استاندارد ایزو 20502 یا ISO 20502 استاندارد بین‌المللی مرجعی است که روش آزمون خراش با قلم الماس (scratch test) را برای سنجش چسبندگی و انسجام پوشش‌های سرامیکی نازک (ضخامت ≤ 20 µm) روی زیرلایه‌های فلزی یا سرامیکی شرح می‌دهد. در این روش، یک قلم کروی ـ مخروطی الماس با نیروی ثابت یا افزاینده روی سطح حرکت داده می‌شود تا نخستین ترک‌های چسبندگی/کوهِزی (لایه‑به‑لایه یا لایه‑زیرلایه) ایجاد شوند؛ نیروی بحرانی، مسیر ترک و عوامل سطحی، شاخص کیفی چسبندگی پوشش تلقی می‌شوند.
استاندارد ایزو 20502 در نسخهٔ اصلی ISO 20502:2005 منتشر و با Corrigendum 1:2009 تصحیح شد؛ همان متن بدون تغییر به‌صورت EN ISO 20502:2016 در اروپا و بسیاری از کشورها (مثلاً DIN EN ISO 20502 در آلمان) پذیرفته شده و همچنان نسخهٔ جاری است. ISO خود هیچ «گواهینامهٔ 20502» صادر نمی‌کند؛ اما نتایج آزمون مطابق این سند معمولاً در گزارش‌های آزمایشگاه‌های دارای اعتبار ISO/IEC 17025 برای کنترل کیفیت پوشش‌های PVD، CVD و سل ژل مورداستناد قرار می‌گیرد.
دامنه و هدف ایزو 20502
استاندارد برای «سرامیک‌های پیشرفته و سرامیک‌های فنی» تدوین شده است، اما می‌تواند برای ارزیابی چسبندگی دیگر پوشش‌های نازک (نیتریدها، کربن شبه‌الماسی، پوشش‌های زیستی تیتانیومی) نیز به‌کار رود، مشروط بر آن‌که سختی زیرلایه و ضخامت در محدودهٔ توصیه‌شده باشد.
تاریخچه و وضعیت انتشار ایزو 20502
| سال | نسخه | نکات مهم |
|---|---|---|
| 2005 | ISO 20502:2005 | انتشار نخست ISO |
| 2009 | Corrigendum 1 | اصلاح خطاهای فرمول و پارامترهای میکروسکوپ ISO |
| 2016 | EN ISO 20502 | پذیرش اروپایی بدون اصلاح متن |
اصل آزمون خراش
- قلم الماس (tip radius ≈ 200 µm) روی نمونه حرکت می‌کند. نیروی نرمال می‌تواند ثابت یا با نرخ 10–100 N min⁻¹ افزایش یابد.
- سیگنال‌های برجا (نیروی اصطکاک، آکوستیک، جابه‌جایی عمودی) و مشاهدهٔ درجا (اپتیکی یا SEM پساآزمون) برای تعیین نیروی‌های بحرانی Lc1, Lc2, … ثبت می‌شوند.
- نیرو یا مکان آغاز ترک چسبندگی (delamination) ملاک پذیرش پوشش است.
تجهیزات و پارامترها
| پارامتر | الزام | یادداشت |
|---|---|---|
| ضخامت پوشش | ≤ 20 µm | برای لایه‌های ضخیم‌تر نتایج قابل مقایسه نیست. Iteh Standards |
| زبری زیرلایه | Ra < 0.5 µm | کاهشِ انتشار ترک کاذب. Iteh Standards |
| دقت نیروی عمودی | 0.1 N | خطای نیرو ≤ 5 % کل. Iteh Standards |
| سرعت خراش | 1–10 mm min⁻¹ | طبق توافق، در گزارش درج شود. Iteh Standards |
رویهٔ آزمون (چک‌لیست کوتاه)
- آماده‌سازی نمونه: برش، صیقل، تمیزکاری حلالی.
- کالیبراسیون نیرو با وزنهٔ ردیفی یا حسگر داخلی.
- اجرای خراش (3–5 رد) با نیروی افزاینده.
- مشاهدهٔ شکست با میکروسکوپ 200× برای تعیین Lp (طول) یا Lc.
- گزارش شامل ضخامت، نیرو، سرعت، نوع قلم، دما، رطوبت، توصیف حالت شکست.
محتویات گزارش آزمون (بند 8)
- ارجاع کامل به «ایزو 20502».
- نرخ افزایش نیرو و سرعت پیشروی.
- شعاع نوک قلم و جنس آن.
- نیروی بحرانی (یا محدودهٔ نیرو برای چند لایه).
- میکروگراف‌های محل شکست.
کاربردهای صنعتی ایزو 20502
- پوشش ابزار برش TiN/TiAlN: مقایسه‌ی Lc > 50 N نشانهٔ چسبندگی خوب است.
- ایمپلنت‌های ارتوپدی TiO₂: بررسی پایداری در استریلیزاسیون بخار.
- پوشش‌های ضدبازتاب سیلیکون در فتوولتائیک: کنترل یکنواختی در خط تولید.
صدور گواهی و انطباق
ISO مجوز استفاده از لوگوی خود را برای «گواهی ایزو 20502» نمی‌دهد؛ آزمایشگاه‌ها فقط می‌نویسند «Determined in accordance with ISO 20502». در تأمین تجهیزات پزشکی یا هوافضا، خریداران اغلب گزارش آزمون حداکثر 2 سال گذشته از آزمایشگاه 17025 طلب می‌کنند.
ارتباط با سایر استانداردها
- ISO 1518‑1/2 (خراش پوشش‌های آلی) برای رنگ‌ها.
- ASTM C1624‑05 روش خراش سرامیک معادل آمریکایی.
- ISO 20501 (ویبول سرامیک) برای تحلیل داده‌های استحکام لایه‌های حجیم.
استاندارد ISO 20502 (به‌همراه Corr. 1:2009 و نسخهٔ اروپایی EN ISO 20502:2016) روشی یکنواخت برای سنجش چسبندگی و انسجام پوشش‌های سرامیکی نازک با آزمون خراش قلم الماس ارائه می‌کند؛ در آن نیروی عمودی ثابت یا افزاینده روی قلم اعمال می‌شود تا نخستین شکست چسبندگی یا کوهزی ایجاد شود، نیروی بحرانی به‌عنوان شاخص کیفی گزارش می‌شود، و روش برای لایه‌هایی تا ضخامت ۲۰ µm معتبر است.
نکات کلیدی استاندارد
- دامنه کاربرد: پوشش‌های سرامیکی روی زیرلایه‌های فلزی یا سرامیکی؛ در صورت رعایت محدودهٔ سختی و ضخامت، برای پوشش‌های PVD/CVD دیگر هم قابل استفاده است.
- پارامترهای آزمون: شعاع نوک ≈ 200 µm، سرعت 1 – 10 mm min⁻¹، دقت نیرو 0٫1 N، زبری زیرلایه Ra< 0٫5 µm.
- نتایج: نیرو یا طول خراش در لحظهٔ ترک (Lc یا Lp) ملاک پذیرش است؛ هرچه Lc بزرگ‌تر، چسبندگی بهتر.
- گزارش آزمون: باید شامل نوع قلم، نرخ بارگذاری، شعاع نوک، تعداد خراش، تصاویر میکروسکوپی و ارجاع صریح به ISO 20502 باشد.
وضعیت انتشار و پذیرش
| سال | نسخه | ویژگی |
|---|---|---|
| 2005 | ISO 20502:2005 | انتشار اولیه روش خراش |
| 2009 | Corrigendum 1 | تصحیح فرمول و پارامترهای میکروسکوپ |
| 2016 | EN ISO 20502 | پذیرش متن بدون تغییر در اروپا |
مدارک انطباق
ISO لوگوی گواهینامه صادر نمی‌کند؛ اثبات رعایت این روش از طریق گزارش آزمون آزمایشگاه دارای اعتبار ISO/IEC 17025 انجام می‌شود و در زنجیره‌های تأمین ابزار برش، ایمپلنت‌های زیستی و پنل‌های فتوولتائیک به عنوان مدرک کیفیت پذیرفته است.
جمع‌بندی ایزو 20502
ایزو 20502 روشی قابل اعتماد و نسبتاً ساده برای ارزیابی چسبندگی پوشش‌های سرامیکی نازک است؛ با تعریف دقیق تجهیزات، شرایط و معیارهای شکست، امکان مقایسهٔ نتایج بین آزمایشگاه‌ها و تولیدکنندگان را فراهم کرده و بدون نیاز به «گواهی ISO» صرفاً با یک گزارش آزمون معتبر می‌توان الزامات فنی پروژه‌های پیشرفته را برآورده ساخت.
جهت اخذ انواع گواهینامه ایزو می توانید با مرکز مشاوره ایران‌گواه تماس حاصل فرمایید.
