ISO 27307 Ocena przyczepności i spójności powłok ceramicznych natryskiwanych cieplnie metodą zarysowania poprzecznego

Norma Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) „ISO 27307 Natryskiwanie cieplne – Ocena adhezji i kohezji natryskiwanych cieplnie powłok ceramicznych metodą badania zarysowania poprzecznego” opisuje metodę oceny adhezji i kohezji natryskiwanych cieplnie układów powłoka-podłoże ceramiczne metodą badania zarysowania poprzecznego. Niniejsza norma międzynarodowa ma zastosowanie do natryskiwanych cieplnie powłok ceramicznych o grubości od 50 μm do ponad 1000 μm. Nadaje się również do badania powłok ceramicznych nanoszonych innymi metodami natryskiwania, takimi jak natryskiwanie na zimno, oraz metodą osadzania aerozolowego.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Adhezja to stan, w którym powłoki i znajdujące się pod nimi podłoże są utrzymywane razem przez siły międzyfazowe, które mogą składać się z sił walencyjnych, sił blokowania lub jednych i drugich.
• Spójność odnosi się do siły wiązania pomiędzy elementami konstrukcyjnymi nawierzchni.

Badanie zarysowania polega na przeciągnięciu wgłębnika o znanej geometrii przez układ powłoka-podłoże. W tym badaniu wgłębnik jest wykonany ze znanego materiału, ma znany rozmiar i geometrię, na przykład diamentowy wgłębnik stożkowy Rockwella. Badanie przeprowadza się na określonej długości, pod stałym obciążeniem. Po usunięciu powłoki z podłoża można ocenić przyczepność układu powłoka-podłoże i porównać ją z podobnymi układami powłoka-podłoże. Jeśli uszkodzenie występuje tylko w przypadku powłoki ceramicznej natryskiwanej termicznie, widoczna jest naturalna spójność powłok. Jeśli nie zaobserwowano uszkodzenia, obciążenie testowe można zwiększyć, aż do momentu uszkodzenia powłoki. Różne tryby uszkodzenia powłoki podczas badania zarysowania opisano w dodatku standardowym (Dodatek A).

Podczas badania zarysowania, pęknięcia mogą powstawać w wyniku naprężeń rozciągających generowanych za wgłębieniem, które równoważą naprężenia tarcia ściskającego z przodu. Powstawanie pęknięć można wykryć za pomocą czujnika emisji akustycznej zainstalowanego w uchwycie wgłębienia w maszynie do badania zarysowania. Dodatkowo, możliwe jest monitorowanie siły stycznej między wgłębieniem a badaną powierzchnią, co dostarcza dodatkowych informacji o warunkach uszkodzenia. Ta siła styczna, często błędnie nazywana siłą tarcia, jest wynikiem zarówno tarcia między wgłębieniem a badaną próbką, jak i siły spulchniającej niezbędnej do odkształcenia układu powłoka-podłoże.

Maszyna do badania zarysowań to narzędzie służące do przykładania zarówno obciążenia normalnego, jak i siły napędowej, aby mocno utrzymać wgłębnik i wywołać zarysowania. Do uzyskania wybranego rozkładu obciążenia zazwyczaj stosuje się przesunięcie sprężynowe. Równie odpowiednie są zespoły napędzane magnetycznie. Maszyna do badania zarysowań zazwyczaj składa się ze sztywno zamontowanego wgłębnika diamentowego o stożkowej geometrii diamentu Rockwella. Obecnie zaleca się wgłębnik diamentowy o promieniu końcówki 20 μm. Używana maszyna do badania zarysowań musi być skalibrowana zgodnie z procedurami określonymi w normie ISO 20502.

^{Rozmiar próbki do badania zarysowania jest różny, ponieważ maszyny do badania zarysowania mają różne uchwyty próbek. Ogólnie zaleca się} próbkę o rozmiarze 20 x 20 mm² . Po natryskiwaniu powłoki są cięte prostopadle do powierzchni powłoki i osadzane w odpowiednim materiale, a następnie polerowane. Stosując standardowe procedury metalograficzne, przekrój poprzeczny powłok powinien być polerowany do maksymalnie 0,5 µm przed badaniem zarysowania (norma ISO 4287). Ponieważ próbki mogą być wrażliwe na ciepło lub ciśnienie, zaleca się osadzanie w chłodnym medium montażowym, takim jak żywica akrylowa. Impregnacja próżniowa zazwyczaj nie jest konieczna. Przed badaniem zarysowania próbkę testową należy oczyścić alkoholem lub acetonem i pozostawić do wyschnięcia w celu usunięcia zanieczyszczeń powierzchniowych, takich jak olej, smar i wilgoć. Należy unikać odcisków palców w obszarze testowym. Należy uzyskać następujące informacje od producenta powłoki: materiał i grubość podłoża oraz materiał i grubość powłoki.

Testowanie zarysowań wymaga interakcji między wgłębnikiem a próbką, co może być wrażliwe na warunki środowiskowe. Dlatego należy monitorować i kontrolować temperaturę i wilgotność względną, aby zapewnić powtarzalność. Zalecane warunki środowiskowe to: 22 stopnie Celsjusza plus/minus 2 stopnie Celsjusza i 50% wilgotności względnej plus/minus 5%.

Po teście zarysowania, na podstawie zarejestrowanych obrazów określa się procentowy udział każdego z trybów uszkodzenia. Typowe tryby uszkodzenia, w tym brak pęknięć, pęknięcia kohezyjne i pęknięcia adhezyjne, przedstawiono w standardowym załączniku (Załącznik A). O uszkodzeniu adhezyjnym świadczy obecność pęknięć na styku powłoki z innym elementem układu powłoka-podłoże (warstwa wiążąca/podłoże lub warstwa nawierzchniowa/warstwa wiążąca), natomiast pęknięcia w powłoce wskazują na uszkodzenie kohezyjne. Jeśli w grupie próbek występują oba typy uszkodzeń, tryb uszkodzenia uznaje się za poprawny, jeśli odpowiada za ponad 30% zaobserwowanych uszkodzeń. Przykłady uszkodzeń przedstawiono w tabeli zatytułowanej „Przykład oceny trybu uszkodzenia”.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ISO 27307 „Natryskiwanie cieplne – Ocena przyczepności i spójności ceramicznych powłok natryskiwanych cieplnie metodą poprzecznego zarysowania”.