Обзор методов оценки прочности сцепления газотермических покрытий

Проведен сравнительный анализ методов оценки адгезионной прочности сцепления газотермических покрытий на образцах-свидетелях и изделиях в специализированных и производственных лабораториях. Среди количественных подходов выделен клеевой метод нормального отрыва на цилиндрических образцах-свидетелях диаметром 25 мм, высотой 16…45 мм при толщине покрытия не менее 0,2 мм, описанный как в международных, так и в отечественных стандартах. Альтернативный штифтовой метод, не имеющий ограничений по предельной прочности сцепления, используют для оценки конических образцов-свидетелей с диаметром торцевого сечения 1,5…2,0 мм при толщине покрытия 0,3…0,5 мм. Метод сдвига представлен двумя способами оценки прочности сцепления цилиндрических образцов-свидетелей (диаметром 25 мм, с кольцевым участком покрытия шириной 4…30 мм при толщине рабочего слоя не менее 0,1 мм) и призматических (с линейными размерами участка сдвига 2,5…5,0 мм при толщине покрытия не менее 0,25 мм). Для всех методов отмечена неравномерность нагружения плоского участка покрытия во время испытаний. Приведены математические модели расчета действительных (истинных) значений прочности сцепления на растяжение и сдвиг, учитывающие появление дополнительных изгибающих и сдвигающих усилий при нагружении покрытия.

Литература

[1] Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 360 с.

[2] Кравченко И.Н., Зубрилина Е.М., Панкратова Е.В., Москаль О.Я. Методика оценки прочности покрытий с учетом коэффициента концентраций напряжений. URL: http://www.rusnauka.com/30_NNM_2012/Tecnic/2_118680.doc.htm (дата обращения 10 октября 2020).

[3] Vencl A., Arostegui S., Favaro G., Zivic F., Mrdak M., Mitrovic S., Popovic V. Evaluation of adhesion/cohesion bond strength of the thick plasma spray coatings by scratch testing on coatings cross-sections. Tribology International, 2011, vol. 44, iss. 11, pp. 1281–1288, doi: 10.1016/j.triboint.2011.04.002

[4] Hadad M., Marot G., Demarecaux P., Chicot D., Lesage J., Rohr L., Siegmann S. Adhesion tests for thermal spray coatings: correlation of bond strength and interfacial toughness. Journal Surface Engineering, 2007, vol. 23, iss. 4, pp. 279–283, doi: 10.1179/174329407X215159

[5] Chen Z., Zhou K., Lu X., Lam Y.Ch. A review on the mechanical methods for evaluating coating adhesion. Acta Mechanica, 2014, vol. 225, iss. 2, pp. 431–452, doi: 10.1007/s00707-013-0979-y

[6] Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л., Ардатовская Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. Киев, Наукова Думка, 1987. 544 с.

[7] Ichikawa Y., Barradas S., Borit F., Guipont V., Jeandin M., Nivard M., Berthe L., Ogawa K., Shoji T. Evaluation of Adhesive Strength of Thermal-Sprayed Hydroxyapatite Coatings Using the Laser Shock Adhesion Test (LASAT). Materials Transactions, 2007, vol. 48, no. 4, pp. 793–798.

[8] Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. Москва, Машиностроение, 1985. 240 с.

[9] Коробов Ю.С. Анализ свойств газотермических покрытий. В 2 ч. Ч. 2. Оценка параметров покрытий. Екатеринбург, Изд-во Урал. ун-та, 2016. 92 с.

[10] Тушинский Л.И., Плохов А.В., Токарев А.О., Синдеев В.И. Методы исследований материалов. Москва, Мир, 2004. 384 с.

[11] Кравченко И.Н. Экспериментально-расчетная методика определения прочностных характеристик плазменнонапыленных покрытий. Труды ГОСНИТИ, 2009, т. 103, с. 158–162.

[12] Kuroda S., Inoue T., Kishi A., Yokoyama K., Yomoto H., Gotoh Y. Evaluation of adhesive strength of HVOF sprayed metallic alloy coatings by a modified tensile test. Proceedings of the ITSC 2004. International Thermal Spray Conference: Advances in Technology and Application, 10–12 May, 2004, Osaka, Japan, pp. 138–142.

[13] Luo X., Smith G.M., Sampath S. On the Interplay Between Adhesion Strength and Tensile Properties of Thermal Spray Coated Laminates?Part I: High Velocity Thermal Spray Coatings. Journal of Thermal Spray Technology, 2018, vol. 27, pp. 296–307.

[14] Ульяницкий В.Ю., Батраев И.С., Штерцер А.А. Детонационные покрытия из оксидов. Упрочняющие технологии и покрытия, 2015, № 9(129), с. 37–44.

[15] Ряховский А.В., Косенко В.В., Власенко В.Н. Особенности оценки прочности сцепления детонационных покрытий. Система вооружения и военная техника, 2012, № 3(31), с. 215–217.

[16] Рогожин В.В., Смирнов Ю.В., Петров В.Я. Определение адгезионной прочности газотермических покрытий. Порошковая металлургия, 1982, № 7, с. 87–91.

[17] Зайцев А.Н., Лешуков А.Ю., Дубинин Г.В., Свириденко М.Н., Александрова Ю.П., Сачек Б.Я., Мезрин А.М. Расчет толщин электроизоляционных плазмо-напыленных оксидных покрытий Al2O3 в изделиях бланкета ИТЭР. Известия Академии Наук. Энергетика, 2016, № 1, c. 79–91.