測量塗層結合強度的方法和用於測量的試樣的製作方法

2023-06-27 05:03:51 1

專利名稱：測量塗層結合強度的方法和用於測量的試樣的製作方法
技術領域：
本發明屬於塗層結合強度測試技術領域，特別涉及爆炸噴塗、超音速火焰噴塗等熱噴塗塗層結合強度的測量。
目前對熱噴塗工藝獲得的塗層的結合強度的測量，美國、日本和我國的國家標準均採用膠粘及拉伸的方法。它具有操作簡單靈活的特點，而且不需要複雜的理論計算。但這種方法的應用範圍受到所用粘接劑(膠)的抗拉強度的限制。一般情況下要求塗層的結合強度應小於膠的抗拉強度。如ASTMC-633推薦的CONP公司生產的CONAP1222粘接劑的抗拉強度為55Mpa。目前國內採用的作為粘接劑的E-7膠，其抗拉強度在70Mpa左右。近年來隨著爆炸噴塗工藝的出現，測量過程中常出現脫膠的現象，說明塗層與基體的結合強度大大超過目前使用的膠的抗拉強度，使用ASTMC-633和GB5210-85標準已經不能夠獲得結合強度的數值，甚至在航空測試技術標準中對爆炸噴塗的結合強度也沒有給出確切的數值。為了獲得塗層與基體的結合強度，《表面處理技術》(胡傳忻著，北京工業大學出版社，1997年)給出了一種不採用膠的測量方法，如圖3所示，在基體中心開孔，使柱銷與中心孔滑配合，並使基體面與柱銷端面處於同一平面後噴塗，然後按圖所示施加載荷，即可求出結合強度。但這種方法在測量過程中柱銷與中心孔之間不可避免的會出現摩擦力，影響測量結果的準確性。《粉末冶金》(Ю.A.XAPЛAMOBM.И.ЛИBШИЦ1983.5,74-78)提到的測量方法，將柱銷由圓柱體改為錐形，基本上解決了測量過程中摩擦力的影響問題，但該方法在測量過程中拉伸面積很小，常導致測量結果的波動很大。如果增大拉伸面積，拉力超過塗層本身的剪切強度，導致塗層斷裂，也不能獲得結合強度。以上兩種方法都沒有被作為熱塗層的測量標準。國內常採用E7膠測試熱噴塗塗層的結合強度，由於E7膠的抗拉強度不超過80Mpa因此，當塗層結合強度大於80Mpa時無法測量。隨著爆炸噴塗工藝和超音速火焰噴塗的應用，塗層的結合強度已經超過了E-7膠的抗拉強度，目前還沒有其他合適的粘接劑替代E-7膠，因此傳統的測試方法不能滿足實際生產的需要。
本發明的發明的目是提供一種解決高結合強度熱噴塗塗層的結合強度測量方法和一種專用於該測量方法的試樣，以解決高強度塗層結合強度測量的難題。
本發明的技術方案是一種用於熱噴塗塗層結合強度測量的試樣，其特徵在於，試樣由一個支撐圈2和一個堵塞1組成，支撐圈2是一個圓柱體，其中心有一個由上錐孔6和下錐孔7組成的貫通孔，上錐孔6直徑大的一端位於支撐圈2的上表面，下錐孔7直徑大的一端位於支撐圈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的交會面的直徑為2～20mm，該交會面到支撐圈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量熱噴塗塗層結合強度的方法，其特徵在於，(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中，對支撐圈2的上表面進行被測塗層的噴塗，噴塗後，塗層將上錐孔6填平，支撐圈2的上表面形成一個塗層平面；(2)在塗層表面塗膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板粘貼在塗層上；(3)將試樣固定在拉伸測量裝置上，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，測得塗層的結合強度。
本發明測量方法的優點是由於拉伸過程與粘接劑的抗拉強度無關，因此測量結果不受粘接劑的抗拉強度的限制，可以用於具有高結合強度的熱噴塗塗層強度的測量。
將堵塞1設計為錐形，消除了拉伸過程中堵塞1與支撐圈2之間的摩擦力，提高了測量結果的準確性。
噴塗塗層後，由於塗層有一定的氣孔率，粘接劑4可以部分浸滲到塗層中，在保證不滲到基體的條件下，提高了塗層厚度方向的斷裂強度，同時加強板5使塗層成為一個整體，進一步提高了塗層抗彎強度。同時，支撐圈2上的上錐孔6塗滿了塗層，增大了塗層厚度，從支撐圈2上端面到堵塞1的上端面是錐形過渡，這樣就大大減少了塗層沿厚度方向開裂的可能性。由於上述原因，本發明方法可以增大塗層測試端面的面積，即堵塞1上端面的面積，提高測量精度，減少測試結果的波動。


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圖1是本發明試樣結構圖。
圖2是支撐圈2的結構圖。
圖3是柱銷拉伸測試示意圖。
下面結合附圖對本發明做詳細說明。參見圖1，圖中所示為已經噴塗了塗層並粘接了加強板後的試樣。本發明測量方法所用的試樣由堵塞1和支撐圈2組成。支撐圈2是一個圓柱體，其中心有一個由上錐孔6和下錐孔7交會組成的貫通孔，上錐孔6直徑大的一端位於支撐圈2的上表面，下錐孔7直徑大的一端位於支撐圈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的交會面的直徑為2～20mm，該交會面到支撐圈2上表面的距離是0.2～0.8mm。支撐圈2的外圓直徑根據拉伸測試塗層端面、即上錐孔6與下錐孔7的交會面的直徑做相應調整，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，上錐孔6成為一個下端封閉的盆腔，被測試的塗層將噴塗在該盆腔和支撐圈2的上端面上。圖1中，3是被測塗層，4是粘接劑，5是加強板。圖2是支撐圈2的結構圖，更清楚地顯示了上錐孔6和下錐孔7。
本發明的測量過程是(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中，利用噴塗設備對支撐圈2的上表面進行被測塗層的噴塗，噴塗後，塗層將上錐孔6填平，整個支撐圈2的上表面形成一個塗層平面。
(2)在塗層表面塗膠，例如塗E7膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板5粘貼在塗層上，加強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板。
(3)將試樣固定在拉伸測量裝置上，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，測量裝置即可測得塗層的結合強度。
實施例1。堵塞1上端面的噴塗面積的直徑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，爆炸噴塗WC-13Co塗層，塗層厚度0.4mm，粘接劑選用E-7膠，將3mm厚的鋼加強板5粘接到塗層上，測得的塗層的拉伸強度為106.8Mpa，遠高於E-7膠的結合強度。下表給出其他實施例的測量結果。

權利要求
1.一種用於熱噴塗塗層結合強度測量的試樣，其特徵在於，試樣由一個支撐圈[2]和一個堵塞[1]組成，支撐圈[2]是一個圓柱體，其中心有一個由上錐孔[6]和下錐孔[7]組成的貫通孔，上錐孔[6]直徑大的一端位於支撐圈[2]的上表面，下錐孔[7]直徑大的一端位於支撐圈[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]的交會面的直徑為2～20mm，該交會面到支撐圈[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。
2.一種使用如權利要求1所述的試樣測量熱噴塗塗層結合強度的方法，其特徵在於，(1)將堵塞[1]的錐體插入支撐圈[2]的下錐孔[7]中，對支撐圈[2]的上表面進行被測塗層的噴塗，噴塗後，塗層將上錐孔[6]填平，支撐圈[2]的上表面形成一個塗層平面；(2)在塗層表面塗膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板粘貼在塗層上；(3)將試樣固定在拉伸測量裝置上，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，測得塗層的結合強度。
全文摘要
本發明屬於塗層結合強度測試技術領域。本發明的試樣由一個帶有上錐孔6和下錐孔7的支撐圈2和一個插入支撐圈2下錐孔的堵塞1組成。本發明方法測量熱噴塗塗層結合強度的步驟是,(1)將堵塞1的錐體插入支撐圈2的下錐孔7中,對支撐圈2的上表面進行被測塗層的噴塗;(2)在塗層表面粘貼一塊加強板;(3)將試樣固定在拉伸測量裝置上,從支撐圈2的下表面向上施加力,夾持堵塞向下施加力,測量塗層的結合強度。本發明測量方法的測量結果不受粘接劑的抗拉強度的限制,可以用於具有高結合強度的熱噴塗塗層結合強度的測量。
文檔編號G01N19/00GK1321881SQ0010720
公開日2001年11月14日 申請日期2000年4月28日 優先權日2000年4月28日
發明者唐建新, 張愛斌, 米青田, 陳建平 申請人:北京航空材料研究院