ASTM B636 / B636M-15 测量螺旋收缩涂层金属涂层内部应力的标准试验方法

美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准《ASTM B636/B636M-15 螺旋收缩仪涂覆的金属涂层内应力测量标准测试方法》描述了使用螺旋收缩仪测量在螺旋阴极上由涂层溶液制备的金属涂层的内应力。该测试方法可用于电解和自催化沉积物。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 压应力是指导致沉积物膨胀的应力。
• 内应力是指沉积物在不受外力作用时，沉积物中残留的净应力。内部应力往往会压缩或拉伸沉积物。
• 拉伸应力是指导致沉积物收缩的应力。

使用螺旋计数器测量张力的测试方法是基于在螺旋外部施加涂层。螺旋线是通过将带材缠绕在圆柱体上，然后进行退火而形成的。在运行过程中，螺旋的一端固定，另一端随着应力的产生而移动。自由端通过齿轮连接到指示针，以放大螺旋的运动。当螺旋被涂覆时，沉积物中的应力会导致螺旋卷绕得更紧或松弛，这取决于应力是压缩（-）还是拉伸（+）。根据针头偏转量和其他数据，计算出内部应力。通过仪器的改进，螺旋的运动可以通过电子方式测量，而不是如上所述的机械方式测量。

如果使用得当，螺旋收缩仪将在很宽的张力值范围内给出可重复的结果。通过这种方法，可以指定内部应力极限，供涂层或电铸部件的购买者和制造商使用。

具有较大拉应力的涂层会降低高强度钢产品的疲劳强度。为了尽量减少这种情况，可以指定最大电压限制。受应力影响的其他特性包括耐腐蚀性、尺寸稳定性、开裂和剥落。

在控制电铸溶液时，电压的影响得到了更广泛的认可，并且通常需要控制电压才能获得可用的电铸。可以确定并指定内部应力极限以进行生产控制。

用螺旋平衡计获得的内部应力值不一定能反映在相同溶液中涂覆的部件中发现的内部应力值。内部电压取决于涂层厚度、基材制备、电流密度和温度以及溶液成分等许多因素。当测试条件与零件涂层所用的条件相匹配时，可以获得更紧密的相关性。

影响准确性的因素包括：

• 螺旋准备的变化可能会导致结果的显著变化。
  • 止动材料应均匀地施加到螺旋的内部。止动材料应薄且有弹性，以允许螺旋在测试过程中自由移动。涂层重量小于 3 mg/in 就足够了。应使用一些惰性、柔性的涂层来阻止内部的侵蚀。一种可接受的停止材料是微停止材料。使用前，将一份 Microstop 与两份丙酮稀释。螺旋内部沉积的任何镍都会产生相反的效果。
  • 内部永久涂有 TFH 氟碳的螺旋在测试接近零电压时可能会产生不同的结果。
  • 测试前螺旋的清洁度和表面处理的变化可能会产生不同的结果。例如，螺旋线的电清洗应始终是阴极性的，并应控制电流、时间和温度。此阶段的阳极清洗可以提供广泛的变化。应避免对螺旋进行研磨清洁和使用研磨剂。
  • 小于 3 微米的极细沉积物比粗沉积物更容易受到表面条件和螺旋制备的影响。
• 内部电压随电镀所用的电流密度而变化。这种变化是不可预测的，取决于沉积的金属、杂质或添加剂以及考虑的电流密度范围。在整个电压测试过程中测量并严格控制电流非常重要。电流变化应保持在2%以下。
• 由于涂层溶液的温度可能会影响内应力，因此在测试过程中应将其保持在2度以内。量规的初始静止点和最终静止点均取自涂层溶液的工作温度，以消除热应力。
• 试验过程中溶液成分不应发生变化。通常，如果满足重复性测试，则可以假定解决方案在测试运行期间没有改变。相反，当重复性测试不满足时，应分析涂层溶液以确定测试期间溶液成分是否有任何变化。
  • 使用不溶性或惰性阳极对电镀溶液进行测试可能会导致测试过程中溶液发生显著变化。
  • 在测试自催化涂层溶液时，如果不进行再生，涂层溶液的成分可能会在测试过程中显著消耗。
• 待涂覆的表面积和自催化涂层溶液的体积之间存在关系，这会影响沉积物的特性。测试自催化涂层溶液时，应保持涂层表面积与涂层槽中通常使用的溶液体积的比例。当使用专有解决方案时，应遵循供应商的建议。

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