DE3702752A1 - Verfahren zur messung der haftfestigkeit - Google Patents
Verfahren zur messung der haftfestigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der
Haftfestigkeit einer auf einem Substrat aufgebrachten
relativ dünnen Beschichtung, bei dem die Beschichtung
einer mechanischen Beanspruchung unterzogen und die zur
Abtrennung der Beschichtung von Substrat erforderliche
Kraft gemessen wird. Ferner betrifft sie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Zur Messung der Haftfestigkeit dünner Schichten, bei
spielsweise von Verschleißschichten, die in Form von
Hartstoffbeschichtungen auf Werkstücken aufgebracht wer
den, ist es bekannt, auf der Beschichtung durch Klebung
oder ein anderes Verbindungsverfahren einen Abzugsstempel
zu befestigen und die Haftfestigkeit in einem Zugversuch
zu ermitteln. Dieses Verfahren bereitet jedoch immer
dann Schwierigkeiten, wenn die Haftung zwischen der
Beschichtung und dem Substrat größer ist als diejenige,
die zwischen der Schicht und dem Abzugsstempel erreicht
werden kann.
Darüber hinaus ist es bekannt, die Haftung von Be
schichtungen durch den sogenannten Ritztest zu prüfen,
der jedoch keine exakten quantitativen Aussagen über die
Haftfestigkeit einer aufgebrachten Beschichtung zuläßt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
Bestimmung der Haftfestigkeit von Beschichtungen anzu
geben, das auch bei sehr hoher Haftfestigkeit zwischen
der Schicht und dem Substrat anwendbar ist. Ferner soll
durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im
Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebene Verfahren
sowie durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 3. Bei dem erfindungs
gemäßen Verfahren wird die Bestimmung der Haftfestigkeit
auf eine Ermittlung der Scherkraft zurückgeführt, die
erforderlich ist, um die auf ein Substrat aufgebrachte
Beschichtung von dieser Unterlage zu separieren. Die
Scherkraft wirkt dabei auf die Grenzfläche zwischen dem
Substrat und der Beschichtung ein, wobei es zur Justie
rung der Probe und zur Beobachtung des Schervorganges
vorteilhaft ist, wenn das Verfahren unter einem Licht
mikroskop bzw., bei sehr dünnen Schichten, in einem
Rasterelektronenmikroskop durchgeführt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Er
findung schematisch dargestellt, wobei die Beschichtung
übertrieben groß gezeichnet ist.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungs
beispiel,
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in perspekti
vischer Darstellung und
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vor
richtung, ebenfalls in perspektiver Dar
stellung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung handelt es sich um
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Bestimmung der Haftfestigkeit einer Beschichtung gemäß
der Erfindung. Die Vorrichtung besteht aus einem Auf
lager 1 in Form eines festen Lagerbocks sowie einem
Haltebügel 2, der mittels Schrauben 3 auf dem Auflager 1
fixiert werden kann. Auflager 1 und Haltebügel 2 bilden
dabei zusammen die Halterung für eine Probe 4, die einer
Messung zur Bestimmung der Haftfestigkeit einer aufge
brachten Beschichtung unterzogen werden soll. Die Probe
4 wird dabei so als Querschnitt aus einem Werkstück
entnommen, daß sie die Form einer dünnen Platte auf
weist, deren einer Teil 5 aus dem Grundwerkstoff, der
das Substrat bildet, besteht, und deren anderer Teil 6
von der Beschichtung gebildet wird. Letzterer Teil kann,
je nach der Art der Beschichtung, wenige Mikrometer bis
zu einigen Millimetern dick sein.
An der Stirnseite der Probenhalterung 1, 2 ist ein
Scherkopf 7 angeordnet. Letzterer ist über eine
Zugstange 8 an einer Verstelleinrichtung 9 gehaltert,
mit deren Hilfe ein Verfahren des Scherkopfes 7 in der
in der Zeichnung durch einen Pfeil angedeuteten
Richtung, d.h. entlang der Stirnseite des Auflagers 1,
möglich ist. Die Bewegung des Scherkopfes 7 erfolgt
dabei im Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels
der Erfindung dadurch, daß zumindest ein Teil der
Zugstange 8 mit einem Gewinde 10 versehen ist, das mit
einem in der Verstelleinrichtung 9 enthaltenen, in
diesem Fall manuellen, Antrieb zusammenwirkt. Es ist
aber auch möglich, anstelle dieses mechanischen
Antriebes einen hydraulisch oder pneumatisch beaufschlag
ten Kolben vorzusehen.
Weiterhin ist im Fall des hier gezeigten Ausführungsbei
spiels der Erfindung in der Verstelleinrichtung 9 eine
Kraftmeßeinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die über
die Zugstange 8 auf den Scherkopf 7 ausgeübte Zugkraft,
die der zu messenden Scherkraft entspricht, erfaßt und
einer Registrier- und Auswerteeinrichtung zugeführt
werden kann. Bei dieser Kraftmeßeinrichtung handelt es
sich im vorliegenden Fall um eine handelsübliche Kraft
meßdose in Denungsmeßstreifentechnik. Diese kann aber
auch durch unmittelbar auf der Zugstange 8 angebrachte
Dehnungsmeßstreifen oder eine andere geeignete Kraftmeß
einrichtung ersetzt werden.
Schließlich ist in Fig. 1 das Objektiv 11 eines
Lichtmikroskopes angedeutet, mit dessen Hilfe sowohl die
Justierung der Anordnung als auch der eigentliche
Meßvorgang beobachtet werden kann. Die Justierung kann
dabei, wie in Fig. 2, in der die vorstehend beschriebene
Anordnung in perspektivischer Darstellung gezeigt ist,
dadurch erfolgen, daß das Auflager 1 beweglich gehaltert
ist. Die Halterung ermöglicht sowohl eine Translations
bewegung als auch Rotation um drei zueinander senkrechte
Achsen.
Nachdem die Probe 4 zunächst so positioniert und fixiert
wurde, daß, wie in der Zeichnung dargestellt, der
Bereich 5 des Grundwerkstoffes praktisch vollständig auf
dem Auflager 1 aufliegt und nur der Bereich 6 der
Beschichtung seitlich über dieses hinausragt, wird diese
Grenzfläche so in bezug auf den Scherkopf 7 justiert,
daß eine gleichmäßige Belastung durch den Scherkopf 7
über die gesamte Länge dieser Grenzfläche sichergestellt
ist. Nunmehr wird der Scherkopf 7 mit Hilfe der
Verstelleinrichtung 9 so weit in Pfeilrichtung
verfahren, bis die Beschichtung 6 vollständig abgeschert
ist. Die hierzu erforderliche Zugkraft, die auf den
Scherkopf 7 ausgeübt wird, wird erfaßt und daraus die
Haftfestigkeit der Beschichtung ermittelt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungs
beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es
sich im Prinzip um die gleiche Anordnung wie die
vorstehend beschriebene.
Auch hier dienen ein Auflager 21 und ein Gegenstück 22
als Probenhalterung für eine Probe 24, die gleichfalls
aus einem Substratbereich 25 und einem kleineren
Beschichtungsbereich 26 besteht. Die Belastungseinrichtung
besteht wieder aus einem Scherkopf 27, einer Zugstange
28 sowie einem Verstellantrieb 29. Im Gegensatz zur
vorstehend beschriebenen Anordnung ist die hier dar
gestellte Anordnung jedoch für eine Verwendung in einem
Rasterelektronenmikroskop vorgesehen. Sie ist zu diesem
Zweck fest auf einem Probentisch 30 montiert, der in die
Säule des Rasterelektronenmikroskopes eingeschoben
werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die
Justierung sowie den Meßvorgang mit Hilfe des Raster
elektronenmikroskops, d. h. unter erheblich höherer
Vergrößerung, zu beobachten. Die Justierung der
Anordnung und die Bewegung des Scherkopfes 27 erfolgt in
diesem Fall über außen am Probentisch 20 angeordnete
Stelltriebe 31.
Durch diese Ausbildungen sollen dabei Haftfestigkeits
messungen, insbesondere für Beschichtungen, in einer
Größenordnung von 1 Mikrometer bis zu mehreren
Millimetern Schichtdicke vorgenommen werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Messung der Haftfestigkeit einer auf
einem Substrat aufgebrachten relativ dünnen Beschicht
ung, bei dem die Beschichtung einer mechanischen
Beanspruchung unterzogen und die zur Abtrennung der
Beschichtung vom Substrat erforderliche Kraft ge
messen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zu
untersuchenden beschichteten Werkstück eine Probe (4)
in Form einer Platte entnommen wird, die sowohl einen
aus dem Grundwerkstoff bestehenden Bereich (5) als
auch einen Bereich (6) aufweist, der die Beschichtung
umfaßt, daß die Probe so in einer Aufnahme (1)
positioniert und fixiert wird, daß der Bereich (5)
des Grundwerkstoffs auf der Auflage (1) gehaltert
wird und daß die Grenzfläche zwischen dem das
Substrat bildenden Grundwerkstoff und der Beschichtung
einer Scherbeanspruchung unterworfen wird, wobei die
zur Abscherung der Beschichtung vom Substrat erforder
liche Kraft in einer Meßeinrichtung (9) gemessen und
erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Justierung der Probe (4) sowie die Durch
führung der Messung in einem Mikroskop erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ein
richtung (1, 2) zur Positionierung und Fixierung einer
Probe (4), einen in bezug auf die Probenhalterung
(1, 2) beweglich gehalterten Scherkopf (7) sowie durch
eine Einrichtung (9) zur Erfassung der auf den
Scherkopf (7) ausgeübten Kraft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftmeßeinrichtung in eine Verstelleinrichtung
(9) für den Scherkopf (7) integriert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftmeßeinrichtung in die Probenhalterung
(1, 2) integriert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Probenhalterung (1, 2) in
wenigstens zwei zueinander senkrechten Richtungen
verschieblich gehaltert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Probenhalterung (1, 2) drehbe
weglich gehaltert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sowohl die Probenhalterung
(21, 22) als auch der Scherkopf (27) sowie die zu
diesem gehörige Verstelleinrichtung (28, 29) in den
Probentisch eines Rasterelektronenmikroskopes inte
griert sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873702752 DE3702752A1 (de) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | Verfahren zur messung der haftfestigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873702752 DE3702752A1 (de) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | Verfahren zur messung der haftfestigkeit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3702752A1 true DE3702752A1 (de) | 1988-08-11 |
DE3702752C2 DE3702752C2 (de) | 1989-05-18 |
Family
ID=6319850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873702752 Granted DE3702752A1 (de) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | Verfahren zur messung der haftfestigkeit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3702752A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682109C1 (ru) * | 2018-05-18 | 2019-03-14 | Михаил Александрович Калин | Способ определения адгезионной прочности сцепления полимерного покрытия с металлической основой |
CN109632632A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-16 | 西安交通大学 | 单个陶瓷摊片与基体微观结合性的定量检测方法 |
CN110361256A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种万能试验机用夹具装置 |
-
1987
- 1987-01-30 DE DE19873702752 patent/DE3702752A1/de active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kowaltschuk, L.M. (1979): Verleimte Holzverbindungen Z. Holz als Roh- u. Werkstoff 27, 1979, S. 91-95 * |
Cited By (4)
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CN109632632A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-16 | 西安交通大学 | 单个陶瓷摊片与基体微观结合性的定量检测方法 |
CN109632632B (zh) * | 2018-12-20 | 2020-05-22 | 西安交通大学 | 单个陶瓷摊片与基体微观结合性的定量检测方法 |
CN110361256A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种万能试验机用夹具装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3702752C2 (de) | 1989-05-18 |
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