Контроль качества покрытий
Известные методы контроля качества ЛКП применимы в основном для ППКП значительной толщины (свыше 20 мкм). Безусловно, часть методов приемлема и для тонкослойных покрытий. Например, указанная в разделе установка высокой точности типа УВТ пригодна для измерения толщины ППКП на металлах и диэлектриках. Контроль защитных свойств с помощью МСБ также может быть использован для тонких ППКП.
Авторы дополнительно разработали потенциостатический метод контроля ЛКП на металлах [а. с. 947715 СССР]. На серию образцов наносят одинаковые по толщине покрытия, ставят образцы с покрытием в климатическую камеру с повышенной влажностью (95 ±3%) и температурой (40 ±2) °С. Затем поочередно через равные промежутки времени вынимают образцы из камеры, обеспечивая равное время выдержки для разных образцов, но не более 7 сут. Осторожно удаляют покрытие механическим путем или с помощью растворителя, инертного к материалу подложки, причем полноту удаления покрытия контролируют сравнением с эталонной подложкой без покрытия, например, с помощью ртутно-кварцевой лампы ПРК-2. Затем погружают подложку в электролитическую ячейку со вспомогательным электродом и буферным раствором и с помощью потенциостата снимают анодные поляризационные кривые. Определяют зависимость потенциала начала растворения анода от времени выдержки образцов, которая имеет вид прямой. Находят тангенс угла наклона этой прямой и оценивают качество покрытия (в частности, защитные свойства). Коррозионно-стойким покрытиям соответствуют значения тангенса угла наклона прямой до 0,1, покрытиям с удовлетворительной стойкостью — от 0,1 до 0,2 коррозионно-нестойким покрытиям — выше 0,2. В качестве иллюстрации на рис. 15 представлены сравнительные характеристики защитных свойств различных ЛКП на алюминиевом сплаве. Хорошие защитные свойства имеют покрытия эмалью ЭП-526 (кривая, удовлетворительные — эмалями НЦ-11 и В-ЭП-0179 (кривые 2,3), неудовлетворительные — эмалью ХВ-518 (кривая 4).
Важнейшим свойством ППКП является хорошая адгезия покрытия к любой подложке. Для тонкослойных покрытий в настоящее время практически нет приборов количественного контроля адгезионной прочности. Авторы для этой цели использовали описанное в литературе устройство [а. с. 1000864 СССР], общий вид которого с комплектом режущего инструмента представлен на рис. 16 и 17. При измерении адгезионной прочности на данном устройстве подложку 2 с нанесенным ЛКП закрепляют на столе 1. Опускают держатель 8 до контакта режущих кромок резца 3 и ножей б, 7 с поверхностью покрытия. С помощью электродвигателя перемещают стол 1 относительно держателя 8. Опуская держатель 8, осуществляют скремблирование покрытия ножами 6 и 7 до подложки 2. При этом основание ножей — упругая балка 5 — воспринимает на себя нагрузку прорезания покрытия, обусловленную кигелией испытуемой пленки, которая преобразуется тензо-датчиками усилия про резания в электрический сигнал от источника постоянного тока и фиксируется измерителем нагрузки. За ножами б и 7 вступает в работу резец 3. При этом на упругую балку 5 действуют только силы, вызванные адгезией испытуемой пленки к подложке 2, поскольку ножии 7 при прорезывании оставляют за собой полоску покрытия, равную ширине резца 3, и, следовательно, отсутствуют силы от излома и разрыва покрытия по бокам резца 3. Нагрузка, обусловленная адгезией покрытия к подложке 2 и воспринимаемая резцом 3, преобразуется в электрический сигнал тензодатчиками 4 усилия сдвига и также фиксируется измерителем нагрузки.
Таким образом, измеритель нагрузки одновременно фиксирует когезию испытуемой пленки при скрайбировании ножами б и 7 и адгезию испытуемой пленки к подложке 2 при отслаивании резцом 3. При необходимости раздельного определения когезии и адгезии к испытуемому ЛКП подводят соответственно только ножи б и 7 или резец 3. Данное устройство обеспечивает измерение адгезионной прочности покрытий в диапазоне от 30 до 2000 Н/м с погрешностью ±10% при толщине покрытий от 2 до 40 мкм.Для проведения измерений изготовляют не менее трех образцов подложки из металла или керамики длиной 68 мм, шириной 48 мм и толщиной 1 мм. Шероховатость поверхности подложки (Ra) должна составлять от 0,040 до 0,032 мм. На поверхность подложки наносятравномерное покрытие: разброс должен быть более 10%при толщине покрытия 2-10 мкм и не более 5% при толщине 11-40 мкм. На поверхности подложки с одной стороны оставляют свободное от покрытия поле шириной не менее 20 мм. Ножи и резец устанавливают на' свободную от покрытия поверхность, а затем прорезают и отслаивают на нею длину образца испытуемое покрытие с одновременной фиксацией на ленте самописца среднего значения адгезионной прочности отслаивания покрытия.
Удельную адгезионную прочность (в Н/м) определяют по формуле:
УД=Р£Р/Й,
где - среднее значение адгезионной прочности отслаивания покрытия; Н; h - ширина дорожки снятого резцом покрытия, м.
На каждом из трех образцов проводят по три измерения и вычисляют среднее значение удельной адгезионной прочности покрытия.
В отношении измерения физических параметров тонкослойных ППКП также имеются определенные методологические трудности. Теплофизические характеристики (теплостойкость, тепло и температуропроводность) ППКП можно определять по ГОСТ 23630.1—79, ГОСТ 23630.2—79 и ГОСТ 23630.3—79. Автоматическое измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь ППКП при частоте 1 МГц рекомендуется проводить с помощью специальной ячейки и цифрового моста типаМЦЕ-17А (УБМ2.675.021 ТУ).
Таким образом, применение новых полимерных материалов и создание принципиально новой технологии влаго-защиты изделий вызывает необходимость разработки неразрушающих методов количественной оценки качества получаемых покрытий.