表面分析与性能检测..ppt

* X射线光电子图谱：纵坐标是相对强度，横坐标是结合能。这是以Mg为激发源得到 的Ag片的XPS谱图。图中有Ag3d3/2和Ag3d5/2光电子两个强特征峰。在图上的位置是。用于鉴别银。 表面灵敏度：样品深层产生的光电子在逸出表面的过程中会与样品原子发生非弹性碰撞而损失能量，只有表面或表面以下几个原子层中产生的光电子才会对XPS峰有贡献，所以XPS对表面分析的灵敏度很高。 * X射线光电子能谱仪通常由以下几部分组成： X射线激发源、样品台、电子能量分析器、检测器系统、超高真空系统等。 * 这就是X射线光电子能谱仪 * 下面看一个应用X射线光电子能谱对硅晶体表面薄膜进行的物相分析的例子，对对薄膜全扫描分析得下图，从图中可以看出含有Zn和S元素，但是化学态却不知道。 * 为得知Zn和S的存在形态，对Zn的最强峰（也就是上一幅图中的第二个峰）进行窄扫描，其峰位1022eV比纯Zn峰1021.4eV更高，说明Zn内层电子的结合能增加了，即Zn的价态变正，根据含有S元素并查文献中Zn的标准谱图，确定薄膜中Zn是以ZnS的形式存在的。 * 下面讲一下涂层的物理及力学性能检测。 首先是厚度的测定。厚度测定分为局部厚度和品均后的检测。而按照是否破坏试样可以分为无损检测和破坏性检测。下面就简单讲一下用超声波厚度测试仪和金相显微镜进行厚度检测。 * 利用厚度测试仪可以对生产设备中各种管道和压力容器进行厚度测量，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。 按超声波脉冲反射原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作精确测量,也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测,监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域 。 左边就是一个便携式的超声波厚度测试仪。 * 金相显微镜上带有标尺，可以进行厚度的测量，比如渗碳层厚度、熔覆层的厚度等等，但具有一定的主观性。这幅照片就是用金相显微镜对渗氮层厚度的测定 * 为什么要进行涂层的硬度试验呢？一般硬度越高其耐磨性越好，因此通过硬度测试可以从一个侧面了解涂层的耐磨性。 硬度测试分为宏观硬度和显微硬度测试：宏观硬度（平均硬度）：布氏、洛氏和维氏硬度计，以涂层整体大范围压痕为测定对象；显微硬度（相或颗粒的硬度）：显微硬度计，以涂层中相或微粒为测定对象。 进行硬度测试时要注意涂层中气孔、氧化物夹杂等的影响，气孔或硬度比涂层低的氧化物夹杂的存在，得出的结果会偏低，也不准确，还可能会影响显微硬度计的压头。 * 这是当时用显微硬度计测定的Ni60熔覆层硬度，然后做的熔覆层硬度随熔覆温度的变化曲线 * 由于热喷涂涂层与基体的结合多为机械咬合，其结合强度的高低也决定着涂层的性能和使用寿命，因此有必要进行结合强度实验。 所谓的涂层结合强度是指单位表面积的涂层从基体或中间涂层上剥落下来所需要的力。 测量的方法主要有栅格试验、弯曲试验、冲击试验、抗拉强度试验、剪切强度试验等 * 所谓的栅格试验是指用硬质钢针或刀片将涂层切断至基体，使之形成一定尺寸的方形格子，涂层不应产生剥离 工具：硬质钢针或刀片 评价：以划格后涂层是否起皮或剥落定性判断结合力的大小 适用：大面积长效防护喷锌、铝和塑料涂层 * 测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。弯曲试验主要用于测定脆性和低塑性材料的抗弯强度并能反映塑性指标的挠度。弯曲试验还可用来检查材料的表面质量。 原理：矩形试样，在万能实验机上三点或四点弯曲使其形成一定挠度（0.1%）看涂层的开裂剥落情况 评价：涂层开裂、剥落情况来评价 适用：陶瓷涂层结合强度的评价 * 所谓的冲击试验是指用锤击或落球对试样表面的涂层反复冲击，涂层在冲击力作用下局部变形、振动、疲劳以至最终剥落，进而用 以锤击（或落球）次数评价涂层与基体结合强度。又可以分为锤击实验和落球试验。 * 抗拉结合强度试验测定的是涂层与基体结合面承受法线方向拉伸应力的极限能力。下面是找的一个热喷涂抗拉结合强度测定的国标。 过程：试样端面制备涂层，加粘合剂 注意：轴线重合、充分粘合，静拉伸、5个试样平均值 * 涂层剪切强度试验测定的是涂层与基体结合面承受切线方向剪切应力的极限能力。下面是金属热喷涂剪切强度测试的国标 * 下面介绍一下图层的耐蚀性检测。进行耐蚀性检测的主要目的是检查涂层抵抗环境腐蚀的能力，考察其防护基体的寿命。 * 工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。 概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类