Volvo STD 5714-104 Mätning av metall- och oxidbeläggningstjocklek genom mikroskopisk undersökning av sektioner

Standarden ”Volvo STD 5714-104 Mätning av metall- och oxidbeläggningstjocklekar genom mikroskopisk undersökning av sektioner” som utvecklats av Volvo beskriver en testmetod för att mäta tjockleken på metallbeläggningar, oxidlager och porslins- eller glaskroppsemaljer genom mikroskopisk undersökning av en sektion. I bästa fall ger denna metod en absolut mätnoggrannhet på plus/minus 0,8 µm, vilket avgör metodens lämplighet för att mäta tjockleken på tunna beläggningar.

Prover bör tas från en eller flera punkter på den kritiska ytan. Det är nödvändigt att säkerställa att beläggningen eller lagret inte har förändrats.

För att skydda provets kanter under testberedning bör mjuka beläggningar, såsom koppar på zink och kadmium, beläggas minst 10 µm tjocka med en hårdare avlagring som ger god kontrast vid slipning.

Proverna bör monteras på ett sätt som möjliggör slipning av en sektion vinkelrät mot ytan av beläggningen eller lagret som ska mätas. En avvikelse på 10 grader från vertikalen ger ett tjockleksvärde som är ungefär 2 procent högre än den faktiska tjockleken.

Prover bör stödjas i en hållare eller gjutas i plast på ett sådant sätt att den tjocklek som ska mätas inte påverkas av temperatur eller tryck. Sektionen måste sedan slipas och poleras för att få en acceptabel yta för mätning.

För att uppnå maximal kontrast mellan beläggningen och basmetallen är det lämpligt att etsa den polerade delen, även om kontrasten efter polering verkar tillräcklig. Dessutom tar etsningen bort spår av mjuk metall som kan ha kommit på den hårdare metallen under tidigare operationer. Vissa slipmedel listas i tabellen i standarden.

Mätning av lagertjocklek kan göras med en av följande metoder:

• Metod A: Undersökning av provet under ett metallurgiskt mikroskop med hjälp av en kalibrerad mikrometerlins.
• Metod B: Projektion av provbilden på skärmen i ett metallurgiskt mikroskop med en noggrant bestämd förstoringsgrad.

Den faktiska beläggningstjockleken erhålls genom att mäta den projicerade beläggningstjockleken och dividera den med förstoringsfaktorn. Antalet och fördelningen av mätningar bör anges i testrapporten.

Kortfattat innebär denna testmetod att mäta den lokala tjockleken på metall- och oxidbeläggningar genom mikroskopisk undersökning av sektioner med hjälp av ett optiskt mikroskop. Under goda förhållanden, när ett optiskt mikroskop används, kan metoden uppnå en absolut mätnoggrannhet på 0,8 µm. Noggrannheten avgör metodens lämplighet för att mäta tjockleken på tunna beläggningar. Noggrannheten beror på mikroskopets uppställning och provberedning. 0,8 µm bör inte tas som absolut utan bör istället användas som en riktlinje. Optiska mikroskop kan använda digitala bildinspelningsenheter och programvara för att utvärdera dessa bilder.

Denna testmetod består av att skära en sektion av testprovet, montera det och förbereda den monterade sektionen genom lämpliga slipnings-, polerings- och nötningstekniker. Sektionens tjocklek mäts med ett optiskt mikroskop.

Beläggningstjockleken är en viktig faktor för en beläggnings prestanda under drift och specificeras ofta i en beläggningsspecifikation. Denna metod är lämplig för acceptanstestning.

De viktigaste faktorerna som påverkar mätresultatet är:

• Ytjämnhet: Om beläggningen eller dess substrat har en grov yta kan ett eller båda gränssnitten som begränsar beläggningens tvärsnitt vara för oregelbundna för att möjliggöra noggrann mätning.
• Avsmalning av snitt: Om snittplanet inte är vinkelrätt mot beläggningsplanet kommer den uppmätta tjockleken att vara större än den faktiska tjockleken. Till exempel bidrar en lutning på 10 grader från vertikalen till ett fel på 1,5 procent.
• Deformation av beläggningen: Skadlig deformation av beläggningen kan orsakas av för hög temperatur eller tryck under montering och beredning av sektioner med mjuka beläggningar eller beläggningar som smälter vid låga temperaturer, samt av överdriven nötning av spröda material under beredningen av sektionerna.
• Avrundning av beläggningskanten: Om kanten på beläggningssektionen är rundad, d.v.s. beläggningssektionen inte är helt plan mot sina kanter, kan den faktiska tjockleken inte observeras mikroskopiskt. Kantavrundning kan uppstå på grund av felaktig installation, slipning, polering eller nötning.
• Överbeläggning: Överbeläggning av testprovet används för att skydda beläggningskanterna under preparering av snitt och därmed förhindra felaktiga mätningar. Borttagning av beläggningsmaterial under ytförberedelse för övermålning kan resultera i en mätning av undertjockleken.
• Etsning: Optimal etsning producerar en tydligt definierad och smal mörk linje vid gränssnittet mellan de två metallerna. Överdriven nötning producerar en otydlig eller bred linje som kan orsaka en felaktig mätning.
• Fläckar: Felaktig polering kan orsaka att en metall får fläckar på en annan metall, vilket suddar ut den verkliga gränsen mellan de två metallerna. Den synliga gränsen kan vara dåligt definierad eller mycket oregelbunden, snarare än jämn och väldefinierad. För att verifiera att det inte finns några fläckar bör beläggningstjockleken mätas och polering, slipning och tjockleksmätning upprepas. En signifikant förändring i synbar tjocklek indikerar att färgning sannolikt finns i en av mätningarna.
• Förstoring: För en given beläggningstjocklek ökar mätfelen generellt med minskande förstoring. Om möjligt bör förstoringsgraden väljas så att synfältet är mellan 1,5 och 3 gånger beläggningens tjocklek.

Bland de många test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier som vår organisation har utfört för företag inom olika sektorer, tillhandahåller den även testtjänster som definieras i standarden "Volvo STD 5714-104 Mätning av metall- och oxidbeläggningstjocklekar genom mikroskopisk undersökning av sektioner" med sin utbildade och expertpersonal och avancerade tekniska utrustning.