CN115343218A - 一种涂层结合强度的测试方法及装置 - Google Patents
一种涂层结合强度的测试方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115343218A CN115343218A CN202211043910.9A CN202211043910A CN115343218A CN 115343218 A CN115343218 A CN 115343218A CN 202211043910 A CN202211043910 A CN 202211043910A CN 115343218 A CN115343218 A CN 115343218A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- coating
- area
- scraper
- scraping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 116
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 238000006748 scratching Methods 0.000 claims description 4
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 17
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 4
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 description 3
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 102220295311 rs1048000119 Human genes 0.000 description 1
- 102220102188 rs148980395 Human genes 0.000 description 1
- 102220038178 rs1559014 Human genes 0.000 description 1
- 102220042097 rs201566142 Human genes 0.000 description 1
- 102220038583 rs2547362 Human genes 0.000 description 1
- 102220014332 rs397517039 Human genes 0.000 description 1
- 102220035822 rs533182720 Human genes 0.000 description 1
- 102220076037 rs796052349 Human genes 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种涂层结合强度的测试方法及装置。测试方法包括试样制备、试样记录、试样安装、拉伸刮剥、数据保存与卸样、重复测试、数据分析等步骤;测试装置包括一台万能试验机、试样锁紧座、刮刀座和刮刀;本发明涂层厚度检测范围大,对基底材质要求不高,且能实现现场快速检测和实验室精确定量检测。所用的测试装置结构简单,操作便捷。
Description
技术领域
本发明属于涂层结合强度测试技术领域,具体涉及一种涂层结合强度的测试方法及装置。
背景技术
高通量换热管多孔涂层的结合强度是其重要的性能指标之一,较低的涂层结合强度会使运输和安装时多孔涂层发生剥离,更会在实际运行中因工质的冲蚀而脱落,严重影响高通量换热管的传热效率。当前,高通量换热管行标HG/T 4379-2012仅规定了两种定性测试方法,一是高通量换热管纵向拉伸至断裂,表面无多孔层脱落;二是外表面多孔管180°弯曲后外侧表面多孔层无脱落。此两种方法均为从产品上取样的定性检测,不能判断出哪种多孔层的强度更高。
GB/T 8642-2002规定了热喷涂抗拉结合强度的测定标准,该方法在基体块一侧喷涂涂层,并用指定胶水将涂层粘贴到另一侧基体块上,胶水固化后利用拉伸机对涂层与基体块表面及涂层与胶水、基体块间进行拉伸断裂。但该方式只有在喷涂涂层与基体块结合面发生断裂或喷涂涂层本身发生断裂时(涂层强度与涂层和基体块结合强度低于胶水强度)才有效;此外,在实际评价过程中,需要额外制备涂层与基体块样品,在非热喷涂工艺下样品的涂层与实际涂层差异较大,而且,粘结方式多应用于厚度高于0.15mm的涂层检测,尤其在涂层为多孔结构时,胶粘所用的液态粘接剂不仅会对接触表面0.13mm深度产生影响,还会渗入到多孔层内部,改变涂层与基体块之间的结合方式。因此,该方法在实际评价非热喷型涂高通量换热管多孔层结合强度时很难实现。
除以上两种常用方法外,还有划痕法、压痕法、刮剥法、动态拉伸法、剪切法等定量检测法。其中,划痕法考察附着力,再利用声信号、振动检测和微观形貌检测等实现定量。压痕法采用压头压入,通过压痕复合和径向裂纹长度的斜率评价,相比划痕法,对基体的硬度不敏感。刮剥法与本发明原理相同,但评价采用能量衡量,与刮刀的尺寸和刮痕的面积有关,因此较难达到一致性判断。动态拉伸法适用于微型的薄膜拉伸,并需时刻在扫描电镜下观察,操作复杂。
CN202010110545.3公开了一种胶粘结合强度的测定装置,通过测定装置的压头施加轴向压力,测得脱粘的压力值,从而得到胶粘结合强度。其虽然对测定粘接强度时在拉伸试验中上下两端夹头的对中难题有改善作用,但是对于无法粘结拉开的涂层具有很大的局限性,无法对此类涂层进行结合强度的测定。
CN202110019298.0公开了一种银镀层的结合强度测试方法,主要采用划痕法测定结合强度。在试样的银镀层表面制备划痕,后再在划痕内部并滴加化学变色试剂,根据划痕显色长度与线性载荷的对应关系,推算银镀层的结合强度;可以通过结合使用金属镀层的“微米划痕方法”与银的“化学变色方法”,定量表征银镀层的结合强度。但是此方法无法纵向评价结合强度的大小,且操作过程繁杂不简便。
CN201520245031.3公开了一种测试涂层试件结合强度的试验装置,用于测试涂层试件拉伸强度的装置,其装置虽然便于加工,可靠实用,可解决涂层试件因不便装夹导致拉伸及剪切结合强度指标难以获得的具体问题,但其装置无法横向定量控制压力,进而衡量结合强度。
综上所述,定性检测法能快速实现合格判断,但不能比较出产品的优劣,而粘结拉伸定量检测法不仅要单独制样,因粘接剂的影响要求薄层厚度不能低于0.15mm,且不适用于多孔涂层的检测。其他检测方法,多需要判断静态或动态的微观形貌、声信号等,操作和分析复杂,又不适用于现场的快速判别。
发明内容
为了解决现有技术在涂层结合强度测量中存在的制样复杂、无法测定涂层结合强度高于粘接剂强度的粘结涂层、现场难以快速半定量评价和精确定量评价、对测试涂层厚度要求高的技术问题,本发明提供了一种涂层结合强度的测试方法及装置。
本发明提供的涂层结合强度的测试方法包括如下步骤:
1)试样制备:机加工截取试样长度为L的圆管状试样,100mm<L<200mm,试样表面分为涂层区和光管区(基体区)两部分,涂层区位于试样一端,光管区位于试样另一端,其中涂层区长度为Lu,25mm<Lu<50mm(具体上限可依据样品腔尺寸确定),并在光管区划定距离涂层区长度为Lo的标示线,Lo的长度与刮剥涂层区的位移量相等,Lo的长度至少为10mm;
2)试样记录:观察测量试样外观是否完整,测量试样的外径D、涂层厚度δ,并编号记录;
3)试样安装:将试样竖直固定于万能试验机上,刮刀沿圆管状试样的直径方向对称的布置于试样两侧,并使刮刀对准试样光管区的标示线;
4)拉伸刮剥:首先调整刮刀,使刮刀紧贴试样表面,然后对刮刀施加横向载荷F,使F达到预设值,F一般为10~70N;连接万能试验机拉伸程序,使刮刀自光管区向涂层区匀速移动,对试样表面进行拉伸刮剥,移动速度为10~100mm/min,优选30~60mm/min;移动位移为两倍的Lo,可为20~70mm,优选30~50mm;控制测试温度为10~35℃室温,对严格要求的,测试温度为23℃±5℃;
5)数据保存与卸样:万能试验机采集拉伸力-位移曲线,保存数据和图像;使载荷归零,取下试样;
6)重复测试:更换试样或旋转方向,重复步骤3~5,获得组试样结果;
7)数据分析:根据数据绘制图像,并求得光管区和涂层区刮剥力的平均值A1、A2,由下述公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ,由下述公式(2)求得涂层的结合强度P;
τ=A2-A1(1),τ为刮剥掉涂层所需的力;
P=τ/S(2),P为涂层的结合强度;S为涂层的刮剥面积。
作为改进,本发明的涂层结合强度的测试方法还可以包括试样合格判断的步骤:
对合格样品进行重复性检测,确定横向载荷F的有效值Fb,并由合格样品得到满足结合强度要求的A2b或τb,从而在万能试验机获得的曲线上判断实际的A2是否不小于A2b,或τ不小于τb,从而快速判断试样合格与否;
作为进一步改进,在试样合格判断步骤的基础上,还可以包括结合强度的精确量化步骤:精确横向载荷的有效值Fb至误差为0.5N,并进一步通过计算或划痕确定接触面积S,从而计算出结合强度P来得到量化的结果。
本发明的涂层结合强度的测试方法的测试原理是在现有刮剥式测量方法的基础上进行的改进,同样利用特制的刮剥刀具,以类似于薄层金属刮剥方式工作,通过载荷大小、测试从基底上剥离薄膜所需的力及结合刮剥面积得出结合强度来判断结合强度的优劣和精确定量结合强度大小,与现有技术中单刮刀水平刮剥及以从基底上剥离薄膜所需能量的依据不同。其原理图如图3所示,本发明结合强度测试从横向和纵向分别施加双侧载荷F和拉伸力,竖直方向上刮刀由试样上的预留无薄膜区(光管区)开始,紧贴试样基体的表面楔入涂层和基体的界面。在纵向拉伸力的作用下,涂层从基体沿界面剥离下来。并以光管区(基体区)刮剥力与涂层区刮剥力的差值及单位面积强度来衡量涂层结合强度P的大小。
由刮剥过程测得的纵向拉伸力的变化得出刮剥位移与纵向刮剥力曲线和刮剥力An,并可记录横向载荷大小F;
利用涂层厚度和刮刀前端大小(或管状样品直径),或涂层厚度和刮痕宽度计算得出刮剥面积S;
刮剥位移与纵向刮剥力曲线中的刮剥力An为一个稳定波动力曲线,通过对曲线的分析可得到A1和A2,A1为光管区(无涂层区)的平均刮剥力,A2为涂层区的平均刮剥力;
τ=A2-A1(1),为刮剥掉涂层所需的力,如图4所示;
P=τ/S(2),P为涂层的结合强度。
由测试原理,本发明的测试方法适用于带基底的有涂层样品测试,但通过基底样品的测试也可得出标准值A1,从而由A2-A1得出适用于任意带涂层的样品。
本发明还提供了一种涂层结合强度的测试装置,该装置包括一台万能试验机、试样锁紧座、刮刀座和刮刀;所述刮刀座整体呈条块状长方体,其上设置有样品腔、刮刀腔和刮刀行进腔;样品腔为柱形通孔,沿刮刀座高度方向贯穿其几何中心,样品腔两侧的刮刀座底部沿刮刀座宽度方向各设置一开口朝下的槽体,靠近样品腔的槽体壁上对称的设有与样品腔贯通的刮刀腔,远离样品腔的槽体壁上对称的设有与刮刀腔匹配的刮刀行进腔;刮刀座上部与万能试验机上端固定连接,可随万能试验机上端上下移动而移动;试样锁紧座固定于万能试验机下端,用于锁紧固定待测试样下端,待测试样上端穿过样品腔,样品腔沿待测试样轴向可做相对运动;刮刀设置于刮刀腔内,其刀头可与待测试样表面接触。
本发明的测试装置的工作过程为:将试样锁紧座固定于万能试验机下端,将刮刀座固定于万能试验机上端,将待测式样下端(光管区)锁紧固定于试样锁紧座上,并使待测式样上端(涂层区)穿过刮刀座的样品腔;将刮刀设置于刮刀腔内,刮刀刀头与待测试样表面接触,为刮刀施加横向载荷,保证刮刀与待测试样两侧接触相同,并保证试验过程中双侧刮刀作用力始终处于稳定且平衡的状态。启动万能试验机,万能试验机上端在程序控制下匀速向上移动,刮刀座也匀速向上移动,此时刮刀划过待测试样接触面,刮除涂层,万能试验机采集拉伸力-位移曲线,保存数据和图像。刮刀座下端面与待测试样标示线对齐,保证待测试样刮剥的位置一致。
本发明具有如下有益效果:
1)测试样品易得,无需额外复杂制样,在柱状产品上直接切割取样检测,而且对比单独制取片状样能够真实反映产品涂层的结合强度;
2)无粘接剂失效问题,同时未使用粘接剂从而解决了粘接剂对接触面深度和多孔结构的影响,可用于涂层厚度0.05mm以上的涂层测试;
3)实现现场快速半定量评价和精确定量评价,相比划痕法等复杂检测方式,简化了测试所需的步骤和分析,适用于工业化的快速质量检测;
4)所需测试装置结构简单,操作便捷,对样品材质不敏感,检测结果稳定,制造成本低,无外加的复杂设备,简化了涂层强度的检测和定量分析。
附图说明
图1是本发明的测试装置的刮刀座的结构示意图;
图2是图1的俯视结构示意图;
图3是本发明测试方法的刮剥原理图;
图4是本发明的测试方法的刮剥位移和纵向刮剥力An的曲线图。
图中:1-刮刀座,2-样品腔,3-刮刀行进腔,4-刮刀腔,5-刮刀,6-待测试样,7-涂层区,8-光管区;
F-横向载荷,An-刮剥力。
具体实施方式
下面结合附图和测试例对本发明做进一步描述。
图1~2是本发明的测试装置的刮刀座的结构示意图。刮刀座1整体呈条块状长方体,其上设置有样品腔2、刮刀腔4和刮刀行进腔3;样品腔2为柱形通孔,沿刮刀座高度方向贯穿其几何中心,样品腔2两侧的刮刀座底部沿刮刀座宽度方向各设置一开口朝下的槽体,靠近样品腔2的槽体壁上对称的设有与样品腔贯通的刮刀腔4,远离样品腔的槽体壁上对称的设有与刮刀腔匹配的刮刀行进腔3。
本发明的测试装置包括刮刀座1在内的万能试验机、试样锁紧座和刮刀5(见图3)。刮刀5设置在样品腔2两侧的刮刀腔4内,位于待测试样6两侧(见图3),其刀头可与待测试样6表面接触(见图3)。刮刀座1上部与万能试验机上端固定连接,可随万能试验机上端上下移动而移动;试样锁紧座固定于万能试验机下端,用于锁紧固定待测试样6下端的光管区8,待测试样6上端穿过样品腔2,样品腔2沿待测试样6轴向可做相对运动。
刮刀行进腔3内设置有阻尼结构、压力传感器和旋紧螺母。刮刀5的刀头(刮刀的前端)与待测试样6表面接触,刮刀刀头可为任意形式,如直角面、圆弧形、斜切面、十字面、针头等。刮刀行进腔3内,刮刀5后端依次与阻尼结构、压力传感器、旋紧螺母接触相连。阻尼结构能够发生弹性形变,可根据胡克定律和压力传感器得出载荷力的大小。刮刀5在阻尼结构和旋紧螺母作用下紧贴待测试样6表面并施加一定的作用力F,旋转旋紧螺母使压力传感器、阻尼结构和刮刀5前进,当刮刀5刀头刚接触到待测试样时,阻尼结构处于松弛状态,此时压力传感器显示载荷F为0N,误差在0.5N以内。继续旋紧螺母,为阻尼结构和刮刀5提供横向载荷F,产生的反作用力通过中间压力传感器得到,调整旋紧螺母使两侧载荷相同,保证刮刀5与待测试样6两侧接触相同,并保证试验过程中双侧刮刀5作用力始终处于稳定且平衡的状态。样品腔2为一中空空间,形状为柱状,可为圆柱状或棱柱状,或与刮刀5能有一定接触并能固定锁紧的柱体。待测试样6的上半段位于样品腔2内,样品腔2内还可在刮刀5刮刀腔4靠上位置或顶部开小口,放入微气体管,试验时通入少量气体,使待测试样6刮掉的涂层碎屑及时掉落,防止其影响测试结果。当万能试验机上端在程序控制下匀速向上移动时,刮刀座1也匀速向上移动,此时刮刀5划过待测试样6的接触面,从光管区8向涂层区7刮剥(见图3),刮除涂层。刮刀座1下端面与样品标示线对齐,保证样品刮剥的位置一致。
试样锁紧座包括能与万能试验机下端连接的固定结构,固定结构可为卡盘结构或压力锁死机构,利用三点或多点固定原理,通过接触面使待测试样6在水平和竖直方向锁紧,不发生过大的移动和变形;卡盘结构能够自动调整管状样品至中心位置,并能通过调整卡盘内槽高度,使待测试样6竖直方向保持固定的测试位置,使每次测试时的测试起始点和转折点都在相同的位置。
由于万能试验机、试样锁紧座、阻尼结构、压力传感器、旋紧螺母和微气体管均为常规部件,属现有技术,未在图中示出。
测试例1:
快速测试带外涂层且带光管区的圆管产品是否合格:已知该类产品有效载荷F=20N,A1b=30N,A2b=50N,τb=20N,P b=50MPa,并测得涂层厚度δ=0.18mm,圆管外径D=25mm;使用本发明所述涂层结合强度测试装置,刮刀前端使用斜切面形,刮刀前端宽4mm。
1)试样制备:机加工截取试样长度L=120mm的柱体,带涂层区长度Lu=30mm,其余为光管区,并在带涂层长度前划定距涂层区长Lo的标示线,Lo=30mm,标示线距离使刮剥光管区和涂层区的位移尽量相等,取样数量3。
2)试样记录:编号记录外径D=25mm、涂层厚度δ=0.18mm;
3)试样安装:将试样光管区放置在锁紧座的固定结构中,用扳手将其对中锁紧;刮刀沿圆管状试样的直径方向对称的布置于试样两侧,并使刮刀对准试样光管区的标示线;
4)拉伸刮剥:首先旋转旋紧螺母,使刮刀紧贴试样表面,调整两侧旋紧螺母,至压力传感器显示载荷值F=20N;按预设值调整好载荷F后,打开气体管开关,连接万能试验机拉伸程序,使刮刀座自光管区向上匀速移动,移动速度30mm/min;移动位移为30mm;测试温度为23℃;
5)数据保存与卸样:万能试验机采集拉伸力-位移曲线(见图4),保存数据和图像;松开旋紧螺母使载荷归零,上移刮刀座,扳手打开固定结构,取下样品;
6)重复测试:调转方向3次,更换样品,重复步骤3~5,获得该样品共9组结果;
7)数据分析:根据数据绘制图像,并求得9组数据光管区和涂层区刮剥力均值A1=29N、A2=53N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ=24N,其中A2、τ均大于标准值,判定该批次合格。
测试例2:
快速测试带外涂层无光管区的圆管产品是否合格:已知该类产品有效载荷F=25N,A1b=30N,A2b=45N,τb=15N,Pb=50MPa,并测得涂层厚度δ=0.15mm,圆管外径D=19mm;已测得光管F=25N,刮剥力均值A1=31N;使用本发明所述涂层结合强度测试装置,刮刀前端使用斜切面形,刮刀前端宽3mm。
1)试样制备:机加工截取试样长度L=110mm的柱体,取样数量3。
2)试样记录:编号记录外径D=19mm、涂层厚度δ=0.15mm;
3)试样安装:将试样光管区放置在锁紧座的固定结构中,用扳手将其对中锁紧;刮刀沿圆管状试样的直径方向对称的布置于试样两侧,并使刮刀对准试样光管区的标示线;
4)拉伸刮剥:首先旋转旋紧螺母,使刮刀紧贴试样表面,调整两侧旋紧螺母,至压力传感器显示载荷值F=25N;按预设值调整好载荷F后,打开气体管开关,连接万能试验机拉伸程序,使刮刀座自光管区向上匀速移动,移动速度40mm/min;移动位移为20mm;测试温度为23℃;
5)数据保存与卸样:万能试验机采集拉伸力-位移曲线(见图4),保存数据和图像;松开锁紧螺母使载荷归零,上移刮剥端,扳手打开固定结构,取下样品;
6)重复测试:调转方向3次,更换样品,重复步骤3~5,获得该样品共9组结果;
7)数据分析:根据数据绘制图像,并求得9组数据涂层区刮剥力均值A2=48N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ=17N;其中A2、τ均大于标准值,判定该批次合格。
测试例3:
精确测试带外涂层有光管区的四棱柱体的结合强度:已知该类产品一般有效载荷F=15N,Pb=50MPa,并测得涂层厚度δ=0.2mm;带涂层区长度Lu=50mm,其余为光管区,并在带涂层长度前划定距涂层区长Lo的标示线,Lo=40mm,标示线距离使刮剥光管区和涂层区位移尽量相等。使用本发明所述涂层结合强度测试装置,刮刀前端使用直角面形,刮刀前端宽5mm。
1)试样制备:机加工截取试样长度L=130mm的柱体,取样数量5。
2)试样记录:编号记录棱柱长20mm,宽20mm,涂层厚度δ=0.2mm;
3)试样安装:将试样光管区放置在锁紧座的四点固定结构中,用气动开关将其对中锁紧;刮刀沿四棱柱体试样对称的布置于试样两侧,并使刮刀对准试样光管区的标示线;
4)拉伸刮剥:首先旋转旋紧螺母,使刮刀紧贴试样表面,调整两侧旋紧螺母,至压力传感器显示载荷值F=15N;按预设值调整好载荷F后,打开气体管开关,连接万能试验机拉伸程序,使刮刀座自光管区向上匀速移动,移动速度50mm/min;移动位移为60mm;测试温度为25℃;
5)数据保存与卸样:万能试验机采集拉伸力-位移曲线(见图4),保存数据和图像;松开旋紧螺母使载荷归零,上移刮刀座,扳手打开固定结构,取下样品;
6)重复测试:更换样品方向1次,重复步骤3~5,获得该样品共2组结果;
7)调整载荷,精确量化分析:
a)观察F=15N下刮剥痕迹的形貌,判断涂层区和光管区刮剥力大小,本实施例下刮剥痕迹刮剥不完全,有20%的刮剥涂层区未被完全刮落且刮痕崎岖不平,底部尚未完全接触到基底;根据数据绘制图像,并求得2组数据光管区和涂层区刮剥力均值A11=15N,A21=70N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ1=55N,S=1mm2,由公式(2)得P1=55MPa;
b)更换样品,调整F=16N,重复步骤4~5,判断涂层区和光管区刮剥力大小,本实施例下刮剥痕迹刮剥不完全,有10%的刮剥涂层区未被完全刮落且刮痕崎岖不平,底部尚未完全接触到基底;根据数据绘制图像,并求得2组数据光管区和涂层区刮剥力均值A12=17N,A22=71N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ2=54N,S=1mm2,由公式(2)得P2=54MPa;
c)更换样品,调整F=17N,重复步骤4~5,判断涂层区和光管区刮剥力大小,本实施例下刮剥痕迹刮剥完全;根据数据绘制图像,并求得2组数据光管区和涂层区刮剥力均值A13=20N,A23=78N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ3=58N,S=1mm2,由公式(2)得P3=58MPa;
d)更换样品,调整F=16.5N,重复步骤4~5,判断涂层区和光管区刮剥力大小,本实施例下刮剥痕迹刮剥完全;根据数据绘制图像,并求得2组数据光管区和涂层区刮剥力均值A14=19N,A24=76N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ4=57N,S=1mm2,由公式(2)得P4=57MPa;重复更换样品3次,采用F=16.5N,重复检测,得出每次数据的均值A1=19.3N,A2=76.8N,由公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ=57.5N,S=1mm2,由公式(2)得P=57.5MPa,高于同类产品标准,产品合格。
总之,本发明以刮剥法为基础,提出了一种适用于多孔涂层检测的测试方法及装置,涂层厚度检测范围大,对基底材质要求不高,且能实现现场快速检测和实验室精确定量检测。所用的测试装置结构简单,操作便捷,测试稳定,制作成本低,无外加的复杂设备,简化了涂层强度的检测和定量分析。
Claims (5)
1.一种涂层结合强度的测试方法,其特征在于包括如下步骤:
1)试样制备:机加工截取试样长度为L的圆管状试样,100mm<L<200mm,试样表面分为涂层区和光管区两部分,涂层区位于试样一端,光管区位于试样另一端,其中涂层区长度为Lu,25mm<Lu<50mm,并在光管区划定距离涂层区长度为Lo的标示线,Lo的长度与刮剥涂层区的位移量相等;
2)试样记录:观察测量试样外观是否完整,测量试样的外径D、涂层厚度δ,并编号记录;
3)试样安装:将试样竖直固定于万能试验机上,刮刀沿圆管状试样的直径方向对称的布置于试样两侧,并使刮刀对准试样光管区的标示线;
4)拉伸刮剥:首先调整刮刀,使刮刀紧贴试样表面,然后对刮刀施加横向载荷F,使F达到预设值,F为10~70N;连接万能试验机拉伸程序,使刮刀自光管区向涂层区匀速移动,对试样表面进行拉伸刮剥,移动速度为10~100mm/min,移动位移为两倍的Lo,控制测试温度为10~35℃;
5)数据保存与卸样:万能试验机采集拉伸力-位移曲线,保存数据和图像;使载荷归零,取下试样;
6)重复测试:更换试样或旋转方向,重复步骤3~5,获得组试样结果;
7)数据分析:根据数据绘制图像,并求得光管区和涂层区刮剥力的平均值A1、A2,由下述公式(1)求得刮剥掉涂层所需的力τ,由下述公式(2)求得涂层的结合强度P;
τ=A2-A1(1),τ为刮剥掉涂层所需的力;
P=τ/S(2),P为涂层的结合强度,S为涂层的刮剥面积。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于还包括试样合格判断的步骤:对合格样品进行重复性检测,确定横向载荷F的有效值Fb,并由合格样品得到满足结合强度要求的A2b或τb,从而在万能试验机获得的曲线上判断实际的A2是否不小于A2b,或τ不小于τb,从而快速判断试样合格与否。
3.根据权利要求2所述的测试方法,其特征在于还包括结合强度的精确量化步骤:精确横向载荷的有效值Fb至误差为0.5N,并进一步通过计算或划痕确定接触面积S,从而计算出结合强度P来得到量化的结果。
4.根据权利要求1~3任一所述的测试方法,其特征在于:所述Lo的长度至少为10mm。
5.根据权利要求1~3任一所述的测试方法,其特征在于:所述移动位移为20~70mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211043910.9A CN115343218A (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种涂层结合强度的测试方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211043910.9A CN115343218A (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种涂层结合强度的测试方法及装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115343218A true CN115343218A (zh) | 2022-11-15 |
Family
ID=83954250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211043910.9A Pending CN115343218A (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种涂层结合强度的测试方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115343218A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117054333A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-14 | 天津尚源金属表面处理有限公司 | 一种金属管件镀锌表面性能检测装置 |
-
2022
- 2022-08-30 CN CN202211043910.9A patent/CN115343218A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117054333A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-14 | 天津尚源金属表面处理有限公司 | 一种金属管件镀锌表面性能检测装置 |
CN117054333B (zh) * | 2023-10-13 | 2023-12-12 | 天津尚源金属表面处理有限公司 | 一种金属管件镀锌表面性能检测装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105628610B (zh) | 基于界面断裂韧性评价涂层结合强度的集成设备及检测方法 | |
CN115343218A (zh) | 一种涂层结合强度的测试方法及装置 | |
CN104792638B (zh) | 一种用于测试金属腐蚀疲劳裂纹扩展的装置及方法 | |
CN104597137B (zh) | 铝合金预拉伸板残余应力超声检测试块组及其使用方法 | |
US20090211354A1 (en) | Materials Testing | |
US4413510A (en) | Coating adhesion testing | |
CN100538324C (zh) | 基于压力试验装置的高结合性能涂层结合强度测试方法及试样 | |
CN108398320A (zh) | 一种变形铝合金拉伸应力腐蚀的测量方法 | |
CN112067462A (zh) | 超薄脆性材料预制裂纹的方法及其装置 | |
JP4918660B2 (ja) | 試験片表面での塗膜の付着力測定に使用する、引張試験器の試験円筒及び接着剤により試験円筒と試験片を付着させる方法 | |
CN109556971B (zh) | 直读弯曲角度的冷喷涂试样弯曲性能试验装置 | |
Elvery et al. | A direct tensile test for concrete under long-or short-term loading | |
CN111157362B (zh) | 一种基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置与测试方法 | |
CN218470511U (zh) | 一种涂层结合强度的测试装置 | |
CN212663591U (zh) | 胶粘带耐受电解液性能测试实验瓶、实验套件 | |
CN108562535B (zh) | 一种检测金属表面缺陷的腐蚀电化学无损检测装置和检测方法 | |
CN108732300B (zh) | 一种液态物料干燥性的测试装置及方法 | |
KR101149197B1 (ko) | 자동차 강판 시험용 지그 | |
RU179920U1 (ru) | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой | |
CN212714255U (zh) | 一种快速涂布工具 | |
CN112985344A (zh) | 一种内螺纹同轴度检测装置 | |
CN213208938U (zh) | 一种干涉仪用精密样品工装 | |
CN206740608U (zh) | 一种用于光学材料亚表面损伤检测的定位装夹装置 | |
CN108872001A (zh) | 一种有机液体样品氧元素的测定方法 | |
CN214622152U (zh) | 一种热敏纸耐刮擦设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |