Способ определения адгезионной прочности

 

Изобретение относится к электрическим методам исследования прочности адгезионного сцепления материалов. Цель изобретения - повышение точности определения адгезионной прочности покрытия на подложке. Поставленная цель достигается тем, что испытания на электрический пробой проводят с применением ряда подложек с различной электрической прочностью, изменяющейся от образца к образцу. Контроль адгезионной прочности осуществляют по моменту изменения траектории пробоя при ее переходе в объеме материала подложки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111 (gII 4 G 01 N 27/92

8. ЕОЮ3йЛ

ИП,(TI

Е Бл <1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4295360/24-21 (22) 10.08.87 (46) 23,12.89. Бюл.У 47 (72) А.Н.Лысенко (53) 621.317.799(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1073691, кл. G Ol N 27/60, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1(1296921, кл. G Ol N 27/92, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИОННОЙ

ПРОЧНОСТИ (57) Изобретение относится к электрическим методам исследования прочносИзобретение относится к электрическим методам определения прочности сцепления с субстратом материалов, используемых в качестве защитных покрытий, герметиков, клеев, и может найти применение в различных отраслях промьппленности при исследовании адге" зионной активности диэлектрических веществ, в том числе неспециалиэированными техническими подразделениями, Цель изобретения — повьппение точности определения адгеэионной прочности за счет исключения влияния на результат взаимодействия покрытия с подложкой, а также упрощение способа.

На фиг ° 1 приведена структурная схема для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — экспериментальные зависимости для различных покрытий:

А — эпоксидная смола Bled-20; Б — смесь канифоли с воском;  — кремнийоргани» ческий компаунд КЛТ-ЗО.

Определение адгезионной прочности по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. ти адгезионного сцепления матерйалов.

Цель изобретения — повышение точности определения адгезионной прочности покрытия на подложке. Поставленная с цель достигается тем, что испытания на электрический пробой проводят с применением ряда подложек с различной электрической прочностью, изменяющейся от образца к образцу. Контроль адгезионной прочности осуществляют по моменту изменения траектории пробоя при ее переходе в объеме материала подложки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Выбирают ряд подложек 1 (фиг. 1), изготовленных из материала, обеспечивающего одинаковые физико-химические С свойства их поверхности, но отличающихся при этом электрической прочностью, монотонно возрастающей (либо уменыпающейся) от образца к образцу.

Устанавливают на поверхности каждой в иэ них электроды 2 на определенном расстоянии один от другого (несколько миллиметров) и наносят испытуемый материал 3, образующий с подложкой границу 4 раздела. Поочередно на электроды каждой подложки подают от источника

5 напряжение и повышают его до про. — . боя межэлектродного промежутка. В зависимости от типа и концентрации химически активных функциональных групп в составе материала 3, определяющих его адгезионную способность, а также электрической прочности подложки I пробой происходит по траектории, 6 либо по траектории (фиг.l) °

Пробой образцов осуществляют до изменения пути его распространения тра1530982 ектории 6 в случае возрастающей элект. рической прочности подложки (Е „„), а при обратном ее изменении — наоборот.

При этом переход разрядного процесса

5 из одного компонента в другой контролируют в зависимости от выбранного направления варьирования E „и по изменению величины пробивной напряженности, а именно, с линейно возрастающей к постоянному значению (переход канала пробоя с траектории 7 на траекторию 6), либо с постоянного значения к линейно уменьшающейся величине (переход канала с траектории 6 на на траекторию 7), или же визуально. Чем выше адгезионная прочность покрытия, тем при большем значении

Е „ наблюдается переход разрядного процесса с границы раздела вглубь подложки при изменении Е в сторону уменьшения, и чем ниже адгези- . онная прочность покрытия, тем при меньшей Е„р „ осуществляется переход канала пробоя из объема подложки на границу раздела с покрытием при изменении E „ в сторону увеличения.

np.п

Предположим, что F. „ изменяется . a сторону увеличения (фиг.2) ° Если граница раздела характеризуется 30 низкой адгезионной прочностью, что имеет место при плохой способности покрытия к взаимодействию с подложкой, то зависимость пробивной напряженности композиции (Е1 к ) от электрической прочности подложки в заданном диапазоне ее изменения может быть слабо выраженной либо практически отсутствовать (кривая В) в силу развития разрядного процесса по границе

40 раздела. Этому случаю соответствует кривая В, отражающая вероятность (частоту Р) пробоя подложки.

По мере увеличения адгез ионной 4 прочности структуры (А ) Б ) В) растет вероятность смещения разрядного процесса с границы раздела вглубь подложки (P — - 1, О) при более высокой ее электрической прочности, что проявляется в прямой зависимости Еп „ (E„ „ ) в соответствии с измененйем

Еп „кр вые А и Б.

Когда Е „„становится сравнимой либо выше прочности границы раздела пробой происходит вдоль последней (P = О) и в дальнейшем Е„, остается постоянной, поскольку йе зависит от диэлектрических свойств подложки.

Таким образом, прочность адгезионной связи является определяющим фактором пробоя подложки с той или иной собственной электрической прочностью, а точка перегиба кривых Е, ф, к (F.„p ) отражает переход разрядного процесса из одного компонента в другой и ордината данной точки есть функция адгезионной активности покрытия, т.е ° соответствующее этой ситуации значение Е„„ „ является характеристикой прочности сцепления материалов.

Изменению траектории пробоя адекватен перегиб кривых А и Б, абсцисса которого зависит от Е . Следовательно, степень реализации (Р) явления смещения канала разряда может также служить критерием адгезионной прочности, а мерой этого свойства электрическая прочность подложки, при которой происходит изменение пробоя с заданной вероятностью.

Данный параметр с точки зрения его регистрации является предпочтительней по сравнению с охарактеризованным выше, если один из компонентов оптически прозрачный. Это позволяет прямым наблюдением по факту реализации явления смещения канала пробоя из одного компонента в другой судить об адгеэионной прочности, соотнося его наступление с соответствующим значением E„» в процессе ее варьирова- ния. В таком случае отпадает необходимость в получении числовых значений

Е „, что упрощает техническое оснащейие эксперимента, поскольку нет надобности в использовании измерительных средств.

Экспериментально установлено, что при расстоянии между электродами, не менее чем в пять раз превышающем толшину подложки, имеет место выход канала разряда на внешнюю ее сторону.

Это позволяет непосредственно контролировать изменение траектории пробоя в связи с адгезией в непрозрачных композициях. Изменение объемных диэлектрических свойств материала подложки с сохранением поверхностных можно осуществить одним из известных способов, например созданием структурной неоднородности в виде дефектов различной природы (в частности, газовых включений). Наиболее простым и эффективным способом получения тес5 153 товых подложек, отвечающих указанным требованиям, представляется введение в материал мелкодисперсного наполни1 теля с существенно иными электрофизическими свойствами. Путем изменения концентрации частиц наполнителя в . объеме связующего, характеризующихся резко отличнымидиэлектрическими проницаемостями (проводимостями), можно сильно влиять на величину Е „ „ эа .счет регулирования локальнои, напряженности поля (проводимости) в объеме подложки и степени неоднородности ее структуры. При этом поверхностные свойства подложки не изменяются и определяются свойствами связующего, обволакивающего частицы наполнителя.

Для большей гарантии постоянства поверхностных свойств подложки при изменении объемных рекомендуется в процессе ее отверждения наносить тонкий (толщиной в несколько микрон) слой материала связующего, например, путем его напыления. Этот же прием может быть использован для определения адгезионной активности покрытия к материалу, отличному от связующего.

В результате диффузии его молекул образуется тонкий слой, не оказывающий влияния на объемные свойства тестовой

30!

З5 3. Способ по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что электрическую прочность подложки изменяют путем введения в нее в различных концентрациях наполнителя с электрофизическими

40 свойствами, отличающимися от свойств связующего материала. подложки, являясь оверхностью вз аимодействия с покрытием.

Разную электрическую прочность подложки можно также получить в результате воздействия ионизирующей радиации, приводящей к изменению объемной электропроводности, зависящей от природы (энергии) излучения, его интенсивности. Сохранение поверхностных свойств подложки обеспечивается выбором

0982 6 параметров излучения, определяющих глубину его проникновения в сторону границы раздела, Формул а изобретения

1. Способ определения адгез ионной прочности, заключающийся в том, что формируют на подложке два электрода, прикладывают и увеличивают напряжение между этими электродами до возникновения электрического пробоя, регистрируют информативный параметр электрического пробоя, по величине которого судят об адгезионной прочности, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения адгезионной прочности, в процессе Измерений монотонно уменьшают объемную электрическую прочность материала подложки, фиксируют момент изменения траектории канала пробоя, в качестве информативного параметра выбирают

25 пробивную напряженность электрического поля в момент изменения траектории канала пробоя.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем что в качестве инфор.

У

/ мативного параметра принимают величину электрической прочности подложки, при которой происходит изменение траектории канала пробоя.

1530982 пр.tp к, кЯ/мм

1,0

Оо

0,Ч

5

Eap.q /

Фиг.1

Составитель В.Степанкин

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А.Козориэ

Заказ 7946/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101