材料涂（镀）层的性能表征手段

zelda

目前在一些抗磨损设计的零部件表层采用一种DLC（diamond-like carbon） coating的技术，可以大大提高零件的抗磨能力。相关摩擦学的工艺研究很多文献有过报道。
维基百科对于DLC的相关简要介绍：http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond-like_carbon

优越的抗磨性能一方面是由于DLC本身的力学性质决定：其微观结构为非晶态碳（sp3 和sp2两种键合共存），即石墨键结构和金刚石键结构的综合配比，因此具有媲美于金刚石的硬度甚至更高；
另外一方面由于DLC本身的化学性质与对磨副材料（一般为金属材料）的化学性质不相容性，因此大大降低粘着的可能性，并且具有较好的化学稳定性；

DLC基本上采用PVCD的工艺，即在基体材料表面上沉积上一层um 级的非晶态碳层（DLC）。

现在的问题是想请教从事过相关材料涂（镀）层研究的同仁们，可否交流一下以下问题：
（1）如何有效的表征涂（镀）层的性能或质量，有哪些关键的参数，各有哪些相关的设备，方法或者手段？
（2）具体来说，个人比较关心的参数是：1.镀层厚度 2.镀层表面或截面形貌观察 3.镀层硬度 4.镀层附着力 5.其他抗磨损相关参数

希望大家多提建议，尤其是有相关经验的同仁们，不吝赐教。

gtn1314

表面形貌观察可以用扫描电镜。镀层厚度挺难测的吧，厚度肯定很薄。硬度更难测，维氏肯定压穿。镀层附着力，要么参照镀铬层的检测，加热到一定温度，保温一定时间，水冷，观察有无剥落。
有做这个工艺的兄弟，提供样品，我免费提供检测。
新科技，占座学习中......

zelda

回复 2# gtn1314


   非常 谢谢你的建议！我个人思考了下方案，期待相关达人给出更专业可行的检测手段。
1。硬度：由于只有几个um的镀层，所以显微硬度基本上无法检测，是否可以用纳米压痕（压入力比较小， mN级）表征？
2。厚度：是否可以采用截面金相法，在扫描电镜里进行测量？或者是否有硬球采取压入法，再采用轮廓仪测量？
3。粘着力：采用刮擦法，利用阻力大小表征？
4。形貌：扫描电镜应该是可行的方案。
5。其他抗磨性能参数？

zelda

自己顶一下！

gtn1314

我们测试镀铬层粘着力一般加热到250度保温1小时水冷，允许有轻微裂纹扩展，不许脱落，你这个其实可以借鉴。厚度现在有一种X射线仪可以无损检测与基体材料不一致的涂层的，可以根据样品固化参数。抗磨参数可以根据工件服役环境模拟做一个耐磨试验机。

gtn1314

硬度确实很难表征，好像听说沃伯特-威尔逊硬度计有一种是适应很薄涂层的硬度测量的。

zelda

回复 6# gtn1314

谢谢你的热心回复。
查找了一些资料，关于粘着力的测试，有一种洛氏硬度压入法，评估压痕周围涂层剥落及裂纹情况，来评判其涂层与基体粘着力好坏与否，好像有相关标准。
关于利用X射线无损测试厚度，没怎么想明白其原理。
不知道贵单位有哪些关于镀层检测的设备可否借鉴？不胜感谢。

gtn1314

我们的在线检测就是用的X射线，一种物理方法，原理也不清楚，操作是根据不同原材料和镀层调整参数，固化后检测，一般是供应商帮助调好参数的，换原材料或镀层就得重新换参数，我们自己的操作工还不会换。然后实验室用剖开镀层的金相方法定期比对结果。