本发明专利技术涉及一种用于检测在衬底上的层、尤其是防磨损层的粘附特性的方法，并且包括以下方法步骤：a)将至少一个刮刻线(201、201‑1、201‑2、201‑3、201‑4)引入(110)到所述层的表面中，以便引起在所述层中的至少一个局部损伤；b)感测(120)至少在所述至少一个刮刻线(201、201‑1、201‑2、201‑3、201‑4)的区域中的所述层的状态；c)处理(130)所述层，其中，所述处理作为温度处理和/或化学处理和/或超声处理进行；d)直接在所述层的处理之后感测(140)所述层的状态；和e)相互比较(150)所述层的相应感测的状态并且评估(160)，以便获知所述损伤的扩展并且由此确定所述层的粘附特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测层、尤其是防磨损层的粘附特性的方法
本专利技术涉及一种用于检测在衬底上的层、尤其是防磨损层的粘附特性的方法，并且还涉及一种适用于实施这种方法的设备。
技术介绍
对于硬质材料层已知以下检测，通过所述检测可以评估粘附强度或粘附品质。在此，通常将高负载施加到层系统上并且可选地分析由此引起的损伤。设立的用于获取在衬底上的层的粘附强度的标准检测方法是根据VDI-Norm3198的检测方法，在所述检测方法中将典型锥形构造的金刚石尖部在1500牛顿的高负载的情况下压入到要检测的层中，然后拍摄剥落图像，所述剥落图像仅参照示意性比较图粗略地分级并且因此仅在标准损伤图像中提供可负载(belastbar)的结果。C.V.Falub等人的研究公开了在类似金刚石的层上的电子显微镜测量，以便分析根据洛氏刻痕法的分层或分层过程。这种研究因为相对较高的设施和时间耗费适用于实验室应用(C.V.Falub等：“Invitrostudiesoftheadhesionofdiamond-likecarbonthinfilmsonCoCrMobiomedicalimplantalloy”，ActaMaterialia59(2011年)4678–4689；ClaudiuValentinFalub等：“Aquantitativeinvitromethodtopredicttheadhesionlifetimeofdiamond-likecarbonthinfilmsonbiomedicalimplants”，ActaBiomaterialia5(2009年)3086-3097)。
技术实现思路
具有权利要求1的特征的方法具有以下优点：能够在相对较小的设施耗费的情况下实现层的可靠的、快速的和面式的检测。为此，根据本专利技术的方法包括以下方法步骤：a)将至少一个刮刻线引入到层的表面中，以便引起在所述层中的至少一个局部的损伤，b)感测至少在所述至少一个刮刻线的区域中的所述层的状态，c)处理所述层，其中，所述处理作为温度处理和/或化学处理和/或超声处理进行，d)感测直接在所述层的处理之后的所述层的状态，和e)相互比较所述层的相应感测的状态并且评估，以便获取所述损伤的扩展(Ausbreitung)并且由此确定所述层的粘附特性。因此，本专利技术的基础思想在于，首先初始化要检测的层的微小的损伤并且随后在感测所述层的损伤状态之后进行处理，所述处理用于例如借助于应力裂纹腐蚀推进所述层的初始损伤，以便获得关于所述层的粘附或粘附强度的更多信息，其中，在此使用的处理能够以不同的方式进行，以便实现期望的效应。这样所述处理例如可以作为温度处理在加热炉中在预先调设的温度范围内针对预先确定的时间进行。在另外的处理方式中，要检测的层针对预先确定的时间暴露于化学浴中的化学剂。在第三种处理方式中，要检测的层针对预先确定的时间暴露于高频的交变负荷，所述交变负荷例如借助于超声震荡器产生。然后紧接着进行所述层的在处理之后实现的状态的感测，使得能够实现所述层的在不同时间点感测的状态之间的比较，基于该比较能够评估在所述处理期间出现的损伤的扩展作为用于所述层的粘附强度的量度。本专利技术的构型在于，在引入所述至少一个刮刻线之前实现到所述层的表面中的至少一个粘附压痕，其中，所述至少一个粘附压痕可以构造为维氏压痕，以便将尽可能少的裂纹引入到要检测的层中。在维氏压痕中典型地将金字塔形构造的金刚石尖部以限定的负载压入到要检测的层中，其中，所述负载可以位于从约1N至约2000N的力范围中。对此典型的是，紧挨着围绕维氏压痕除了沿径向方向起作用的压应力之外附加地引入沿圆周方向起作用的拉应力，而同时纯压应力区域近似分散地(disloziert)起作用，由此在那里有利于压曲效应的出现。然而该压曲效应尤其当所述至少一个刮刻线可以与通过之前引入的压痕产生的应力场共同作用时出现。因此，根据本专利技术的方法考虑层在粘附差时的正常响应行为，所述正常响应行为的特征刚好在于压曲部的出现、即所述层在与衬底的边界面处的局部分离并且相比于现有技术尤其在压力区域发生，在现有技术中在压入时引入的高拉应力使损伤进展的出现和研究变得更困难。在测量技术和评估技术方面有利的是，根据步骤b)和d)的状态的相应感测借助于光学显微镜拍摄和/或扫描电镜拍摄进行，其中，在这种拍摄中的对比或对比转换通过数字措施以比较的方式分析和评估，以便获取损伤的扩展。本专利技术的特别优选的实施方式可以在于，根据步骤a)将多个近似平行走向的刮刻线引入到所述层的表面中并且将至少两个粘附压痕引入到所述层中，其中，粘附压痕直接彼此相邻地布置。由此，相比于仅借助于单个刮刻线和单个粘附压痕，在要检测的层中产生相对微小的损伤时产生相对较大面积的应力场。符合目的地，根据步骤a)引入的至少一个刮刻线紧挨着之前引入的至少一个粘附压痕布置。由在所述层中的粘附压痕产生的特定应力场尤其通过在所述层中本身起作用的固有应力首先保持存在并且随后可以与之后引入的至少一个刮刻线共同作用，使得当刮刻线和粘附压痕足够近地彼此相邻并且因此能够实现基于共同作用的叠加效应时在粘附压痕的外周处存在的纯压应力区域可以导致在之后引入的刮刻线的附近区域中的应力增强或压力升高，通过所述叠加效应才可以出现压曲效应。本专利技术的实施变型方案可以在于，在引入或压入所述至少一个粘附压痕之前进行要检测的层的温度预处理。由此可以事先、即在根据本专利技术的方法开始时获知，在衬底和层之间的边界面是否遭受热老化。为了在要检测的层中仅引起最小损伤，所述损伤在横向方面的尺寸典型地处于纳米范围内，所述至少一个刮刻线构造为纳米划痕。对此替代地，所述至少一个刮刻线可以构造为雕刻部(Gravur)，因为雕刻装置能够比纳米刻痕装置更简单地操作。本专利技术的扩展方案设置为，在比较和评估时作为用于要检测的层的粘附特性的量度考虑泡形脱落部的数量和/或尺寸和/或所述泡形脱落部的相对于刻痕的相应距离。由这种参数支持地，不仅能够实现定性分析，还能够实现定量分析，所述分析允许在线形走向的刻度内部的分级，因为在评估链结束时存在作为用于要检测的层的粘附强度的量度的最终结果，因为泡形脱落部或压曲部的出现或扩展或者消失原则上提供关于物理尺寸G的信息，所述物理尺寸作为能量释放率表征出层的粘附并且因此用作为特征参数。本专利技术的再一个扩展方案可以在于，在比较和评估时作为用于要检测的层的粘附特性的量度考虑速度v，一个或多个分层以所述速度根据按步骤c)实施的处理的持续时间Δt和在此实现和探测的增长长度Δs扩展。所述评估基于损伤扩展的速度，由此可以实现在线形走向的刻度内部的分级。总体上得出以下方法，所述方法可以基于不同的实施变型方案根据要检测的层系统灵活地使用。适用于实施这种方法的设备包括用于将至少一个刮刻线引入到所述层中的器件、用于感测所述层的状态的器件、用于处理所述层的器件和用于比较和评估所述层的相应感测的状态的器件。根据本专利技术的符合目的的构型，用于感测所述层的状态的器件具有光学显微镜装置和/或扫描电镜装置。用于比较和评估的器件具有计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于检测在衬底上的层、尤其是防磨损层的粘附特性的方法，所述方法具有以下步骤：/na)将至少一个刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)引入(110)到所述层的表面中，以便引起在所述层中的至少一个局部损伤，/nb)感测(120)至少在所述至少一个刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)的区域中的所述层的状态，/nc)处理(130)所述层，其中，所述处理作为温度处理和/或化学处理和/或超声处理进行，/nd)直接在所述层的处理之后感测(140)所述层的状态，和/ne)相互比较(150)所述层的相应感测的状态并且评估(160)，以便获知所述损伤的扩展并且由此确定所述层的粘附特性。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181112 DE 102018219231.61.用于检测在衬底上的层、尤其是防磨损层的粘附特性的方法，所述方法具有以下步骤：
a)将至少一个刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)引入(110)到所述层的表面中，以便引起在所述层中的至少一个局部损伤，
b)感测(120)至少在所述至少一个刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)的区域中的所述层的状态，
c)处理(130)所述层，其中，所述处理作为温度处理和/或化学处理和/或超声处理进行，
d)直接在所述层的处理之后感测(140)所述层的状态，和
e)相互比较(150)所述层的相应感测的状态并且评估(160)，以便获知所述损伤的扩展并且由此确定所述层的粘附特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在引入(110)所述至少一个刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)之前实现到所述层的表面中的至少一个粘附压痕(202、202’)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个粘附压痕(202、202’)构造为维氏刻痕。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于光学显微镜拍摄和/或扫描电镜拍摄进行根据步骤b)和d)的状态的相应感测根据步骤b)和d)的状态的相应感测。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据步骤a)将多个近似平行走向的刮刻线(201、201-1、201-2、201-3、201-4)引入到所述层的表面中。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，将至少两个粘附压痕(202、202’)引入到所述层中，其中，所述粘附压痕(202、202’)直接彼此相邻地布置。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·布拉克，U·迈，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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