Volvo STD 5714-104 Pomiar grubości powłoki metalicznej i tlenkowej metodą mikroskopowego badania przekrojów

Norma „Volvo STD 5714-104 Pomiar grubości powłok metalowych i tlenkowych poprzez mikroskopowe badanie przekrojów” opracowana przez firmę samochodową Volvo opisuje metodę pomiaru grubości powłok metalowych, warstw tlenkowych oraz emalii porcelanowych lub szkliwionych poprzez mikroskopowe badanie przekrojów. W najlepszym przypadku metoda ta zapewnia dokładność pomiaru absolutną rzędu plus/minus 0,8 µm, co decyduje o przydatności tej metody do pomiaru grubości cienkich powłok.

Próbki należy pobrać z jednego lub większej liczby punktów na powierzchni krytycznej. Należy upewnić się, że powłoka lub warstwa nie uległa zmianie.

Aby chronić krawędzie próbki podczas przygotowywania do testu, miękkie powłoki, takie jak miedź na cynku i kadmie, powinny być pokryte warstwą o grubości co najmniej 10 µm, twardszą warstwą, która zapewni dobry kontrast podczas ścierania.

Próbki należy zamontować w sposób umożliwiający szlifowanie przekroju prostopadle do powierzchni mierzonej powłoki lub warstwy. Odchylenie od pionu o 10 stopni powoduje, że grubość jest o około 2 procent większa od grubości rzeczywistej.

Próbki powinny być umieszczone w uchwycie lub odlane z tworzywa sztucznego w taki sposób, aby mierzona grubość nie uległa zmianie pod wpływem temperatury lub ciśnienia. Następnie odcinek ten należy oszlifować i wypolerować, aby uzyskać powierzchnię nadającą się do pomiaru.

Aby uzyskać maksymalny kontrast pomiędzy powłoką a metalem bazowym, zaleca się wytrawienie polerowanej części, nawet jeśli kontrast po polerowaniu wydaje się wystarczający. Ponadto trawienie usuwa ślady miękkiego metalu, który mógł osadzić się na twardszym metalu podczas poprzednich operacji. Niektóre materiały ścierne wymieniono w tabeli zawartej w normie.

Pomiar grubości warstwy można wykonać jedną z następujących metod:

• Metoda A: Badanie próbki pod mikroskopem metalurgicznym z użyciem skalibrowanej soczewki mikrometrycznej.
• Metoda B: Projekcja obrazu próbki na ekranie mikroskopu metalurgicznego przy dokładnie określonym powiększeniu.

Rzeczywistą grubość powłoki uzyskuje się poprzez zmierzenie przewidywanej grubości powłoki i podzielenie jej przez współczynnik powiększenia. W raporcie z badań należy podać liczbę i rozkład pomiarów.

W skrócie, metoda ta polega na pomiarze lokalnej grubości powłok metalowych i tlenkowych poprzez mikroskopowe badanie przekrojów za pomocą mikroskopu optycznego. W dobrych warunkach, przy użyciu mikroskopu optycznego, metoda ta pozwala na osiągnięcie bezwzględnej dokładności pomiaru rzędu 0,8 µm. Dokładność decyduje o przydatności metody do pomiaru grubości cienkich powłok. Dokładność zależy od konfiguracji mikroskopu i przygotowania próbki. Wartości 0,8 µm nie należy traktować jako wartości bezwzględnej, lecz traktować jako wskazówkę. Mikroskopy optyczne mogą wykorzystywać urządzenia do cyfrowego przechwytywania obrazu i oprogramowanie do oceny tych obrazów.

Metoda badawcza polega na wycięciu fragmentu próbki testowej, jej zamontowaniu i przygotowaniu zamontowanej części poprzez odpowiednie techniki szlifowania, polerowania i ścierania. Grubość przekroju mierzona jest za pomocą mikroskopu optycznego.

Grubość powłoki stanowi istotny czynnik wpływający na jej parametry użytkowe podczas eksploatacji i jest często określana w specyfikacji powłoki. Metoda ta nadaje się do testów akceptacyjnych.

Głównymi czynnikami wpływającymi na wynik pomiaru są:

• Chropowatość powierzchni: Jeżeli powłoka lub jej podłoże ma szorstką powierzchnię, jeden lub oba interfejsy ograniczające przekrój poprzeczny powłoki mogą być zbyt nieregularne, aby umożliwić dokładny pomiar.
• Stożek przekroju: Jeżeli płaszczyzna przekroju nie jest prostopadła do płaszczyzny powłoki, zmierzona grubość będzie większa od grubości rzeczywistej. Na przykład, 10-stopniowe odchylenie od pionu powoduje błąd wynoszący 1,5%.
• Odkształcenie powłoki: Do szkodliwych odkształceń powłoki może dojść na skutek nadmiernej temperatury lub ciśnienia podczas montażu i przygotowywania przekrojów powłok miękkich lub topiących się w niskich temperaturach, a także na skutek nadmiernego ścierania materiałów kruchych podczas przygotowywania przekrojów.
• Zaokrąglenie krawędzi powłoki: Jeżeli krawędź sekcji powłoki jest zaokrąglona, ​​tj. sekcja powłoki nie jest całkowicie płaska aż po same brzegi, rzeczywistej grubości nie można zaobserwować mikroskopowo. Zaokrąglenie krawędzi może nastąpić wskutek nieprawidłowego montażu, szlifowania, polerowania lub ścierania.
• Powłoka ochronna: Powłoka ochronna na próbce służy ochronie krawędzi powłoki podczas przygotowywania przekrojów, zapobiegając w ten sposób błędnym pomiarom. Usunięcie materiału powłokowego podczas przygotowywania powierzchni do nałożenia kolejnej warstwy może skutkować uzyskaniem za małej grubości powłoki.
• Trawienie: Optymalne trawienie pozwala na uzyskanie wyraźnie określonej, wąskiej i ciemnej linii na styku dwóch metali. Nadmierne ścieranie powoduje powstanie słabo widocznej lub szerokiej linii, co może być przyczyną niedokładnego pomiaru.
• Plamy: Niewłaściwe polerowanie może spowodować powstawanie plam z jednego metalu na drugim, zacierając rzeczywistą granicę między dwoma metalami. Widoczna granica może być słabo widoczna lub bardzo nieregularna, a nie gładka i wyraźna. Aby upewnić się, że nie ma przebarwień, należy zmierzyć grubość powłoki i powtórzyć polerowanie, ścieranie i pomiar grubości. Istotna zmiana widocznej grubości wskazuje, że w jednym z pomiarów prawdopodobnie występuje przebarwienie.
• Powiększenie: Dla każdej grubości powłoki błędy pomiaru rosną wraz ze zmniejszaniem się powiększenia. Jeśli to możliwe, powiększenie należy dobrać tak, aby pole widzenia było 1,5–3 razy większe od grubości powłoki.

Spośród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, jakie nasza organizacja przeprowadziła dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, świadczy ona również usługi badawcze określone w normie „Volvo STD 5714-104 Pomiar grubości powłok metalowych i tlenkowych poprzez mikroskopowe badanie przekrojów” przy pomocy wyszkolonej i doświadczonej kadry oraz zaawansowanego technologicznie sprzętu.