ASTM B636 / B636M-15 測量螺旋收縮塗層金屬塗層內部應力的標準試驗方法

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的標準《ASTM B636/B636M-15 螺旋收縮儀塗覆的金屬塗層內應力測量標準測試方法》描述了使用螺旋收縮儀測量在螺旋陰極上由塗層溶液製備的金屬塗層的內應力。此測試方法可用於電解和自催化沉積物。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 壓應力是指導致沉積物膨脹的應力。
• 內應力是指沉積物不受外力作用時，沉積物中殘留的淨應力。內部應力往往會壓縮或拉伸沉積物。
• 拉伸應力是指導致沉積物收縮的應力。

使用螺旋計數器測量張力的測試方法是基於在螺旋外部施加塗層。螺旋線是將帶材纏繞在圓柱體上，然後進行退火而形成的。在運作過程中，螺旋的一端固定，另一端隨著應力的產生而移動。自由端透過齒輪連接到指示針，以放大螺旋的運動。當螺旋被塗覆時，沉積物中的應力會導致螺旋捲繞得更緊或鬆弛，這取決於應力是壓縮（-）還是拉伸（+）。根據針頭偏轉量和其他數據，計算出內部應力。透過儀器的改進，螺旋的運動可以透過電子方式測量，而不是如上所述的機械方式測量。

如果使用得當，螺旋收縮儀將在很寬的張力值範圍內給出可重複的結果。透過這種方法，可以指定內部應力極限，供塗層或電鑄零件的購買者和製造商使用。

具有較大拉應力的塗層會降低高強度鋼產品的疲勞強度。為了盡量減少這種情況，可以指定最大電壓限制。受應力影響的其他特性包括耐腐蝕性、尺寸穩定性、開裂和剝落。

在控制電鑄溶液時，電壓的影響得到了更廣泛的認可，並且通常需要控制電壓才能獲得可用的電鑄。可以確定並指定內部應力極限以進行生產控制。

螺旋平衡計所得的內部應力值不一定能反映在相同溶液中塗覆的零件中發現的內部應力值。內部電壓取決於塗層厚度、基材製備、電流密度和溫度以及溶液成分等許多因素。當測試條件與零件塗層所使用的條件相符時，可以獲得更緊密的相關性。

影響準確度的因素包括：

• 螺旋準備的變化可能會導致結果的顯著變化。
  • 止動材料應均勻地施加到螺旋的內部。止動材料應薄且有彈性，以允許螺旋在測試過程中自由移動。塗層重量小於 3 mg/in 就足夠了。應使用一些惰性、柔性的塗層來阻止內部的侵蝕。一種可接受的停止材料是微停止材料。使用前，將一份 Microstop 與兩份丙酮稀釋。螺旋內部沉積的任何鎳都會產生相反的效果。
  • 內部永久塗有 TFH 氟碳的螺旋在測試接近零電壓時可能會產生不同的結果。
  • 測試前螺旋的清潔度和表面處理的變化可能會產生不同的結果。例如，螺旋線的電清洗應始終是陰極性的，並應控制電流、時間和溫度。此階段的陽極清洗可以提供廣泛的變化。應避免對螺旋進行研磨清潔和使用研磨劑。
  • 小於 3 微米的極細沉積物比粗沉積物更容易受到表麵條件和螺旋製備的影響。
• 內部電壓隨電鍍所使用的電流密度而變化。這種變化是不可預測的，取決於沉積的金屬、雜質或添加劑以及考慮的電流密度範圍。在整個電壓測試過程中測量並嚴格控制電流非常重要。電流變化應保持在2%以下。
• 由於塗層溶液的溫度可能會影響內應力，因此在測試過程中應將其保持在2度以內。量規的初始靜止點和最終靜止點均取自塗層溶液的工作溫度，以消除熱應力。
• 試驗過程中溶液成分不應改變。通常，如果滿足重複性測試，則可以假定解決方案在測試運行期間沒有變更。相反，當重複性測試不滿足時，應分析塗層溶液以確定測試期間溶液成分是否有任何變化。
  • 使用不溶性或惰性陽極對電鍍溶液進行測試可能會導致測試過程中溶液顯著變化。
  • 在測試自催化塗層溶液時，如果不進行再生，塗層溶液的成分可能會在測試過程中顯著消耗。
• 待塗覆的表面積和自催化塗層溶液的體積之間存在關係，這會影響沉積物的特性。測試自催化塗層溶液時，應保持塗層表面積與塗層槽中通常使用的溶液體積的比例。當使用專有解決方案時，應遵循供應商的建議。

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