陶瓷涂层结合力测试

技术概述

陶瓷涂层结合力测试是材料表面工程领域中一项至关重要的检测技术，主要用于评估陶瓷涂层与基体材料之间的粘接强度和界面结合质量。随着现代工业对材料表面性能要求的不断提高，陶瓷涂层因其优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性和绝缘性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医学、电子元器件等关键领域。然而，涂层的实际应用效果在很大程度上取决于涂层与基体之间的结合强度，结合力不足将直接导致涂层剥落、起皮或分层失效，严重影响产品的使用寿命和可靠性。

陶瓷涂层结合力是指涂层材料与基体表面之间通过物理、化学或机械方式形成的粘接力，这种结合力包括分子间作用力、化学键合力、机械咬合力以及扩散结合力等多种形式。在实际应用中，涂层的结合强度受到多种因素的影响，包括涂层制备工艺、基体表面预处理状态、涂层与基体材料的热膨胀系数差异、界面应力分布以及服役环境条件等。因此，建立科学、规范的陶瓷涂层结合力测试方法对于保障产品质量、优化工艺参数、推动新材料研发具有重要的理论意义和工程价值。

从测试原理角度分析，陶瓷涂层结合力测试主要通过施加外部载荷使涂层与基体分离，通过测量分离过程中所需的临界载荷值来定量表征结合强度。根据加载方式的不同，测试方法可分为静态加载法和动态加载法两大类。静态加载法包括拉伸法、剪切法、弯曲法等，测试结果具有明确的物理意义，但试样制备较为复杂；动态加载法包括划痕法、冲击法、热震法等，能够模拟涂层在动态服役条件下的失效行为，更贴近实际工况。

近年来，随着涂层技术的快速发展和应用领域的不断拓展，陶瓷涂层结合力测试技术也在不断完善和创新。传统的定性评价方法如网格法、胶带法等虽然操作简便，但难以提供准确的定量数据；而现代定量测试技术如划痕测试法、拉伸测试法、四点弯曲法等能够精确测量涂层的结合强度值，为工程设计和质量控制提供可靠依据。同时，结合声发射检测、有限元模拟、微观形貌分析等先进技术手段，可以深入研究涂层的失效机理和界面断裂行为，为涂层结构优化提供理论指导。

在国际标准化方面，陶瓷涂层结合力测试已经形成较为完善的标准体系。国际标准化组织（ISO）、美国材料与试验协会（ASTM）、德国标准化学会（DIN）等机构相继发布了多项关于涂层结合强度测试的标准规范，涵盖了热喷涂涂层、物理气相沉积涂层、化学气相沉积涂层等多种类型陶瓷涂层的测试方法。这些标准的制定和实施为全球范围内的涂层性能评价提供了统一的技术依据，促进了涂层技术的国际交流与合作。

检测样品

陶瓷涂层结合力测试的样品范围十分广泛，涵盖了各种类型的陶瓷涂层材料和基体组合。根据涂层成分的不同，检测样品主要包括以下几大类：

• 氧化物陶瓷涂层样品：包括氧化铝（Al2O3）涂层、氧化锆（ZrO2）涂层、氧化钛（TiO2）涂层、氧化铬（Cr2O3）涂层及其复合氧化物涂层等，这类涂层具有优异的耐高温、耐磨损和绝缘性能，广泛应用于热障涂层、耐磨部件和电子器件等领域。

• 碳化物陶瓷涂层样品：包括碳化硅（SiC）涂层、碳化钛（TiC）涂层、碳化钨（WC）涂层、碳化硼（B4C）涂层等，这类涂层硬度高、耐磨性好，常用于切削工具、耐磨部件和高温结构件的表面强化。

• 氮化物陶瓷涂层样品：包括氮化硅（Si3N4）涂层、氮化钛（TiN）涂层、氮化铝（AlN）涂层及其多元氮化物涂层等，具有高硬度、良好的化学稳定性和装饰性，广泛应用于工具涂层和装饰涂层。

• 硼化物陶瓷涂层样品：包括硼化钛（TiB2）涂层、硼化锆（ZrB2）涂层等，具有极高的硬度和良好的导电性，适用于耐磨和电接触应用。

• 复合陶瓷涂层样品：包括金属陶瓷复合涂层、梯度陶瓷涂层、纳米复合陶瓷涂层、层状复合陶瓷涂层等新型涂层材料，通过多组分、多结构的设计获得综合优异的性能。

从基体材料角度分类，检测样品的基体主要包括：

• 金属基体样品：包括碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金、铜及铜合金等金属材料，是陶瓷涂层应用最广泛的基体类型。

• 陶瓷基体样品：包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等结构陶瓷基体，用于陶瓷涂层的表面功能化改性。

• 玻璃基体样品：主要用于光学涂层、装饰涂层和功能薄膜的应用场合。

• 半导体基体样品：包括硅片、砷化镓等半导体材料基体，用于微电子和光电子领域的陶瓷薄膜测试。

从涂层制备工艺角度分类，检测样品还包括：

• 热喷涂陶瓷涂层样品：采用等离子喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂等工艺制备的涂层，涂层厚度通常在几十微米至数百微米范围内。

• 物理气相沉积（PVD）陶瓷涂层样品：采用磁控溅射、电子束蒸发、离子镀等工艺制备的涂层，涂层厚度通常在几微米至几十微米范围内。

• 化学气相沉积（CVD）陶瓷涂层样品：采用热化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积等工艺制备的涂层，具有致密度高、结合力好的特点。

• 溶胶-凝胶法陶瓷涂层样品：采用溶胶凝胶工艺制备的陶瓷薄膜，适用于形状复杂件和精密器件的涂层制备。

• 激光熔覆陶瓷涂层样品：采用激光熔覆技术制备的陶瓷基复合涂层，涂层与基体形成冶金结合。

检测项目

陶瓷涂层结合力测试涉及多项关键性能指标的检测与评价，主要检测项目包括：

结合强度定量测试

结合强度是评价涂层与基体粘接能力最直接、最重要的技术指标。测试结果以单位面积上的分离力表示，单位为MPa。根据测试方法的不同，结合强度可分为拉伸结合强度、剪切结合强度和弯曲结合强度等。拉伸结合强度测试通过垂直于涂层表面的拉伸载荷使涂层与基体分离，测得的数据能够直观反映涂层的承载能力；剪切结合强度测试通过平行于涂层表面的剪切载荷评估界面的抗剪切能力；弯曲结合强度测试则通过弯曲变形测量涂层与基体界面承受弯曲应力的能力。

界面断裂韧性测试

界面断裂韧性表征涂层与基体界面抵抗裂纹扩展的能力，是评价涂层结合性能的重要参数。测试中预制界面裂纹并测量裂纹扩展的临界条件，通过断裂力学分析计算界面断裂韧性值。该参数对于预测涂层在复杂应力状态下的服役寿命具有重要参考价值。

临界载荷测定

临界载荷是指在划痕测试、冲击测试等动态加载条件下使涂层开始发生剥离或失效的最小载荷值。临界载荷的测定能够反映涂层在动态服役条件下的抗失效能力，对于评估涂层在摩擦磨损、冲击载荷等工况下的可靠性具有实际意义。通常需要测定多个临界载荷值，包括涂层开裂临界载荷、涂层开始剥落临界载荷、涂层完全剥离临界载荷等。

涂层残余应力测试

陶瓷涂层在制备过程中由于高温作用和材料性能差异，不可避免地产生残余应力，残余应力的大小和分布状态对涂层结合力有显著影响。通过X射线衍射法、曲率法、纳米压痕法等技术手段测量涂层中的残余应力，为结合力分析和工艺优化提供重要数据支持。

界面微观结构表征

采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析（EDS）等手段对涂层与基体界面区域进行微观结构和元素分布分析，观察界面结合状态、过渡层厚度、元素扩散情况以及界面缺陷分布等，从微观层面评价涂层的结合质量。

失效模式分析

结合力测试后对涂层失效模式进行详细分析，识别失效位置（界面失效、涂层内聚失效、基体内聚失效）、失效形貌特征以及失效机理，为涂层结构设计和工艺改进提供科学依据。

检测方法

陶瓷涂层结合力测试方法多种多样，每种方法各有其特点和适用范围。根据测试原理和加载方式的不同，主要检测方法包括以下几种：

划痕测试法

划痕测试法是目前应用最广泛的涂层结合力定量测试方法之一。测试时，采用金刚石压头在涂层表面以恒定速率移动，同时逐步增加施加在压头上的法向载荷，随着载荷增大，涂层内部及界面产生逐渐增大的应力，最终导致涂层开裂或剥落。通过声发射信号、摩擦力突变、显微镜观察等方式确定临界载荷值，定量评价涂层的结合强度。该方法测试过程快速简便，试样制备要求低，适用于多种类型涂层的结合力评价，已被纳入ISO 20502、ASTM C1624等国际标准。划痕测试法可以测定多个临界载荷点，包括Lc1（涂层开始开裂）、Lc2（涂层开始剥落）、Lc3（涂层完全剥离）等，提供全面的结合力信息。

拉伸测试法

拉伸测试法又称拉拔法，是测量涂层结合强度最直接的方法。测试时将加载件通过高强粘结剂固定在涂层表面，然后以垂直于涂层表面的方向施加拉伸载荷，测量涂层与基体分离时的最大拉伸力，计算得到涂层的拉伸结合强度。该方法结果准确可靠，物理意义明确，是国际上广泛认可的涂层结合强度定量测试方法。但该方法对试样制备要求较高，测试结果受粘结剂性能、加载对中度等因素影响。ISO 4624、ASTM D4541、ISO 14916等标准对拉伸测试法的操作规程做出了详细规定。

弯曲测试法

弯曲测试法通过使带涂层的试样发生弯曲变形，在涂层与基体界面产生应力，促使界面开裂或涂层剥落，从而评价涂层结合力。根据加载方式的不同，可分为三点弯曲测试、四点弯曲测试和悬臂梁弯曲测试等。四点弯曲测试法可以在试样中部产生均匀的弯矩，便于对界面断裂行为进行准确分析，适用于结合强度较高的涂层测试。弯曲测试法可以同时获得界面断裂韧性、界面剪切强度等多项参数，为涂层界面力学行为研究提供丰富信息。

剪切测试法

剪切测试法通过平行于涂层表面的剪切载荷使涂层与基体分离，测得涂层的剪切结合强度。该方法能够模拟涂层在剪切应力作用下的失效行为，更贴近涂层在某些工况下的实际服役状态。测试时将涂层试样固定，采用专用夹具对涂层施加剪切载荷，记录涂层剥离时的临界载荷值。剪切测试法适用于评估高温涂层、耐磨涂层等功能涂层的界面结合性能。

网格法

网格法是一种经典的涂层结合力定性评价方法。测试时采用划格刀具在涂层表面切割出一定规格的网格，使涂层穿透至基体，然后在该区域粘贴胶带并迅速撕下，观察网格区域内涂层的剥落情况，根据剥落面积百分比评价涂层的结合力等级。该方法操作简便，不需要专用设备，适用于生产线上的快速质量控制。但该方法为定性或半定量方法，测试精度有限，主要用于结合力的初步筛选评价。ISO 2409、ASTM D3359等标准对网格法的测试规程做出了详细规定。

热震测试法

热震测试法通过使涂层试样承受急剧的温度变化，在涂层与基体界面产生热应力，促使界面开裂或涂层剥落。该方法主要用于评价耐高温陶瓷涂层的抗热震性能和热循环条件下的界面结合稳定性。测试时将涂层试样加热至指定温度，然后迅速冷却（水淬或气淬），反复循环直至涂层出现剥落失效，以试样承受的热震循环次数作为评价涂层结合力的指标。该方法能够模拟热障涂层等高温涂层的实际服役条件，在航空航天、燃气轮机等领域应用广泛。

冲击测试法

冲击测试法通过动态冲击载荷评价涂层与基体界面的抗冲击能力。测试时采用落锤或摆锤对涂层表面施加冲击载荷，观察涂层的开裂和剥落情况。该方法能够模拟涂层在冲击载荷作用下的失效行为，适用于切削工具涂层、耐磨涂层等承受动态载荷工况的涂层性能评价。

超声检测法

超声检测法是一种非破坏性的涂层结合力检测方法。通过向涂层区域发射超声波，根据界面反射波的特征分析涂层与基体的结合状态。当界面存在分层或结合不良时，超声波在界面处发生额外反射，通过分析反射信号的幅值、相位等特征可以推断界面的结合质量。该方法可以在不损伤试样的情况下快速检测大面积区域的涂层结合状态，特别适用于在役设备的涂层状态检测。

检测仪器

陶瓷涂层结合力测试需要借助专业的检测仪器设备，不同的测试方法对应不同的仪器配置：

划痕测试仪

划痕测试仪是进行涂层结合力划痕测试的专用设备，主要由加载系统、位移系统、声发射检测系统、摩擦力测量系统以及显微镜观察系统等组成。现代划痕测试仪能够实现渐进加载和恒定加载两种测试模式，配备高灵敏度声发射传感器，可以精确捕捉涂层失效的临界点。部分先进设备还集成三维形貌测量功能，可以定量分析划痕形貌参数。测试过程中，金刚石压头（通常为洛氏硬度压头或维氏硬度压头）在涂层表面以一定速度移动，同时线性增加法向载荷，声发射信号出现突变的点即为涂层失效的临界载荷。

拉力试验机

拉力试验机是进行涂层拉伸结合强度测试的主要设备，需要配备专门的涂层拉伸夹具和粘结固化装置。测试时，首先采用高强环氧树脂粘结剂将加载件（通常为金属圆柱体）与涂层表面粘结，经适当温度固化后，在拉力试验机上以恒定速率施加拉伸载荷，记录涂层剥离时的最大载荷值。为获得准确的测试结果，拉力试验机应具有较高的载荷精度和稳定的加载速率，加载件与涂层表面的粘结应牢固可靠，载荷施加方向应与涂层表面严格垂直。

四点弯曲测试装置

四点弯曲测试装置用于涂层的弯曲结合强度测试和界面断裂韧性测试，主要由精密弯曲试验机、载荷传感器、位移传感器、试样夹具等组成。四点弯曲加载可以在试样中部产生均匀的弯矩，便于对界面裂纹扩展行为进行准确分析。测试过程中需要预制界面裂纹，通常采用侧向槽或预裂纹技术。配合声发射检测系统可以实时监测界面开裂的起始和扩展过程。

微观硬度计

显微硬度计在涂层结合力测试中具有重要作用。一方面，通过测量涂层和基体的硬度分布可以间接评价界面的结合状态；另一方面，硬度压痕周围的开裂和剥落行为可以作为涂层结合力的定性评价依据。现代显微硬度计配备高精度光学系统和图像分析软件，可以精确测量压痕尺寸和裂纹长度。

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜是涂层结合力测试后失效分析的重要设备，能够对涂层表面、截面和界面区域进行高分辨率的形貌观察和成分分析。通过SEM观察划痕测试、拉伸测试后的失效形貌，可以确定涂层的失效模式、失效位置和失效机理，为结合力评价提供直观的微观依据。配备能谱仪（EDS）后，还可以进行界面区域的元素分布分析，研究元素扩散对结合力的影响。

声发射检测仪

声发射检测仪用于实时监测涂层在受力过程中的声发射信号，是动态结合力测试的重要辅助设备。涂层在开裂、剥落过程中会释放弹性应力波，声发射传感器捕捉这些信号并进行分析，可以精确判断涂层失效的临界点。声发射技术配合划痕测试、弯曲测试等动态测试方法，可以实现对涂层失效过程的在线监测和定量分析。

X射线衍射仪

X射线衍射仪在涂层结合力测试中的应用主要包括两方面：一是测量涂层中的残余应力，为结合力分析提供参考；二是分析涂层和界面区域的相组成和晶体结构，研究界面反应和相变对结合力的影响。X射线衍射法测量涂层残余应力基于晶格应变原理，通过分析衍射峰的位移计算残余应力值。

热震试验设备

热震试验设备主要用于高温涂层的抗热震性能和热循环结合力测试，包括高温加热炉、快速转移机构、冷却介质槽、循环计数装置等。现代热震试验设备能够实现自动化的加热-冷却循环，精确控制温度和循环次数，满足各种标准规定的测试要求。

应用领域

陶瓷涂层结合力测试在众多工业领域具有广泛的应用价值，以下从几个主要应用领域进行介绍：

航空航天领域

航空航天是陶瓷涂层应用的重要领域，热障涂层、耐磨涂层等功能涂层的结合力直接关系到发动机、涡轮叶片等关键部件的服役安全。航空发动机涡轮叶片表面的热障涂层需要在高温、高速气流冲刷条件下长期服役，涂层与基体界面的结合稳定性是保障发动机安全运行的关键。通过结合力测试优化喷涂工艺参数，提高涂层的抗热震性能和界面结合强度，是航空发动机涂层研发和生产质量控制的重要环节。

汽车工业领域

汽车工业中陶瓷涂层广泛应用于发动机部件、传动系统、制动系统等关键部位。活塞环、气门挺杆、缸套内壁等部件表面的耐磨陶瓷涂层需要承受高接触应力、高温和摩擦磨损的复合作用，涂层结合力不足将导致涂层早期剥落失效。通过结合力测试评价涂层的服役可靠性，为涂层选型和工艺优化提供依据，保障汽车动力系统的耐久性和可靠性。

生物医学工程领域

生物医学工程领域中，人工关节、齿科种植体、骨科内固定器件等医用植入物表面常采用生物陶瓷涂层改善生物相容性和骨整合性能。羟基磷灰石涂层、氧化锆涂层等生物陶瓷涂层的结合力直接影响植入物的使用寿命和安全性，涂层在人体内剥落可能导致严重的医疗事故。因此，医用陶瓷涂层的结合力测试具有特别重要的意义，需要建立严格的测试标准和质量控制体系。

机械制造领域

机械制造领域中，切削工具、模具、耐磨零件等广泛采用陶瓷涂层提高表面硬度和耐磨性。切削刀具表面的TiN、TiAlN、Al2O3等涂层在切削过程中承受高温、高压和剧烈摩擦，涂层的结合力直接影响刀具的切削性能和使用寿命。通过结合力测试优化涂层工艺，提高涂层与基体的界面结合强度，是延长工具寿命、提高加工效率的重要技术手段。

电子元器件领域

电子元器件领域中，陶瓷涂层和薄膜广泛应用于绝缘层、介电层、保护层等功能结构。集成电路、电容器、传感器等电子器件中的陶瓷薄膜需要在热循环、机械应力等条件下保持功能稳定，薄膜与基体的结合力是影响器件可靠性的重要因素。通过结合力测试评估薄膜的界面结合性能，为电子器件的结构设计和工艺优化提供依据。

能源装备领域

能源装备领域中，燃气轮机、核电设备、风力发电装置等关键设备采用陶瓷涂层提高耐高温、耐腐蚀和耐磨性能。燃气轮机叶片热障涂层、核燃料包壳管涂层、风力发电机轴承涂层等的结合力直接关系到设备的运行安全和服役寿命，通过结合力测试保障涂层质量是能源装备制造和维护的重要内容。

化工装备领域

化工装备领域中，反应器、换热器、管道、阀门等设备常采用陶瓷涂层抵御腐蚀性介质的侵蚀。防腐陶瓷涂层需要在腐蚀性介质长期浸泡和温度应力作用下保持完整性，涂层的结合力是涂层防腐性能的基础保障。通过结合力测试优化涂层配方和施工工艺，确保涂层在苛刻工况下的服役可靠性。

常见问题

• 问：陶瓷涂层结合力测试采用哪种方法最准确？

  答：不同的测试方法各有优缺点，没有绝对的优劣之分，需要根据涂层类型、厚度、预期应用场合等因素选择合适的测试方法。划痕测试法适用于较薄的涂层（通常小于50微米），能够获得临界载荷值，测试过程快速简便；拉伸测试法适用于较厚的涂层，测得的结合强度值具有明确的物理意义，被广泛认可；弯曲测试法可以获得界面断裂韧性等更多参数，适用于科研分析。建议根据相关产品标准或客户要求选择测试方法，必要时采用多种方法进行综合评价。

• 问：涂层厚度对结合力测试结果有何影响？

  答：涂层厚度是影响结合力测试结果的重要因素。较薄的涂层（如PVD涂层）通常具有较好的结合力，因为涂层内部残余应力较小，界面结合状态较好；而较厚的涂层（如热喷涂涂层）由于涂层内部残余应力累积，界面结合力通常较低。在测试方法选择上，薄涂层适合采用划痕测试法，而厚涂层更适合采用拉伸测试法。同一涂层采用不同方法测试时，测试结果之间没有简单的换算关系，应在报告中标明测试方法。

• 问：如何提高陶瓷涂层的结合力？

  答：提高陶瓷涂层结合力需要从多个方面入手：基体表面预处理是关键，通过喷砂、化学清洗、等离子刻蚀等方法净化基体表面并增加表面粗糙度，有利于机械咬合；优化涂层制备工艺参数，控制沉积温度、功率、气体流量等参数，减少涂层缺陷；采用过渡层或梯度涂层设计，缓解涂层与基体之间的性能差异；进行沉积后热处理，消除残余应力，改善界面结合状态；选择与基体热膨胀系数匹配的涂层材料，降低热应力。

• 问：拉伸测试时涂层内聚失效代表什么？

  答：拉伸测试时如果失效发生在涂层内部而非界面，说明涂层自身的内聚强度低于界面结合强度，此时测得的数据是涂层的内聚强度而非界面结合强度。这种情况下，涂层的实际界面结合强度高于测试值，涂层质量达到了较高水平。但如果应用要求涂层整体性能，内聚失效可能导致涂层功能下降，需要根据实际应用要求分析失效模式的可接受性。

• 问：划痕测试中的临界载荷值如何确定？

  答：划痕测试中的临界载荷值通常通过多种方法综合确定：声发射信号突变点是确定临界载荷的常用依据，涂层开裂或剥落时会释放弹性能，声发射信号出现明显变化；摩擦力曲线的突变也是判断依据，涂层失效会导致摩擦系数变化；测试后采用显微镜观察划痕形貌，确定涂层开裂、剥落的位置和对应的载荷值。综合上述方法可以准确判定多个临界载荷值，提供完整的结合力信息。

• 问：热障涂层的结合力测试有何特殊要求？

  答：热障涂层（TBC）的工作环境特殊，需要承受高温和热循环载荷，其结合力测试有特殊要求。除常规的结合强度测试外，还需要进行热震试验和等温氧化试验，评价涂层在高温条件下的界面稳定性。热障涂层通常为多层结构，包括金属粘结层和陶瓷面层，失效可能发生在多个界面，需要详细分析失效位置和失效模式。涂层中的残余应力状态对热震性能影响显著，需要结合残余应力测试进行综合评价。

• 问：如何选择结合力测试的试样数量？

  答：结合力测试的试样数量需要根据测试目的和相关标准确定。对于研发阶段的工艺优化，建议增加试样数量以获得充分的统计数据；对于生产过程的质量控制，按照相关标准规定的抽样方案执行。一般建议每种测试条件下测试不少于3个有效试样，计算平均值和标准差。对于关键部件或重要应用场合，建议增加试样数量以提高结果的可靠性。测试报告中应说明试样数量和数据处理方法。

• 问：结合力测试结果受哪些因素影响？

  答：结合力测试结果受到多种因素影响：试样制备方面，基体材料、表面预处理状态、涂层工艺参数、涂层厚度等直接影响涂层本身的结合力；测试操作方面，加载速率、加载方向、环境温度湿度、夹具对中度等影响测试结果的准确性；设备方面，载荷传感器精度、位移控制精度、声发射系统灵敏度等影响测试精度；方法方面，不同测试方法的测试原理不同，结果之间可能存在差异。为获得可靠的测试结果，需要严格按照标准规程操作，控制各种影响因素。

• 问：网格法测试结果如何判定？

  答：网格法测试结果通常采用等级评定的方式表示。根据ISO 2409或ASTM D3359标准，测试结果分为0-5级：0级表示切口边缘完全光滑，无剥落，结合力最佳；1级表示切口交叉处有小片剥落，剥落面积小于5%；2级表示切口边缘或交叉处有剥落，剥落面积大于5%小于15%；3级表示剥落面积大于15%小于35%；4级表示剥落面积大于35%小于65%；5级表示剥落面积大于65%，结合力最差。一般工业应用要求达到0级或1级。

• 问：涂层失效模式有哪些类型？

  答：陶瓷涂层在结合力测试中的失效模式主要包括以下类型：界面失效（粘附失效），失效发生在涂层与基体的界面，说明界面结合强度较低；涂层内聚失效，失效发生在涂层内部，说明涂层强度低于界面结合强度；基体内聚失效，失效发生在基体材料内部，说明界面结合强度高于基体强度；混合模式失效，同时存在界面失效和内聚失效，是最常见的失效模式。通过分析失效模式可以判断涂层的薄弱环节，为涂层优化提供方向。