Импульсные методы нанесения алмазоподобных покрытий. Методы получения и свойства алмазных пленок. Импульсное газофазное осаждение алмазных пленок, страница 12

Метод летящей пули,  в котором пуля с покрытием тормозится при соударении со стальной плитой.

Метод ультрозвуковой вибрации,  заключающийся в создании ультрозвуковых колебаний в покрытиях с целью отделения покрытия от подложки. Этим способом оценку адгезии можно производить только на крупнозернистых пленках с плохой адгезией.

К третьей группе методов по классификации Миттала относятся методы,  основанные на различных физических явлениях.

Метод термоциклирования заключается в многократном повторении циклов нагрев - быстрое охлаждение образца с покрытием.Отслаивание происходит из-за напряжений возникающих вследствие термического растяжения и сжатия величина которых зависит от многих физических параметров исследуемой системы.

Лазерный метод оценки адгезии заключается в воздействии лазерного луча на покрытие или подложку с целью обнаружения или инициирования покрытия отслоения. Существует множество разновидностей этого метода.

К другой группе методов оценки адгезии относятся методы использующие концепцию механики  разрушения. Эти методы сложны и малоизучены.

2  Методики измерения микротвердости и адгезионной прочности

Работоспособность покрытия зависит от многих факторов. Основные из них   отношение микротвердостей и модулей упругости материалов покрытия и основы,  адгезионная прочность,  остаточные напряжения. Поэтому если твердость для покрытия больше чем для основы то деформация в основном превышают деформацию в покрытии, ”опора уходит “ из-под покрытия,  и в нем возникает дополнительное и более опасное напряжение изгиба. В связи с этим целесообразно выделить два механизма разрушения и изнашивания покрытий.

В одном случае разрушение  инициируется трещинами Герца,  ориентированными к поверхности нормально и возникающими вокруг центров сосредоточенного контакта. Такие трещины образуются при наличии указанных дополнительных напряжений изгиба в покрытии,  которые тем больше, чем сравнительная микротвердость и модуль упругости основы. Трещины Герца,  достигнув границы раздела покрытия с основой вызывают появление вторичных трещин,  ориентированных вдоль этой границы[12]. Размеры вторичных трещин зависят от адгезионной прочности.

Адгезионная прочность является одной их основных характеристик покрытия. Это комплексная механическая характеристика адгезионной связи,  зависящей от эффективной поверхностной энергии ,  адгезии и размеров дефектов расположенных в плоскости адгезии.

При испытании покрытий вдавливанием индентора на границе раздела возникают касательные напряжения,  предельный уровень которых равен адгезионной прочности при сдвиге. Теория адгезии при сдвиге аналогична теории Гриффитса-Ирвина. Наибольшее развитие эта теория получила применительно к осписанию адгезии между волокном и матрицей. для однородного тела уравнение имеет вид

,                                                            (2)

где - вязкость скольжения адгезионного слоя ;

t      - касательное напряжение ;

t_s     - напряжение трения.

При определении микротвердости использовалась установка ПМТ-3. Здесь мы реализовали испытания на вдавливание индентора  с измерением диагонали отпечатка. Формула по определению микротвердости на установке ПМТ –3 имеет вид

       ,                                                             (3)

где Р- нагрузка на индентер, г ;

d-длина диагонали,  мкм .

При этих испытаниях было найдено,  что зависимость h(d²)трехстадийная,  на каждой из трех стадий линейная и следовательно имеет вид

     ,                                                                 (4)

где -константы.

Для первой стадии k₃=0. Для второй стадии k₃>0 (микротвердость уменьшается с ростом отпечатка ), вокруг отпечатка появляется кольцевая трещина (трещина Герца ) ). К концу второй стадии возникает вторая трещина Герца увеличенного диаметра. Для качественной оценки адгезионной прочности предложен характеристический параметр

                           t= (Р₃-Р₂)/d₃²      ,                                                              (5)

где 2,3 –индексы соответствующие началу второй и третьей стадии ;

Р- нагрузка на индентер ;