JPH01445A

JPH01445A - 被膜の密着性試験装置

Info

Publication number: JPH01445A
Application number: JP62-60765A
Authority: JP
Inventors: 野浦　徳治; 小池　巧起
Original assignee: 株式会社レスカ
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2011-02-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、セラミックスコーティングを含む硬質波＋
１９の密着性のテストを行うのに適用される密着性試験
装置に関する。

（従来の技術〕ＣＶＤ、ＰＶＤなどによって形成された金属やセラミッ
クス材料の硬質被膜及び塗料等の高分子材料の軟質被膜
の密着性を、スクラッチ破壊方法によって試験すること
ができる。即ち、ダイヤモンドコーン等のスクラッチツ
ールを介して被膜面に垂直な荷重を徐々に加え、同時に
被膜面を水平方向に連続的に移動させると、成る箇所で
被膜面の〒１１離が住じる。この剥離が生じた時の荷重
が密着性の程度を示す臨界荷重として検出される。例え
ば、特開昭５７−８６７４１号公報には、引っかき強度
、引っかき抵抗を測定する装置が示されている。

この測定装置は、水平アームの一端に引っかき用の針が
取り付けられ、水平アームの他端に歪ゲージ形の変換器
が設けられ、針を試験片に当接させた後に、水平アーム
の一端に分銅によって所定の荷重を加え、試験片がＲｅ
された移動台が所定方向に定速度で移動される。この移
動時に生じる変換器の出力信号から、試験片の引っかき
強度。

引っかき抵抗が測定される。また、分銅を交換すること
によって、種々の荷重が印加される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の密着性試験装置は、荷重をかけるために、分銅を
用い、非連続的に荷重を与えている。従って、前述のよ
うに、臨界荷重の検出を行う場合には、種々の重さの分
銅を使用して測定を繰り返す必要があり、特に臨界荷重
の分解能を高くするためには、多数の分銅を用い、何回
も測定を繰り返さねばならない煩わしさがあった。また
、従来の密着性試験装置では、被膜面に徐々に荷重をか
けるための加圧部と、センサとが全く独立した構成であ
るため、装置の大形化を招き、また、取り扱いが複雑に
なる欠点があった。

従って、この発明の目的は、コンパクトな構造で、取り
扱いが簡単で、また、高い分解能でもって、臨界荷重を
検出することができる被膜の密着性試験装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、モータ等の駆動源２４により垂直方向に
変位可能とされた移動体２と、移動体２に取り付けられ
た荷重センサ４と、荷重センサ４に設けられた測定用ツ
ール５と、測定用ツール５と対向して設けられ、水平面
内の少なくとも一方向に移動可能とされた試料ステージ
６と、試料ステージ６に対して垂直方向に加わる力を緩
和するための上ド緩和装置８と、試料ステージ６上に載
置された試料７に対して測定用ツール５を当接させ、移
動体２を徐々に変位させた時の荷重センサ４の検出信号
を処理する信号処理部２３とが備えられている。

〔作用〕

荷重センサ４と測定用ツール５とが一体に駆動源２４に
よって変位され、試料７に対して荷重がかけられる。荷
重をかける部分と荷重検出部とが同軸的に配置されるの
で、装置をコンパクトにできると共に、取り扱いが簡単
となる。また、試料ステージ６に対して上下緩和装置８
が設けられているので、移動体２を変位させた時に、連
続的に荷重をかけることができる。従って、多種類の分
銅を使用する必要がなく、１回の測定により、臨界荷重
を正確に検出することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図及び第２図は、この一実施例の機構部の構
成を示すもので、第１図において、１がケースを示し、
このケース１内には、Ｚ（上下方向）駆動モータ及びＸ
駆動モータが配設されている。これらのＺ駆動モータ及
びＸ駆動モータは、パルスモータであり、Ｚ駆動モータ
の送りピッチは、極めて細かいものとされている。Ｚ駆
動モータによって、アーム２が上下動される。アーム２
は、ケースｌの開口３から水平方向に突出される。

このアーム２の先端には、第２図にも示されるように、
荷重センサ４が取り付けられ、荷重センサ４の作動部に
対してスクラッチ用のツールとしてのダイヤモンドコー
ン５が設けられている。従って、アーム２と一体に荷重
センサ４及びダイヤモンドコーン５が上下動する。ダイ
ヤモンドコーン５の下方には、ダイヤモンドコーン５と
対向する試料ステージ６が設けられ、試料ステージ６上
に試料７が固定される。試料７は、例えば金属のベース
上にセラミックスが被覆されたものである。　−荷重セ
ンサ４は、試料７の被膜の硬度に応じて交換可能とされ
ている。この荷重センサ４は、ピエゾ抵抗効果を利用し
た小型半導体センサである。

荷重センサ４は、ストレインゲージに比してより小型、
より高感度、より広い同波数特性を有している。従って
、ＣＶＤ、ＰＶＤ等で形成された薄膜被膜面の硬質の破
壊によって生じる瞬時的且つ微小な荷重の変動を正確に
検出することができる。

また、ＡＥ（アコースティック・エミッション）センサ
を使用することもできるが、ＡＥセンサの有効性は、臨
界荷重時に起こる被膜面のＡＥがＡＥセンサの周波数特
性に等しい場合に限られる。即ち、口３界荷重時の被膜
面のＡＥの周波数は、材料、密着性等に依存して異なる
ために、種々の周波数特性を持ったＡＥセンサを必要と
する問題がある。バンド幅が広いＡＥセンサを用いろこ
とが考えられるが、このタイプのＡＥセンサは、高価と
なり、また、大型となり、更に、感度が低く、Ｓ／Ｎが
悪いのが普通である。

試料ステージ６は、上下緩和装置８を介してＸＹステー
ジ９上に支持されている。このＸＹステージ９は、試料
７の長手方向（Ｘ方向）に、Ｘ駆動モータによって自動
的に所定＠（例えば５〜２Ｑ（龍：］）、定速移動され
る。一方、試料７０幅方向（Ｙ方向）に関しては、調整
ネジ１０によって手動で移動される。更に、押鉗スイッ
チ１１により、Ｘ方向及びＺ方向に任意の量の変位を生
じさせることが可能とされている。上下緩和装置８は、
円筒状のハウジング１２と、このハウジング１２に摺動
自在に嵌合され、上部に試料ステージ６が固着されたス
ライダ１３と、スライダ１３に対して上方向への偏倚力
を与えるためのスプリング１４と、係止用のリング１５
とから構成されている。この係止用のリング１５は、脱
着自在とされ、スプリング１４の交換が可能とされてい
る。

この上下緩和装置８は、−例であって、スライダ１３を
設けずに、スプリング以外のダンパー手段を使用しても
良い。

上下緩和装置８によって、アナログ的に変化する荷重を
ダイヤモンドコーン５を介して試料７に対して加えるこ
とができる。この発明と異なり、試料ステージ６が極め
て固い台上に置かれていると仮定すると、ＺＶ、動モー
タによりダイヤモンドコーン５が試料７に当接した瞬間
に（ステップ的に）大きな荷重が発生し、破壊が生じた
場合に、臨界荷重を正確に検出することができない問題
が生じる。この問題を避けるために、極めて低速でダイ
ヤモンドコーン５を下方に変位させることが考えられる
が、そのための構成が複雑となり、また、測定時間が長
（なる。この発明では、上下緩和装置８が設けられてい
るので、Ｚ駆動モータによってダイヤモンドコーン５を
徐々に下方に移動させた時に、連続的に増大する荷重を
発生することができる。

第３図は、この一実施例のシステム全体の構成を示し、
破線で囲んで示す２１が機構部、２２が駆動部、２３が
測定制御部である。

機構部２１は、前述のように、Ｚ駆動モータ２４によっ
て上下動される荷重センサ４及びダイヤモンドコーン５
と、試料７が載置される試料ステージ６と、上下緩和装
置８と、ＸＹステージ９とから構成され、ＸＹステージ
９と関連してＸ駆動モータ２５が設けられている。Ｚ駆
動モータ２４に対する駆動信号を発生するＺ駆動ドライ
バ２６とＸ駆動モータ２５に対する駆動信号を発生する
Ｘ５ＩＫ動ドライバ２７とが駆動部２２に設けられてい
る。

荷重センサ４からの検出信号がセンサアンプ３１を介し
てオートゼロ回路３２に供給される。このオートゼロ回
路３２は、荷重センサ４のドリフトをキャンセルして、
電気的零調を行う回路である。オートゼロ回路３２の出
力信号が記録用信号として出力端子３３に取り出される
と共に、絶対値回路３４に供給される。出力端子３３に
は、例えばＸＹレコーダが接続される。絶対値回路３４
によって、荷重センサ４の検出信号が正の電気信号に変
換される。この絶対値回路３４の出力信号がピークホー
ルド回路３５．ピーク検出回路３６及びタッチ検出回路
３７に夫々供給される。

ピークホールド回路３５は、絶対値回路３４の出力信号
のピーク値を検出し、ホールドする。このピークホール
ド回路３５の出力信号がＡ／Ｄコンバータ３８によって
ディジタル信号に変換され、コンピュータ３９に供給さ
れる。ピーク検出回路３６の出力信号及びタッチ検出回
路３７の出力信号もコンピュータ３９に供給される。コ
ンピュータ３９は、例えば１６ビツトパーソナルコンピ
ユータであって、一連の測定のシーケンスを制御すると
共に、臨界荷重等の測定データをＣＲＴ表示装置（図示
せず）に表示する。Ａ／Ｄコンパータ３９からのディジ
タルデータが測定データとしてコンビエータ３９に取り
込まれる。タッチ検出回路３７の出力信号からダイヤモ
ンドコーン５の先端が試料７に接触したことが検出され
、ピーク検出回路３６の出力信号から試料７のスクラッ
チ破壊が検出される。

コンビ１−夕３９のプログラムによって、連続的に荷重
を変化させると共に、試料７を移動させるスクラッチテ
ストの他に、試料７が固定される硬度テスト又は硬質皮
膜の密着強度の分布のテスト等の種々のテストが可能と
されている。

前述の測定制御部２３の出力端子３３からの記録信号に
より得られた測定結果の一例を第４図に示す。第４図は
、荷重をＯから１０（ｋｇ）迄に連続的に増大した結果
を示し、試料７の硬質被膜がＦｔｉ懐されると、４０で
示すように、荷重が瞬時的に下降する。この荷重の瞬時
的な低下がピーク検出回路３６によって検出され、また
、ピークホールド回路３５の出力信号から臨界荷重が求
められる。

〔発明の効果〕

この発明では、荷重センサと測定用ツールとが一体で上
下動されると共に、試料ステージに上下援用装置が設け
られている。従って、従来の構成とは異なり、分銅を何
種類も使用する必要がなく、連続的に変化する荷重を試
料に対して与えることができ、１回の測定で正確に臨界
荷重を検出することができ、また、測定シーケンスのプ
ログラム制御が可能となる。更に、荷重を試料にかける
ための加圧部と、センサとが一体化されるので、装置の
小形化及び取り扱いの節便化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における機構部の外観を示
す斜視図、第２図はこの一実施例における機構部のより
詳細な斜視図、第３図はこの一実施例のシステム全体の
ブロック図、第４図はこの一実施例により得られた測定
データの一例を示すグラフである。図面における主要な符号の説明２：アーム、　４：荷重センサ、　５：ダイヤモンドコ
ーン、　　７：試料、　　６：試料ステージ、８：上下
綴和装置、　９：ＸＹステージ。代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知りＬ４［今ａｔｍ凹、−１丁テ一りｎ　−４グ１１第４図！、、構勝糾ｎｔ２１第２図精成図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

モータ等の駆動源により垂直方向に変位可能とされた移
動体と、上記移動体に取り付けられた荷重センサと、上
記荷重センサに設けられた測定用ツールと、上記測定用
ツールと対向して設けられ、水平面内の少なくとも一方
向に移動可能とされた試料ステージと、上記試料ステー
ジに対して垂直方向に加わる力を緩和するための緩和手
段と、上記試料ステージ上に載置された試料に対して上
記測定用ツールを当接させ、上記移動体を徐々に変位さ
せた時の上記荷重センサの検出信号を処理する信号処理
部とを備えたことを特徴とする被膜の密着性試験装置。