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原文传递一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法

专利名称：	一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法
摘要：	本发明公开了一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，利用探针对镀覆层试样同时进行垂直压入和水平划刻，根据探针法向位移‑时间曲线，确定镀覆层的分离时间，根据探针横向力‑时间曲线和分离时间，得到镀覆层的界面结合力，进而得到各层镀覆层的结合强度。本发明能够对表面镀覆层结合力和结合强度进行量化分析评估，具有较强的应用价值和应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国空间技术研究院
发明人：	薄鹏;何端鹏;李岩;汪洋;于翔天;赵炜;韩晓东
专利状态：	有效
申请日期：	2022-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211035033.0
公开号：	CN115598054A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	范晓毅
分类号：	G01N19/04;G01B21/08;G;G01;G01N;G01B;G01N19;G01B21;G01N19/04;G01B21/08
申请人地址：	100194 北京市海淀区友谊路104号
主权项：	1.一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，包括：将基底和基底表面的n层镀覆层作为镀覆层试样，测量镀覆层试样中各层镀覆层的厚度，n≥1；利用探针对镀覆层试样同时进行垂直压入和水平划刻；获取探针法向位移-时间曲线，以及探针横向力-时间曲线；根据探针法向位移-时间曲线，确定镀覆层的分离时间tm，1≤m≤N，N为分离时间总数；根据探针横向力-时间曲线和tm，得到镀覆层的界面结合力Flm；根据Flm和各层镀覆层的厚度，得到各层镀覆层的结合强度。 2.根据权利要求1所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，还包括：测量镀覆层试样中各层镀覆层的厚度之前，对镀覆层试样表面进行抛光，抛光去除的镀覆层厚度≤最外层镀覆层厚度的20％～40％。 3.根据权利要求1所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，利用探针对镀覆层试样同时进行垂直压入和水平划刻的方法为：对探针施加线性增大的法向载荷，同时使探针进行水平方向的匀速移动；所述法向载荷的取值范围为10mN～5N，探针对镀覆层试样进行垂直压入的最大深度大于n层镀覆层的总厚度；探针水平方向匀速移动速率的取值范围为1μm/s～10μm/s。 4.根据权利要求1所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，在镀覆层试样中选取多个目标区域，得到多个目标区域中各层镀覆层的结合强度，根据多个目标区域中各层镀覆层的结合强度评估镀覆层试样整体各层镀覆层的结合强度以及均匀性；镀覆层为镀层、涂层或漆膜。 5.根据权利要求1所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，所述探针为划痕系统中的探针，探针的法向位移分辨率≤0.1nm，探针的横向力分辨率≤1.0μN；探针的水平移动范围≥200mm×100mm，垂直移动范围≥10mm；划痕系统还包括数据采集反馈系统，划痕系统中的数据采集反馈系统对探针法向位移和横向力的采集频率≥10kHz；划痕系统还包括温控模块，温控模块用于控制镀覆层试样的温度，实现不同温度环境下镀覆层界面结合性能的量化检测。 6.根据权利要求1所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，根据探针法向位移-时间曲线，确定镀覆层的分离时间的方法为：在探针法向位移-时间曲线中，按照时间顺序，依次获取斜率发生突变的相邻两段曲线的切线交点，将切线交点所对应的时间依次记为分离时间t1，t2……tN，tm为其中第m个分离时间。 7.根据权利要求6所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，在探针法向位移-时间曲线中，斜率发生突变的相邻两段曲线的确定方法为：将探针法向位移-时间曲线分为≥5段短曲线，获取各段短曲线的斜率，对各段短曲线的斜率进行离群值判定，当出现离群值时，对该离群值的偏离度进行计算，当偏离度≥20％，将该偏离度所对应的短曲线与相邻短曲线作为斜率发生突变的相邻两段曲线。 8.根据权利要求6所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，根据探针横向力-时间曲线和tm，得到镀覆层的界面结合力Flm的方法为：根据探针横向力-时间曲线，将与tm对应的探针横向力作为镀覆层的界面结合力Flm。 9.根据权利要求8所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，根据Flm和各层镀覆层的厚度，得到各层镀覆层的结合强度的方法为：根据各层镀覆层的厚度，判断与tm对应的镀覆层，将该层镀覆层的厚度记为δm σbm为与tm对应的镀覆层的结合强度。 10.根据权利要求9所述的一种表面镀覆层界面结合性能的量化检测方法，其特征在于，分离时间总数N≥镀覆层总层数n；当多个分离时间与同一镀覆层对应时，该镀覆层的结合强度为由多个分离时间得到的结合强度的平均值。