用涂层压入仪测定薄膜与基体结合强度的探讨

用新颖的能连续加载、卸载并配有声发射监测的涂层压入仪 ,对薄膜与基体的结合强度进行了探讨。实验结果表明 ,膜或膜 /基破坏的声发射信号各有特点 ,可区分压入过程中 (含卸载 )开裂和剥落及其对应的载荷值。压入法的临界载荷 pc 为加载过程中使膜发生初始剥落的外载 ,用涂层压入仪可精确测定。 pc 值对基体硬度和表面粗糙度的变化敏感。故用涂层压入仪可以实现用压入法考察膜 /基结合强度     

用涂层压入仪界面压入测定结合强度的实验研究

用可实行单点连续加载卸载的涂层压入仪，测定热喷涂涂层与基体之间界面开裂的临界载荷ＰＷ，此值可反映结合强度，与现有的压入法比较，用涂层压入仪只需一次压入就可测定Ｐ一次压入就可此方法比粘结拉伸简捷、适合评价高结合强度的涂层。     

压入法测涂层结合强度的研究进展

涂层结合强度是评价涂层质量的重要指标,基于涂层的多样性及复杂性,涂层结合强度的检测方法种类较多.压入法是一种通过施加压入载荷诱导涂层失效以表征涂层结合强度的检测方法,此方法按压入位置的不同可分为侧面压入法、界面压入法及表面压入法;就此3种压入方法进行了综述,介绍了它们的适用范围、检测特点及研究进展,讨论了它们的优势与不足,分析了表面压入法目前存在的研究难点,并提出了相应的解决思路.     

仿生磷灰石涂层与钛基体结合强度的划痕法实验

本文采用碱热处理及SBF浸泡的方法在钛片上制备了仿生磷灰石涂层,并采用AES进行表面成分-深度分析,划痕法测定磷灰石涂层与基体的结合强度.结果显示,经碱热处理而制得的钛表面仿生磷灰石涂层与基体结合的界面为成分梯度界面,二者的结合要通过成分含量呈梯度变化的过渡层:Ca、P元素的含量从表面到基体逐渐下降,Ti元素的含量逐渐上升.热处理有利于提高涂层的基体结合强度,其原因是热处理使SBF中形成的磷灰石的晶核细小而均匀,使得表面涂层与基体之间的结合更为紧密.预钙化处理后形成的磷灰石涂层与金属之间仍为成分梯度界面,因此对涂层的基体结合强度影响不大.     

鼓膜实验法测试薄膜基体界面结合强度的进展

评述了用鼓膜实验方法测试薄膜与基体界面结合强度的现状和最新进展，分析了该方法针对圆孔、膜内无残余应力柔性膜试样和矩形孔或圆孔、膜内有残余应力试样（薄膜为柔性膜或刚性膜）所用解析解力学模型建立的薄膜力学性能假设前提条件、能量平衡思路和推导过程．介绍了用硅微技术制备Si基体试样的过程，指出了制备方法和解析解力学模型的特点及所存在的问题．给出了该实验方法的应用实例，指出了需要解决非硅基体的制样和薄膜塑性变形阶段力学模型等问题．     

用离子束刻蚀的方法评价铬镀层与基体界面的结合强度

为了探讨激光淬火基体对镀铬层界面结合强度的影响及定性评价金属镀层与界面结合强度的方法，利用离子溅射设备和高分辨率扫描电镜，对激光离散淬火的30CrNi：MoV镀铬层界面进行离子束刻蚀和界面损伤形貌分析，并与靶场试验结果进行对比。结果表明：离子束刻蚀形成的界面损伤形貌与界面结合强度密切相关，界面损伤程度小的对应高界面结合强度，界面损伤程度大的对应低界面结合强度；利用离子束刻蚀技术定性地评价镀铬层的界面结合强度是可行的；激光淬火基体能够提高镀铬层的界面结合强度。     

金刚石涂层基体间结合力的测定

结合力是制约金刚石涂层工具大规模应用的关键因素之一.针对热丝化学气相沉积制备的金刚石薄膜的膜基结合力进行划痕实验,运用划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力.评定结果表明:单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷,声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信.     

硬质涂层力学性能可靠测量的两步压入法

正确测量涂层的硬度等力学性能一直是硬质涂层生产和研究中亟待解决的问题。本文提出的采用力学探针对涂层进行两步压入的实验方法可以在未知涂层厚度的条件下通过大载荷逐步加载展示出涂层厚度对载荷选择的要求，从而正确选择加载载荷进行小载荷压入实验。由此方法得到的涂层硬度值和其它力学性能指标具有准确和可靠的特点。     

金刚石薄膜在硬质合金表面的沉积与结合强度

研究了准分子激光辐射ＷＣ－６Ｗ＋％Ｃｏ（ＹＧ６）硬质合金工具衬底产生的选择性蒸发和表面改性作用，ＹＧ６表面的钴含量被有效地降低。研究了在硬质合金ＹＧ６工具衬底沉积金刚石薄膜的良好工艺参数范围，由于钴的存在和迁移，沉积金刚石薄膜的温度和甲烷浓度范围变窄。     

涂层与基体金属附着力的研究进展

阐述了涂层与金属间的附着力理论的研究进展,明确了涂层附着力的内涵,附着力与有机涂层下金属腐蚀的关系以及涂层附着力研究应该注意的问题,特别是总结了近年来有关涂层／金属化学键作用的研究现状。     

铝基体上沉积硅氧化物薄膜及结合性能研究

以单晶硅片为靶材,高纯Ar和O2分别为溅射气体和反应气体,采用反应磁控溅射法在铝基体上制备了硅氧化物薄膜.由扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线能量散射仪(EDX)等表征了薄膜的形貌、结构和组成,通过划痕试验、弯曲试验以及热冲击试验考察了薄膜与基体结合性能.研究结果表明,在Al基体表面制备了表面粗糙度均匀、无裂缝的富硅非晶态硅氧化物薄膜,其中Si和O的原子比为1∶1.57.在经NaOH溶液腐蚀的Al基体上SiOx薄膜具有很强的结合能力,可作为蛋白质芯片的固相载体.     

高强涂层结合强度的评价--楔形加载法

提出用楔形和载法评价高强度涂层材料与基体的结合强度。该方法利用楔形压头置于有楔形槽的试样中,使楔形压头中心线与涂层基体界面重合,施加静态载荷至试样沿涂层界面开裂,根据试样受力边界条件,给出涂层与基体结合强度的公式。对三种不同涂层的基体材料进行了结合强度试验。结果表明,用楔形加载法可对高强涂层与基体的结合强度进行测试,所得数据分散度与ASTMC633－79标准相同,试验数据不受非随机因素的影响。     

微弧氧化 Al-Si-O陶瓷涂层的结构与结合强度

使用微弧氧化方法在铝合金表面制备了包含Al—Si—O的复合氧化物陶瓷涂层．利用XRD和SEM分析了陶瓷涂层的组成和结构，通过机械冲击、热冲击和拉伸法评价了涂层与基体的结合强度．结果显示，陶瓷涂层由Q—Al2O3、γ-Al2O3和莫来石组成．涂层表面粗糙，有大量等离子体放电产物．陶瓷涂层能承受机械和600℃热冲击，说明涂层与基体结合好，具有很好的延展性、抗热震性．拉伸结果显示，涂层与基体结合强度高于20MPa．     

SnO薄膜影响钛瓷结合强度的研究

在钛表面通过Sel—Gel法沉积SnO薄膜,300℃处理后的SnO涂层表面散布着大量的圆形气孔,这些气孔的存在有利于增加钛／烤瓷间的接触面积,从而提高钛瓷之间的机械结合力。通过加入Si02和聚乙二醇初步改善了SnO溶胶的性能,从而改善了涂层性能。此外,薄膜改变了钛瓷的剥脱位置,提高了钛瓷结合强度。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结合强度

讨论了影响和制约等离子喷涂羟基磷灰石涂层与钛合金基底之间结合强度的主要因素,总结了提高涂层结合强度的方法及相关研究的进展。     

基片与膜厚对硬质薄膜力学性能的影响

采用毫牛力学探针技术的两步压入试验法研究了高速钢和不锈钢基片上不同厚度TiN薄膜的硬度和弹性模量。结果表明：采用同样工艺制备的TiN薄膜，其力学性能随基片类型和膜厚的不同有明显变化。薄膜的硬度和弹性模量随膜厚的增加而提高；基体硬度的提高也使薄膜呈现较高的硬度和模量。分析认为薄膜内应力状态的改变是产生这些现象的主要原因。     

用能谱技术确定基体薄涂层的厚度

提出一种不同标样确定基体薄涂层厚度并同时得到薄膜成分的新方法。通过理论计算,得 不同涂层厚度下,涂层与基体的特征Ｘ射线相对强度比Ｉｃ／Ｉｓ并作出理论曲线;然后用能谱技术测出Ｉｃ／Ｉｓ,可由理论曲线得出相应的涂层厚度。经实验证明该方法可行     

磁控溅射法制备铁氧体薄膜的界面结合强度研究

利用磁控溅射法在单硅晶基底和玻璃基底上沉积铁氧体薄膜,采用AFM观察薄膜的微观形貌,采用划痕法测试薄膜的界面结合强度,测试结果表明:由于两种不同材质上沉积的薄膜粗糙度缘故,硅晶/铁氧体薄膜的临界载荷为19.7N,其划痕形貌为裂纹状扩展,玻璃/铁氧体薄膜的临界载荷为5.3N,其划痕形貌为剥落状。