CN111521669B - 基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，该方法包括以下步骤：测定带涂层样品的饱和磁滞回线；提取其特征参数，其中，特征参数包括Mr、Hc、μ、不可逆磁导率；检测、评估涂层的结合强度。通过该方法，采用无损检测的方法评估涂层与基材结合强度；采用了基于电磁感应原理的方法，实现了涂层结合强度评估；本发明方法不需要耦合剂，对样品表面状态不敏感，样品有油污、灰渣等均不影响检测，并且仪器测头可以提离表面3‑5mm左右。
Description
技术领域
本发明涉及涂层评估技术领域，具体来说，涉及一种基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法。
背景技术
热喷涂技术是一种表面强化技术，它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
热喷涂层与基体材料之间良好的结合（高结合强度）是涂层发挥功能的最重要的前提条件。热喷涂层与基体的结合强度主要是靠其间的机械嵌合作用。结合强度主要的影响因素包括涂层与基体表面的嵌合紧密程度以及涂层中的残余应力。涂层与基体机械嵌合越紧密，涂层内部残余应力为拉应力且越小或者为压应力且越大时，涂层与基材结合强度越高。
通常采用机械拉伸法来测定涂层与基材的之间的抗拉强度作为结合强度的数值。而对于不能破坏的样品或者带有涂层的成品，目前没有一种很好的评估结合强度方式，没有一种很好的方式评估具有导磁性能的基材和涂层材料，或者需要耦合剂，当样品有油污、灰渣等均影响检测结果。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，该方法包括以下步骤：
S1：测定带涂层样品的饱和磁滞回线；
S2：提取其特征参数，其中，特征参数包括Mr、Hc、μ、不可逆磁导率；
S3：检测、评估涂层的结合强度。
进一步的，所述步骤S2中,Mr为剩磁。
进一步的，所述步骤S2中,Hc为矫顽力。
进一步的，所述步骤S2中,μ可逆磁导率。
进一步的，所述步骤S3进一步包括：将所述步骤S2中提取的参数代入组合函数表达式中。
进一步的，所述组合函数表达式为Q=f (μ, Hc)。
进一步的，代入组合函数表达式中的参数为μ和Hc。
进一步的，创建组合的函数表达式的步骤包括以下步骤：
采用规律性变化的热喷涂工艺参数，制备一系列具有不同结合强度的涂层样品；
通过实验准确测定各样品的抗拉强度，并获得各样品结合强度数值；
采用基于电磁感应原理制成的仪器测定各涂层样品的饱和磁滞回线，并提取特征参数可逆磁导率μ和磁矫顽力Hc；
通过多元统计回归分析方法构造μ和Hc的组合函数f (μ, Hc)，使函数值等于测到的结合强度值Q。
进一步的，Q为结合强度值。
进一步的，所述实验为机械拉伸实验。
本发明的有益效果：通过该方法，达到了以下效果：
（1）不需要破坏性拉伸试验，采用无损检测的方法即可评估涂层与基材结合强度；
（2）适用于具有导磁性能的基材和涂层材料；
（3）采用了基于电磁感应原理的方法，实现了涂层结合强度评估，具体是通过测定样品的饱和磁滞回线并提取磁矫顽力和磁导率特征参数；
（4）本发明方法不需要耦合剂，对样品表面状态不敏感，样品有油污、灰渣等均不影响检测，并且仪器测头可以提离表面3-5mm左右。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，包括以下步骤：
S1：测定带涂层样品的饱和磁滞回线；
S2：提取其特征参数，其中，特征参数包括Mr、Hc、μ、不可逆磁导率；
S3：检测、评估涂层的结合强度。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S2中,Mr为剩磁。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S2中,Hc为矫顽力。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S2中,μ可逆磁导率。
步骤S3进一步包括：将所述步骤S2中提取的参数代入组合函数表达式中。
在本发明的一个具体实施例中，所述组合函数表达式为Q=f (μ, Hc)。
在本发明的一个具体实施例中，代入组合函数表达式中的参数为μ和Hc。
创建组合的函数表达式的步骤包括以下步骤：
采用规律性变化的热喷涂工艺参数，制备一系列具有不同结合强度的涂层样品；
通过实验准确测定各样品的抗拉强度，并获得各样品结合强度数值；
采用基于电磁感应原理制成的仪器测定各涂层样品的饱和磁滞回线，并提取特征参数可逆磁导率μ和磁矫顽力Hc；
通过多元统计回归分析方法构造μ和Hc的组合函数f (μ, Hc)，使函数值等于测到的结合强度值Q。
在本发明的一个具体实施例中，Q为结合强度值。
在本发明的一个具体实施例中，所述实验为机械拉伸实验。
在本发明的一个具体实施例中，对于某确定涂层材料A+基体材料B的组合，采用本技术方案实现无损检测评估涂层结合强度的具体技术实现主要包括以下步骤：
首先创建A+B材料组合的特征函数表达式：
1)采用规律性变化的热喷涂工艺参数，制备具有不同结合强度的A+B涂层样品；
2)通过机械拉伸实验准确测定各样品的抗拉强度获得各样品结合强度数值；
3)采用基于电磁感应原理制成的仪器测定各涂层样品的饱和磁滞回线，并提取特征参数磁导率μ和磁矫顽力Hc；
4)通过多元统计回归分析方法构造μ和Hc的组合函数f (μ, Hc)，使其函数值等于测到的结合强度值。
其次对于实际测到某待评估涂层样品的磁滞回线，提取特征参数μ和Hc，代入Q =f (μ, Hc)，即可获得待评估样品的涂层结合强度。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下对本发明的上述技术方案进行详细说明。
本发明的技术方案是：通过测定带涂层样品的饱和磁滞回线，并提取其特征参数（如：剩磁Mr、矫顽力Hc、可逆磁导率、不可逆磁导率等）用以评估涂层的结合强度。技术原理表述如下：
当涂层机械嵌合不良时，涂层材料与基材之间产生空隙，空隙内部的磁导率不同于涂层和基体材料。因此，涂层与基体机械嵌合的紧密程度不同，导致结合面附近材料的磁导率发生改变。磁导率的定义为式（1）：
μ = B / H (1)
式中：μ — 磁导率；
B — 材料的磁感应强度；
H — 外加磁场强度。
而测定样品磁滞回线的过程，也就是对样品施加已知大小的磁场（以磁场强度H表示），在通过样品（具有阻碍磁场导通的效果，以磁导率μ表示）之后，测到的磁感应强度B的大小，绘制成的B-H曲线即为磁滞回线。因此该磁滞回线的切线斜率（即可逆磁导率和不可逆磁导率）反映了材料磁导率 μ 的变化。
当涂层内部残余应力变化时，铁磁体的磁特性参数也会改变，反之，铁磁体在磁场作用下也会发生形变，这种磁力相互密切关联的现象（效应）一般称为磁致伸缩效应。研究表明残余应力的存在使矫顽力 Hc的值增大，残余应力越大，Hc的值越大。
通过上述分析可知材料磁滞回线的特征参数之一磁导率（切线斜率）与涂层和基体机械嵌合的紧密程度正相关，而特征参数之二磁矫顽力与涂层内部的参与应力大小正相关。因此通过测定涂层样品的磁滞回线，提取该曲线的特征参数磁导率μ和磁矫顽力Hc，通过数学方法建立两个参数的数学组合，见式（2），可实现对涂层结合强度Q的评估。
Q = f (μ, Hc) (2)
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过该方法，达到了以下效果：不需要破坏性拉伸试验，采用无损检测的方法即可评估涂层与基材结合强度；适用于具有导磁性能的基材和涂层材料；采用了基于电磁感应原理的方法，实现了涂层结合强度评估，具体是通过测定样品的饱和磁滞回线并提取磁矫顽力和磁导率特征参数；本发明方法不需要耦合剂，对样品表面状态不敏感，样品有油污、灰渣等均不影响检测，并且仪器测头可以提离表面3-5mm左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：测定带涂层样品的饱和磁滞回线；
S2：提取其特征参数，其中，特征参数包括Mr、Hc、μ、不可逆磁导率；
S3：将所述步骤S2中提取的参数代入组合函数表达式中；
所述组合函数表达式为Q=f (μ, Hc)；
代入组合函数表达式中的参数为μ和Hc；
创建组合的函数表达式的步骤包括以下步骤：
采用规律性变化的热喷涂工艺参数，制备一系列具有不同结合强度的涂层样品；
通过实验准确测定各样品的抗拉强度，并获得各样品结合强度数值；
采用基于电磁感应原理制成的仪器测定各涂层样品的饱和磁滞回线，并提取特征参数可逆磁导率μ和磁矫顽力Hc；
通过多元统计回归分析方法构造μ和Hc的组合函数f (μ, Hc)，使函数值等于测到的结合强度值Q；
检测、评估涂层的结合强度。
2.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，所述步骤S2中,Mr为剩磁。
3.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，所述步骤S2中,Hc为矫顽力。
4.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，所述步骤S2中,μ可逆磁导率。
5.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，Q为结合强度值。
6.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的涂层结合强度评估方法，其特征在于，所述实验为机械拉伸实验。
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