專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法和用于測(cè)量的試樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及爆炸噴涂、超音速火焰噴涂等熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量。
目前對(duì)熱噴涂工藝獲得的涂層的結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量，美國(guó)、日本和我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)均采用膠粘及拉伸的方法。它具有操作簡(jiǎn)單靈活的特點(diǎn)，而且不需要復(fù)雜的理論計(jì)算。但這種方法的應(yīng)用范圍受到所用粘接劑(膠)的抗拉強(qiáng)度的限制。一般情況下要求涂層的結(jié)合強(qiáng)度應(yīng)小于膠的抗拉強(qiáng)度。如ASTMC-633推薦的CONP公司生產(chǎn)的CONAP1222粘接劑的抗拉強(qiáng)度為55Mpa。目前國(guó)內(nèi)采用的作為粘接劑的E-7膠，其抗拉強(qiáng)度在70Mpa左右。近年來(lái)隨著爆炸噴涂工藝的出現(xiàn)，測(cè)量過(guò)程中常出現(xiàn)脫膠的現(xiàn)象，說(shuō)明涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度大大超過(guò)目前使用的膠的抗拉強(qiáng)度，使用ASTMC-633和GB5210-85標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能夠獲得結(jié)合強(qiáng)度的數(shù)值，甚至在航空測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)爆炸噴涂的結(jié)合強(qiáng)度也沒(méi)有給出確切的數(shù)值。為了獲得涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，《表面處理技術(shù)》(胡傳忻著，北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997年)給出了一種不采用膠的測(cè)量方法，如圖3所示，在基體中心開(kāi)孔，使柱銷(xiāo)與中心孔滑配合，并使基體面與柱銷(xiāo)端面處于同一平面后噴涂，然后按圖所示施加載荷，即可求出結(jié)合強(qiáng)度。但這種方法在測(cè)量過(guò)程中柱銷(xiāo)與中心孔之間不可避免的會(huì)出現(xiàn)摩擦力，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性?！斗勰┮苯稹?Ю.A.XAPЛAMOBM.И.ЛИBШИЦ1983.5,74-78)提到的測(cè)量方法，將柱銷(xiāo)由圓柱體改為錐形，基本上解決了測(cè)量過(guò)程中摩擦力的影響問(wèn)題，但該方法在測(cè)量過(guò)程中拉伸面積很小，常導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)很大。如果增大拉伸面積，拉力超過(guò)涂層本身的剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致涂層斷裂，也不能獲得結(jié)合強(qiáng)度。以上兩種方法都沒(méi)有被作為熱涂層的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)常采用E7膠測(cè)試熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度，由于E7膠的抗拉強(qiáng)度不超過(guò)80Mpa因此，當(dāng)涂層結(jié)合強(qiáng)度大于80Mpa時(shí)無(wú)法測(cè)量。隨著爆炸噴涂工藝和超音速火焰噴涂的應(yīng)用，涂層的結(jié)合強(qiáng)度已經(jīng)超過(guò)了E-7膠的抗拉強(qiáng)度，目前還沒(méi)有其他合適的粘接劑替代E-7膠，因此傳統(tǒng)的測(cè)試方法不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的發(fā)明的目是提供一種解決高結(jié)合強(qiáng)度熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量方法和一種專(zhuān)用于該測(cè)量方法的試樣，以解決高強(qiáng)度涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量的難題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量的試樣，其特征在于，試樣由一個(gè)支撐圈2和一個(gè)堵塞1組成，支撐圈2是一個(gè)圓柱體，其中心有一個(gè)由上錐孔6和下錐孔7組成的貫通孔，上錐孔6直徑大的一端位于支撐圈2的上表面，下錐孔7直徑大的一端位于支撐圈2的下表面，上錐孔6的錐度為40°～120°，下錐孔7的錐度為5°～40°，上錐孔6與下錐孔7的交會(huì)面的直徑為2～20mm，該交會(huì)面到支撐圈2上表面的距離是0.2～0.8mm；堵塞1的上部是錐度與下錐孔7的錐度相同、上端面直徑與上錐孔6和下錐孔7交會(huì)面直徑相同的圓錐體，堵塞1的下部是圓柱體，堵塞1的上部錐體插入支撐圈2的下錐孔7中。
一種使用如上所述的試樣測(cè)量熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征在于，(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中，對(duì)支撐圈2的上表面進(jìn)行被測(cè)涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔6填平，支撐圈2的上表面形成一個(gè)涂層平面；(2)在涂層表面涂膠，將一塊厚度為1～5mm的加強(qiáng)板粘貼在涂層上；(3)將試樣固定在拉伸測(cè)量裝置上，從支撐圈2的下表面向上施加力，夾持堵塞下部圓柱體向下施加力，直至堵塞1從下錐孔7拉出，測(cè)得涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是由于拉伸過(guò)程與粘接劑的抗拉強(qiáng)度無(wú)關(guān)，因此測(cè)量結(jié)果不受粘接劑的抗拉強(qiáng)度的限制，可以用于具有高結(jié)合強(qiáng)度的熱噴涂涂層強(qiáng)度的測(cè)量。
將堵塞1設(shè)計(jì)為錐形，消除了拉伸過(guò)程中堵塞1與支撐圈2之間的摩擦力，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
噴涂涂層后，由于涂層有一定的氣孔率，粘接劑4可以部分浸滲到涂層中，在保證不滲到基體的條件下，提高了涂層厚度方向的斷裂強(qiáng)度，同時(shí)加強(qiáng)板5使涂層成為一個(gè)整體，進(jìn)一步提高了涂層抗彎強(qiáng)度。同時(shí)，支撐圈2上的上錐孔6涂滿(mǎn)了涂層，增大了涂層厚度，從支撐圈2上端面到堵塞1的上端面是錐形過(guò)渡，這樣就大大減少了涂層沿厚度方向開(kāi)裂的可能性。由于上述原因，本發(fā)明方法可以增大涂層測(cè)試端面的面積，即堵塞1上端面的面積，提高測(cè)量精度，減少測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)。


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圖1是本發(fā)明試樣結(jié)構(gòu)圖。
圖2是支撐圈2的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是柱銷(xiāo)拉伸測(cè)試示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，圖中所示為已經(jīng)噴涂了涂層并粘接了加強(qiáng)板后的試樣。本發(fā)明測(cè)量方法所用的試樣由堵塞1和支撐圈2組成。支撐圈2是一個(gè)圓柱體，其中心有一個(gè)由上錐孔6和下錐孔7交會(huì)組成的貫通孔，上錐孔6直徑大的一端位于支撐圈2的上表面，下錐孔7直徑大的一端位于支撐圈2的下表面，上錐孔6的錐度為40°～120°，下錐孔7的錐度為5°～40°，上錐孔6與下錐孔7的交會(huì)面的直徑為2～20mm，該交會(huì)面到支撐圈2上表面的距離是0.2～0.8mm。支撐圈2的外圓直徑根據(jù)拉伸測(cè)試涂層端面、即上錐孔6與下錐孔7的交會(huì)面的直徑做相應(yīng)調(diào)整，一般是其3～8倍。堵塞1的上部是錐度與下錐孔7的錐度相同、上端面直徑與上錐孔6和下錐孔7交會(huì)面直徑相同的圓錐體，堵塞1的下部是圓柱體，堵塞1的上部錐體插入支撐圈2的下錐孔7中，使下錐孔7被充滿(mǎn)，上錐孔6成為一個(gè)下端封閉的盆腔，被測(cè)試的涂層將噴涂在該盆腔和支撐圈2的上端面上。圖1中，3是被測(cè)涂層，4是粘接劑，5是加強(qiáng)板。圖2是支撐圈2的結(jié)構(gòu)圖，更清楚地顯示了上錐孔6和下錐孔7。
本發(fā)明的測(cè)量過(guò)程是(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中，利用噴涂設(shè)備對(duì)支撐圈2的上表面進(jìn)行被測(cè)涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔6填平，整個(gè)支撐圈2的上表面形成一個(gè)涂層平面。
(2)在涂層表面涂膠，例如涂E7膠，將一塊厚度為1～5mm的加強(qiáng)板5粘貼在涂層上，加強(qiáng)板的形狀可以與支撐圈2的端面形狀相同，可以使用金屬板加強(qiáng)板。
(3)將試樣固定在拉伸測(cè)量裝置上，從支撐圈2的下表面向上施加力，夾持堵塞下部圓柱體向下施加力，直至堵塞1從下錐孔7拉出，測(cè)量裝置即可測(cè)得涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
實(shí)施例1。堵塞1上端面的噴涂面積的直徑d為5mm，下錐孔7的錐度α為5度，支撐圈2外圓直徑Φ為30mm，上錐孔6的錐度β為60度，堵塞1上端面到支撐圈2上端面的垂直距離h為0.2mm，爆炸噴涂WC-13Co涂層，涂層厚度0.4mm，粘接劑選用E-7膠，將3mm厚的鋼加強(qiáng)板5粘接到涂層上，測(cè)得的涂層的拉伸強(qiáng)度為106.8Mpa，遠(yuǎn)高于E-7膠的結(jié)合強(qiáng)度。下表給出其他實(shí)施例的測(cè)量結(jié)果。

權(quán)利要求
1.一種用于熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量的試樣，其特征在于，試樣由一個(gè)支撐圈[2]和一個(gè)堵塞[1]組成，支撐圈[2]是一個(gè)圓柱體，其中心有一個(gè)由上錐孔[6]和下錐孔[7]組成的貫通孔，上錐孔[6]直徑大的一端位于支撐圈[2]的上表面，下錐孔[7]直徑大的一端位于支撐圈[2]的下表面，上錐孔[6]的錐度為40°～120°，下錐孔[7]的錐度為5°～40°，上錐孔[6]與下錐孔[7]的交會(huì)面的直徑為2～20mm，該交會(huì)面到支撐圈[2]上表面的距離是0.2～0.8mm；堵塞[1]的上部是錐度與下錐孔[7]的錐度相同、上端面直徑與上錐孔[6]和下錐孔[7]交會(huì)面直徑相同的圓錐體，堵塞[1]的下部是圓柱體，堵塞[1]的上部錐體插入支撐圈[2]的下錐孔[7]中。
2.一種使用如權(quán)利要求1所述的試樣測(cè)量熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征在于，(1)將堵塞[1]的錐體插入支撐圈[2]的下錐孔[7]中，對(duì)支撐圈[2]的上表面進(jìn)行被測(cè)涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔[6]填平，支撐圈[2]的上表面形成一個(gè)涂層平面；(2)在涂層表面涂膠，將一塊厚度為1～5mm的加強(qiáng)板粘貼在涂層上；(3)將試樣固定在拉伸測(cè)量裝置上，從支撐圈[2]的下表面向上施加力，夾持堵塞下部圓柱體向下施加力，直至堵塞[1]從下錐孔[7]拉出，測(cè)得涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明屬于涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的試樣由一個(gè)帶有上錐孔6和下錐孔7的支撐圈2和一個(gè)插入支撐圈2下錐孔的堵塞1組成。本發(fā)明方法測(cè)量熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的步驟是,(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中,對(duì)支撐圈2的上表面進(jìn)行被測(cè)涂層的噴涂;(2)在涂層表面粘貼一塊加強(qiáng)板;(3)將試樣固定在拉伸測(cè)量裝置上,從支撐圈2的下表面向上施加力,夾持堵塞向下施加力,測(cè)量涂層的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果不受粘接劑的抗拉強(qiáng)度的限制,可以用于具有高結(jié)合強(qiáng)度的熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N19/00GK1321881SQ0010720
公開(kāi)日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2000年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)明者唐建新, 張愛(ài)斌, 米青田, 陳建平 申請(qǐng)人:北京航空材料研究院