ASTM C1624-22
通过定量单点划痕试验测定陶瓷涂层的粘附强度和机械失效模式的标准试验方法

Standard Test Method for Adhesion Strength and Mechanical Failure Modes of Ceramic Coatings by Quantitative Single Point Scratch Testing

标准号

ASTM C1624-22

发布

2022年

发布单位

美国材料与试验协会

当前最新

ASTM C1624-22

 

 

引用标准

ASME B46.1 ASTM B659 ASTM E1316 ASTM E18 ASTM E1932 ASTM E4 ASTM E750 IEEE/ASTM SI 10

适用范围

1.1 本测试方法涵盖环境温度下金属和陶瓷基材上硬（维氏硬度 HV = 5 GPa 或更高）、薄（≤30 µm）陶瓷涂层的实际附着强度和机械失效模式的测定。这些陶瓷涂层通常用于耐磨/耐磨、氧化保护和功能（光学、磁性、电子、生物）性能改进。
1.2 在测试方法中，用规定几何形状的金刚石触针（洛氏C型，夹角为120°、球形尖端半径为200μm的圆锥形金刚石压头）以恒定的速度在涂层试样的平坦表面上划过。对于定义的距离，速度和定义的法向力（恒定或逐渐增加）。沿划痕轨迹的损坏可通过显微镜评估为所施加力的函数。特定程度的渐进损伤与正常触针力的增加有关。在涂层中产生特定类型/水平损坏的力水平被定义为临界划痕载荷。该测试方法还描述了使用切向力和声发射信号作为辅助测试数据来识别不同的涂层损坏程度。
1.3 对涂层的适用性——该测试方法适用于各种硬质陶瓷涂层成分：陶瓷和金属基材上的碳化物、氮化物、氧化物、金刚石和类金刚石碳。该测试方法采用半径为 200 µm 的金刚石触针定义，通常用于涂层厚度在 0.1 至 30 µm 范围内的情况。测试样本通常具有用于测试的平坦表面，但也可以使用适当的夹具来测试圆柱体几何形状。
1.4 主要限制：
1.4.1 该测试方法不测量涂层与基材之间粘合的基本粘合强度。相反，该测试方法给出了涂层-基材系统的实际（外在）粘合强度的工程测量，这取决于测试参数（触针属性和几何形状、加载速率、位移速率等）的复杂相互作用。以及涂层-基体特性（硬度、断裂强度、弹性模量、损伤机制、微观结构、缺陷数量、表面粗糙度等）。
1.4.2 规定的测试方法并不直接适用于以延展性、塑性方式失效的金属或聚合物涂层，因为塑性变形机制与硬质陶瓷涂层中观察到的脆性损坏模式和特征非常不同。该测试方法可适用于在脆性模式下失效的硬质金属涂层，适当改变测试参数和损伤分析程序和标准。
1.4.3 使用洛氏 C 金刚石触针和特定法向力和速率参数定义的测试方法不建议用于非常薄的材料 (30 µm)。此类涂层可能需要不同的触针几何形状、加载速率和所施加的法向力的范围，以获得可用、准确、可重复的结果。
1.4.4 以 SI 单位表示的数值应被视为标准值。本标准不包含其他计量单位。 SI 单位的测试数据值（力为牛顿 (N)，位移为毫米 (mm)）被视为标准，并符合 IEEE/ASTM SI 10。
1.5 组织——测试方法分为以下部分: 章节范围 1 目的和描述 1.1 适用性 1.3 主要限制 1.4 组织 1.5 参考文件 2 ASTM 标准 2.1 其他标准和参考文献 2.2 术语 3 测试方法概述 4 意义和用途 5 1 本测试方法由 ASTM C28 委员会管辖先进陶瓷由应用小组委员会 C28.04 直接负责。当前版本于 2022 年 3 月 15 日批准。2022 年 3 月发布。最初于 2005 年批准。上一版本于 2015 年批准，名称为 C1624 – 05 (2015)。 DOI：10.1520/C1624-22。版权所有 © ASTM International，100 Barr Harbor Drive，PO Box C700，West Conshohocken，PA 19428-2959。美国 本国际标准是根据世界贸易组织贸易技术壁垒（TBT）委员会发布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。 1 Section 测试方法和实验控制 6 测试概述 6.1 测试模式 6.2 主要和补充测量 6.3 临界划痕载荷损坏标准和划痕图集 6.4 实验因素和变量 6.5 干扰 7 材料和样本相关 7.2 测试方法相关 7.3 仪器 8 概述 8.1 触针和触针安装 8.2 机械平台和位移控制 8.3 测试框架和力施加系统 8.4 力和位移传感器 8.5 光学分析和测量 8.6 数据采集和记录 8.7 声发射（可选） 8.8 涂层附着力参考样本（可选） 8.9 涂层表面轮廓测量（ 8.10 数据分析和输出软件（可选） 8.11 测试样本 9 样本要求 9.1 样本表征 9.2 样本尺寸 9.3 样本平整度和水平 9.4 抛光（可选） 9.5 样本暴露调节（可选） 9.6 样本清洁 9.7 样本处理和存储 9.8 校准10 系统校准 10.1 参考样本 10.2 测试程序 11 校准 11.1 测试模式选择 11.2 测试计划 11.3 测针检查和清洁 11.4 环境条件 11.5 系统设置和检查 11.6 测试样本安装 11.7 进行测试 11.8 样本计数 11.9 无效和删失数据 11.10划伤损坏评估 11.11 计算 12 报告 13 测试识别 13.2 样本信息 13.3 测试设备和程序信息 13.4 测试数据和统计 13.5 精度和偏差 14 关键字 15 洛氏金刚石压头规格 附件 A1 对准和校准 附件 A2 重复性和再现性研究 附件 A3 涂层损坏标准和划痕图集附录 X1 划痕附着力测试中的实验变量附录 X2 参考书目 1.6 本标准并不旨在解决与其使用相关的所有安全问题（如果有）。本标准的使用者有责任建立适当的安全、健康和环境实践，并在使用前确定监管限制的适用性。
1.7 本国际标准是根据世界贸易组织贸易技术壁垒（TBT）委员会发布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。

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