Volvo STD 5714-104 Đo độ dày lớp phủ kim loại và oxit bằng cách kiểm tra các mặt cắt dưới kính hiển vi

Tiêu chuẩn “Volvo STD 5714-104 Đo độ dày lớp phủ kim loại và oxit bằng cách kiểm tra mặt cắt dưới kính hiển vi” do công ty ô tô Volvo phát triển mô tả phương pháp thử nghiệm để đo độ dày lớp phủ kim loại, lớp oxit và men sứ hoặc men thủy tinh bằng cách kiểm tra mặt cắt dưới kính hiển vi. Trong trường hợp tốt nhất, phương pháp này cung cấp độ chính xác đo tuyệt đối cộng/trừ 0,8 µm, quyết định tính phù hợp của phương pháp này để đo độ dày của lớp phủ mỏng.

Mẫu phải được lấy từ một hoặc nhiều điểm trên bề mặt quan trọng. Cần phải đảm bảo lớp phủ hoặc lớp sơn phủ không bị thay đổi.

Để bảo vệ các cạnh của mẫu trong quá trình chuẩn bị thử nghiệm, các lớp phủ mềm, chẳng hạn như đồng trên kẽm và cadmium, phải được phủ một lớp dày ít nhất 10 µm bằng lớp lắng cứng hơn tạo ra độ tương phản tốt khi bị mài mòn.

Các mẫu phải được lắp theo cách cho phép mài một phần vuông góc với bề mặt của lớp phủ hoặc lớp cần đo. Độ lệch 10 độ so với phương thẳng đứng sẽ tạo ra giá trị độ dày cao hơn độ dày thực tế khoảng 2 phần trăm.

Các mẫu phải được giữ trong giá đỡ hoặc đúc bằng nhựa sao cho độ dày cần đo không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hoặc áp suất. Sau đó, phần này phải được mài và đánh bóng để có được bề mặt chấp nhận được khi đo.

Để đạt được độ tương phản tối đa giữa lớp phủ và kim loại nền, nên khắc phần được đánh bóng, ngay cả khi độ tương phản sau khi đánh bóng có vẻ đủ. Ngoài ra, quá trình khắc còn loại bỏ các dấu vết kim loại mềm có thể bám vào kim loại cứng hơn trong các thao tác trước đó. Một số vật liệu mài mòn được liệt kê trong bảng tiêu chuẩn.

Việc đo độ dày lớp có thể được thực hiện bằng một trong các phương pháp sau:

• Phương pháp A: Kiểm tra mẫu dưới kính hiển vi luyện kim bằng cách sử dụng thấu kính vi mô đã hiệu chuẩn.
• Phương pháp B: Chiếu ảnh mẫu lên màn hình của kính hiển vi luyện kim ở độ phóng đại được xác định chính xác.

Độ dày lớp phủ thực tế được tính bằng cách đo độ dày lớp phủ dự kiến ​​và chia cho hệ số phóng đại. Số lượng và sự phân bố các phép đo phải được nêu trong báo cáo thử nghiệm.

Nói tóm lại, phương pháp thử nghiệm này bao gồm việc đo độ dày cục bộ của lớp phủ kim loại và oxit bằng cách kiểm tra các mặt cắt dưới kính hiển vi quang học. Trong điều kiện tốt, khi sử dụng kính hiển vi quang học, phương pháp này có thể đạt được độ chính xác đo tuyệt đối là 0,8 µm. Độ chính xác quyết định tính phù hợp của phương pháp đo độ dày của lớp phủ mỏng. Độ chính xác phụ thuộc vào cách thiết lập kính hiển vi và chuẩn bị mẫu. Không nên coi 0,8 µm là giá trị tuyệt đối mà nên dùng làm giá trị hướng dẫn. Kính hiển vi quang học có thể sử dụng thiết bị chụp ảnh kỹ thuật số và phần mềm để đánh giá những hình ảnh này.

Phương pháp thử nghiệm này bao gồm cắt một phần mẫu thử, lắp mẫu vào và chuẩn bị phần đã lắp bằng các kỹ thuật mài, đánh bóng và mài mòn thích hợp. Độ dày của phần cắt được đo bằng kính hiển vi quang học.

Độ dày lớp phủ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của lớp phủ khi sử dụng và thường được chỉ định trong thông số kỹ thuật của lớp phủ. Phương pháp này phù hợp cho thử nghiệm chấp nhận.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến kết quả đo lường là:

• Độ nhám bề mặt: Nếu lớp phủ hoặc chất nền có bề mặt nhám, một hoặc cả hai giao diện giới hạn mặt cắt lớp phủ có thể không đều, không cho phép đo chính xác.
• Độ côn của mặt cắt: Nếu mặt cắt không vuông góc với mặt phẳng lớp phủ, độ dày được đo sẽ lớn hơn độ dày thực tế. Ví dụ, độ dốc 10 độ so với phương thẳng đứng sẽ gây ra sai số 1,5 phần trăm.
• Biến dạng của lớp phủ: Biến dạng có hại của lớp phủ có thể do nhiệt độ hoặc áp suất quá cao trong quá trình lắp ráp và chuẩn bị các phần lớp phủ mềm hoặc lớp phủ nóng chảy ở nhiệt độ thấp, cũng như do vật liệu giòn bị mài mòn quá mức trong quá trình chuẩn bị các phần.
• Làm tròn cạnh lớp phủ: Nếu cạnh của phần lớp phủ được làm tròn, nghĩa là phần lớp phủ không hoàn toàn phẳng so với các cạnh của nó, thì không thể quan sát được độ dày thực tế dưới kính hiển vi. Có thể xảy ra tình trạng bo tròn cạnh do lắp đặt, mài, đánh bóng hoặc mài mòn không đúng cách.
• Lớp phủ bên ngoài: Lớp phủ bên ngoài mẫu thử được sử dụng để bảo vệ các cạnh lớp phủ trong quá trình chuẩn bị các phần và do đó ngăn ngừa phép đo sai. Việc loại bỏ vật liệu phủ trong quá trình chuẩn bị bề mặt để phủ lớp phủ mới có thể dẫn đến kết quả đo độ dày thấp hơn thực tế.
• Khắc: Khắc tối ưu tạo ra một đường tối hẹp và rõ nét tại giao diện của hai kim loại. Sự mài mòn quá mức sẽ tạo ra một đường không rõ ràng hoặc rộng, có thể khiến phép đo không chính xác.
• Đốm: Đánh bóng không đúng cách có thể khiến một kim loại bám lên kim loại khác, làm mờ ranh giới thực sự giữa hai kim loại. Đường viền rõ ràng có thể không được xác định rõ ràng hoặc rất không đều, thay vì mịn và được xác định rõ ràng. Để xác minh không có vết bẩn, cần đo độ dày lớp phủ và lặp lại quá trình đánh bóng, đo độ mài mòn và đo độ dày. Sự thay đổi đáng kể về độ dày biểu kiến ​​cho thấy khả năng có vết bẩn ở một trong các phép đo.
• Độ phóng đại: Đối với bất kỳ độ dày lớp phủ nào, lỗi đo lường thường tăng khi độ phóng đại giảm. Nếu có thể, nên chọn độ phóng đại sao cho trường nhìn nằm trong khoảng từ 1,5 đến 3 lần độ dày lớp phủ.

Trong số nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá mà tổ chức của chúng tôi đã thực hiện cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ thử nghiệm được định nghĩa trong tiêu chuẩn “Volvo STD 5714-104 Đo độ dày lớp phủ kim loại và oxit bằng cách kiểm tra các mặt cắt dưới kính hiển vi” với đội ngũ nhân viên được đào tạo và chuyên gia cùng thiết bị công nghệ tiên tiến.