Volvo STD 5714-104 Измерение толщины металлических и оксидных покрытий путем микроскопического исследования сечений

Стандарт «Volvo STD 5714-104 Измерение толщины металлических и оксидных покрытий путем микроскопического исследования сечений», разработанный автомобильной компанией Volvo, описывает метод испытаний для измерения толщины металлических покрытий, оксидных слоев, фарфоровых или стекловидных эмалей путем микроскопического исследования сечений. В лучшем случае данный метод обеспечивает абсолютную точность измерения плюс/минус 0,8 мкм, что определяет пригодность метода для измерения толщины тонких покрытий.

Образцы следует брать из одной или нескольких точек на критической поверхности. Необходимо убедиться, что покрытие или слой не изменились.

Для защиты краев образца во время подготовки к испытанию мягкие покрытия, такие как медь на цинке и кадмии, следует покрывать слоем толщиной не менее 10 мкм с более твердым покрытием, обеспечивающим хорошую контрастность при истирании.

Образцы следует устанавливать таким образом, чтобы обеспечить возможность шлифования сечения, перпендикулярного поверхности измеряемого покрытия или слоя. Отклонение от вертикали на 10 градусов дает значение толщины примерно на 2 процента больше фактической толщины.

Образцы следует закреплять в держателе или заливать в пластик таким образом, чтобы измеряемая толщина не зависела от температуры или давления. Затем секция должна быть отшлифована и отполирована, чтобы получить поверхность, пригодную для измерения.

Для достижения максимального контраста между покрытием и основным металлом целесообразно протравить полированный участок, даже если после полировки контраст кажется достаточным. Кроме того, травление удаляет следы мягкого металла, которые могли попасть на более твердый металл во время предыдущих операций. Некоторые абразивные материалы перечислены в таблице, приведенной в стандарте.

Измерение толщины слоя можно выполнить одним из следующих методов:

• Метод А: Исследование образца под металлургическим микроскопом с использованием калиброванной микрометрической линзы.
• Метод Б: Проецирование изображения образца на экран металлургического микроскопа с точно определенным увеличением.

Фактическая толщина покрытия определяется путем измерения прогнозируемой толщины покрытия и деления ее на коэффициент увеличения. Количество и распределение измерений должны быть указаны в отчете об испытаниях.

Вкратце, этот метод испытаний заключается в измерении локальной толщины металлических и оксидных покрытий путем микроскопического исследования сечений с использованием оптического микроскопа. При хороших условиях, при использовании оптического микроскопа, метод позволяет достичь абсолютной точности измерения 0,8 мкм. Точность определяет пригодность метода для измерения толщины тонких покрытий. Точность зависит от настройки микроскопа и подготовки образца. Значение 0,8 мкм не следует принимать как абсолютное, а следует использовать в качестве ориентира. Оптические микроскопы могут использовать цифровые устройства захвата изображений и программное обеспечение для оценки этих изображений.

Данный метод испытаний заключается в вырезании части испытуемого образца, его установке и подготовке установленной части с помощью соответствующих методов шлифования, полирования и абразивной обработки. Толщина среза измеряется с помощью оптического микроскопа.

Толщина покрытия является важным фактором, определяющим эксплуатационные характеристики покрытия, и часто указывается в спецификации покрытия. Этот метод подходит для приемочных испытаний.

Основными факторами, влияющими на результат измерения, являются:

• Шероховатость поверхности: Если покрытие или его подложка имеют шероховатую поверхность, один или оба интерфейса, ограничивающие поперечное сечение покрытия, могут быть слишком неровными, чтобы обеспечить точное измерение.
• Конусность сечения: Если плоскость сечения не перпендикулярна плоскости покрытия, измеренная толщина будет больше фактической толщины. Например, отклонение от вертикали на 10 градусов приводит к ошибке в 1,5 процента.
• Деформация покрытия: Неблагоприятная деформация покрытия может быть вызвана чрезмерной температурой или давлением при сборке и изготовлении секций мягких покрытий или покрытий, плавящихся при низких температурах, а также чрезмерным истиранием хрупких материалов при изготовлении секций.
• Закругление края покрытия: Если край участка покрытия закруглен, т.е. участок покрытия не полностью плоский по краям, то фактическую толщину невозможно определить под микроскопом. Скругление кромок может возникнуть из-за неправильной установки, шлифовки, полировки или истирания.
• Нанесение дополнительного покрытия: Нанесение дополнительного покрытия на испытуемый образец используется для защиты краев покрытия во время подготовки сечений и, таким образом, предотвращения ошибочных измерений. Удаление материала покрытия во время подготовки поверхности к нанесению последующего покрытия может привести к получению заниженной толщины.
• Травление: Оптимальное травление дает четко обозначенную и узкую темную линию на границе двух металлов. Чрезмерное истирание приводит к образованию нечеткой или широкой линии, что может привести к неточным измерениям.
• Пятна: Неправильная полировка может привести к появлению пятен на одном металле, размывая истинную границу между двумя металлами. Видимая граница может быть нечеткой или очень неровной, а не гладкой и четкой. Чтобы убедиться в отсутствии пятен, следует измерить толщину покрытия и повторить полировку, шлифовку и измерение толщины. Значительное изменение видимой толщины указывает на то, что в одном из измерений, вероятно, присутствует окрашивание.
• Увеличение: Для любой заданной толщины покрытия погрешность измерения обычно увеличивается с уменьшением увеличения. По возможности следует выбирать увеличение таким образом, чтобы поле зрения в 1,5–3 раза превышало толщину покрытия.

Помимо многочисленных испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, которые наша организация провела для предприятий различных секторов, она также предоставляет услуги по испытаниям, определенные в стандарте «Volvo STD 5714-104 Измерение толщины металлических и оксидных покрытий путем микроскопического исследования сечений», используя для этого обученный и опытный персонал и передовое технологическое оборудование.