CN109406394B - 一种薄膜与基体结合力测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，包括电机驱动装置和结合力测定装置。电机驱动装置由步进电机和齿轮等部件组成；薄膜结合力测定装置主要由拉力传感器和可拆卸金属块等部件组成。本发明结构设计巧妙，使用方便，安全牢固，组装方便，大大提高了测量薄膜结合力的速度。应用本装置测量薄膜基体结合力，操作简单，测量范围广，测量结合力的准确性高，稳定性强。
Description
技术领域
本发明属于薄膜与基体结合力测量领域，具体涉及一种薄膜与基体结合力测量方法。
背景技术
目前，各式各样的具有优秀力学性能薄膜在石油、化工、制药、电子等生产领域具有广泛的应用前景。薄膜大都是附着在各种基体上，薄膜与基体结合质量的好坏会对薄膜性能的发挥产生重要的影响，附着性不好的薄膜无法使用。通常来说，高校与相关研究院大多利用机械手段测量薄膜结合力，即在薄膜表面黏上规则金属块，将金属块与拉伸试验机相连接，进行单轴拉伸。利用薄膜完全分离基底时的载荷和接触面积来计算薄膜结合力。但是拉伸试验机通常比较笨重，不能随身携带，并且拉伸试验机操作繁琐，极大的影响试验效率。因此如何精确地、快速地、操作简便地测量薄膜与基体的结合力，已经成为影响薄膜研发领域的关键难题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了结构合理的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置。
本发明的技术方案如下：
一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，其特征在于，包括步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；所述步进电机驱动装置，包括中空圆柱形支撑套筒及设置在中空圆柱形支撑套筒上方的第一齿轮支撑架、第二齿轮支撑架和步进电机及其控制装置；所述第一齿轮支撑架上面装有第一直齿轮，所述第二齿轮支撑架上装有第二直齿轮；所述步进电机及其控制装置的步进电机转轴上设有第三直齿轮，且第三直齿轮与第一直齿轮啮合设置；所述薄膜结合力测定装置包括第一方形连杆、设置在第一方形连杆下端的拉力传感器及设置在拉力传感器下端的第二连杆，所述第二连杆的下端固定连接有可拆卸的金属块，所述第一方形连杆上部分设有直齿，所述第一直齿轮及第二直齿轮分别与第一方形连杆上部分的直齿啮合。
所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，其特征在于，所述中空圆柱形支撑套筒的外侧设有小型传感器显示屏，所述拉力传感器的输出信号线与小型传感器显示屏电路连接。
所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，其特征在于，所述在中空圆柱形支撑套筒的一侧中部固定连接有便携式金属手柄，所述便携式金属手柄中部固定连接有防滑橡胶套。
本发明的有益效果是：该装置设计巧妙，结构合理，使用方便。应用本装置测量薄膜与基体的结合力，简化了测试过程，提高了测量的效率，保证了测量的薄膜与基体的结合力的稳定性与精确性，对薄膜的研究领域具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-第一方形连杆，2-第一直齿轮，3-第三直齿轮，4-步进电机及其控制器，5-第一直齿轮支撑架，6-便携金属手柄，7-防滑橡胶套，8-中空圆柱形支撑架，9-薄膜，10-基体，11-粘合剂，12-可拆卸金属块，13-第二连杆，14-小型传感器显示屏，15-拉力传感器，16-第二金属直齿轮支撑架，17-第二直齿轮。
具体实施方案
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的描述：
如图1所示，一种薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，包括第一方形连杆1、第一直齿轮2、第三直齿轮3、步进电机及其控制器4、第一直齿轮支撑架5、便携金属手柄6、防滑橡胶套7、中空圆柱形支撑架8、薄膜9、基体10、粘合剂11、可拆卸金属块12、第二连杆13、小型传感器显示屏14、拉力传感器15、第二金属直齿轮支撑架16及第二直齿轮17。
薄膜与基体结合力步进电机驱动测量装置，包括步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；
步进电机驱动装置，包括中空圆柱形支撑套筒8，中空圆柱形支撑套筒8上方固定连接有第一齿轮支撑架5、第二齿轮支撑架16和步进电机及其控制装置4。第一齿轮支撑架5上面装有第一直齿轮2，第二齿轮支撑架16上装有第二直齿轮17。第一直齿轮2与步进电机转轴上的第三直齿轮3啮合。第一直齿轮2、第二直齿轮17和第一方形连杆1上部分的直齿形成齿轮齿条啮合。在中空圆柱形支撑套筒8的一侧中部固定连接有便携式金属手柄6，在便携式金属手柄6中部固定连接有防滑橡胶套7。
薄膜结合力测定装置包括第一方形连杆1，第一方形连杆1下端固定安装在拉力传感器15的上端，拉力传感器15的下端固定连接有第二连杆13，第二连杆13的下端固定连接有可拆卸的金属块12，拉力传感器15的输出信号线与小型传感器显示屏14固定连接。
工作过程：首先在薄膜7上用金刚石刀片划处一个待测区域，且该待测区域与可拆卸的金属块10底面尺寸相同；将可方便拆卸的金属块12的下表面均匀涂上粘合剂11，将其与已经镀好的薄膜的试样（包括基体10和薄膜9）的薄膜一侧粘合在一起，等待粘合剂11的粘合效果达到最佳后。利用便携式金属手柄6将中空圆柱形支撑套筒8放置在薄膜表面，同时保持第一方形连杆1的中轴线与试样的表面垂直。随后打开步进电机控制器4使第三直齿轮3转动，第一方形连杆1受到垂直向上的拉力缓慢向上运动，此时拉力传感器15会将即时的薄膜与基体的载荷数值传输到小型传感器显示屏14上。等到待测区域的薄膜9从基体10上脱落的时候停止步进电机及其控制器4，并记录下来小型传感器显示屏14显示的载荷。最后利用记录的薄膜完全分离基体时的载荷和可方便拆卸金属块12与薄膜9的接触面积来计算薄膜结合性。
结合性可用以上公式计算，其中l为薄膜与基体的结合性指数，F为小型传感器显示屏记录的最大数值，m为传感器下方连杆和规则金属块的总质量，s为检测区域面积。
Claims (3)
1.一种薄膜与基体结合力测量方法，基于薄膜与基体结合力步进电机驱动齿轮传动测量装置，其特征在于，测量装置包括步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；所述步进电机驱动装置，包括中空圆柱形支撑套筒（8）及设置在中空圆柱形支撑套筒（8）上方的第一齿轮支撑架（5）、第二齿轮支撑架（16）和步进电机及其控制装置（4）；所述第一齿轮支撑架（5）上面装有第一直齿轮（2），所述第二齿轮支撑架（16）上装有第二直齿轮（17）；所述步进电机及其控制装置（4）的步进电机转轴上设有第三直齿轮（3），且第三直齿轮（3）与第一直齿轮（2）啮合设置；所述薄膜结合力测定装置包括第一方形连杆（1）、设置在第一方形连杆（1）下端的拉力传感器（15）及设置在拉力传感器（15）下端的第二连杆（13），所述第二连杆（13）的下端固定连接有可拆卸的金属块（12），所述第一方形连杆（1）上部分设有直齿，所述第一直齿轮（2）及第二直齿轮（17）分别与第一方形连杆（1）上部分的直齿啮合；
测量方法如下：
首先在薄膜（7）上用金刚石刀片划处一个待测区域，且该待测区域与可拆卸的金属块（10）底面尺寸相同；将可方便拆卸的金属块（12）的下表面均匀涂上粘合剂（11），将其与已经镀好的薄膜的试样的薄膜一侧粘合在一起，等待粘合剂（11）的粘合效果达到最佳后；利用便携式金属手柄（6）将中空圆柱形支撑套筒（8）放置在薄膜表面，同时保持第一方形连杆（1）的中轴线与试样的表面垂直；
随后打开步进电机控制器（4）使第三直齿轮（3）转动，第一方形连杆（1）受到垂直向上的拉力缓慢向上运动，此时拉力传感器15会将即时的薄膜与基体的载荷数值传输到小型传感器显示屏（14）上；等到待测区域的薄膜（9）从基体（10）上脱落的时候停止步进电机及其控制器（4），并记录下来小型传感器显示屏（14）显示的载荷；
最后利用记录的薄膜完全分离基体时的载荷和可方便拆卸金属块（12）与薄膜（9）的接触面积来计算薄膜结合性。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜与基体结合力测量方法，其特征在于，所述中空圆柱形支撑套筒（8）的外侧设有小型传感器显示屏（14），所述拉力传感器（15）的输出信号线与小型传感器显示屏（14）电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜与基体结合力测量方法，其特征在于，所述在中空圆柱形支撑套筒（8）的一侧中部固定连接有便携式金属手柄（6），所述便携式金属手柄（6）中部固定连接有防滑橡胶套（7）。
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