах для нанесения покрытия, оксидный материал является более хрупким. Это исключает его применение в качестве подложки в указанных прототипах.
Задача полезной модели заключается в создании способа и конструкции устройства, позволяющего испытывать прочность сцепления гальванопокрытия, наносимого на оксидный материал.
Указанный технический результат по объекту способа достигается тем, что оксидный материал изначально закрепляется в центре подложки из неэлектропроводного материала (например, эпоксидная смола). Затем на поверхность подложки с оксидом наносят гальванопокрытие (медь, никель). Далее к покрытию припаивают отрывной элемент так, чтобы отрывной элемент располагался строго по центру конструкции. Помещают подложку с отрывным элементом в корпус устройства, прикладывают нагрузку на разрывной машине и оценивают напряжение, при котором покрытие отрывается от подложки с оксидом. Определяют прочность сцепления покрытия с оксидным материалом как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади покрытого участка подложки с оксидом. После испытания с отрывного элемента удаляют покрытие неразрушающим методом.
Указанный технический результат по объекту устройства достигается тем, что в устройстве для определения прочности сцепления гальванопокрытия с оксидным материалом, закрепленным в подложке, состоящем из корпуса, фиксирующих элементов, отрывного элемента, корпус выполнен из трех частей: два сегментных взаимно-параллельных захвата и форма для фиксации подложки. При этом один сегментный захват и отрывной элемент имеют отверстия для взаимодействия с захватом разрывной машины.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из объектов - устройство предназначен для осуществления другого объекта группы - способ, при этом объекты направлены на решение одной и той же задачи с достижением единого технического результата.
На фиг. 1 представлено устройство для определения прочности сцепления покрытия с оксидным материалом.
Устройство для определения прочности сцепления с оксидным материалом, закрепленным в подложке, включает: 1 - подложка; 2 - оксидный материал; 3 – гальванопокрытие; 4 - отрывной элемент; 5 - форма; 6, 7 - сегментные захваты; 8 - винты.
Устройство работает следующими образом.
В подложке (1) закрепляют оксидный материал (2) и наносят на него покрытие (3). Отрывной элемент (4) припаивают к покрытию. Затем располагают отрывной элемент с подложкой в форме (5) для фиксации подложки, закрывают сегментными захватами (6, 7) и фиксируют корпус винтами (8). Далее собранное устройство закрепляют на разрывной машине за специальные отверстия на отрывном элементе и сегментном захвате. Создают усилие, действующее на отрывной элемент (4) до отрыва отрывного элемента, и определяют максимальную нагрузку, действующую на отрывной элемент в момент отделения покрытия от подложки. После определяют прочность сцепления покрытия с оксидным материалом на отрыв как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади отрыва покрытия.
Пример
3
4
На подложку из эпоксидной смолы с закрепленным в ней оксидом (например, FeO) наносят гальванический слой никеля толщиной 25-50 мкм. Затем припаивают по центру покрытия отрывной элемент и помещают внутрь корпуса. Далее устройство закрепляют на разрывной машине и прикладывают нагрузку. После испытания остатки покрытия с отрывного элемента удаляют отпаиванием. Прочность сцепления покрытия с оксидом рассчитывается как отношение приложенного усилия в Ньютонах на площадь оторванного покрытия.
Предлагаемый способ прост. Кроме того, данный способ и устройство позволяют количественно определять прочность сцепления покрытия с оксидным материалом. Отрывной элемент используется многократно.