[發明專利]一種金屬表面熱噴涂層結合強度測試裝置及方法有效

申請號：	201410251414.1	申請日：	2014-06-07
公開（公告）號：	CN104007065B	公開（公告）日：	2016-11-30
發明（設計）人：	朱勝;韓國峰;王曉明;姚巨坤;劉玉項;王之千;周超極	申請（專利權）人：	中國人民解放軍裝甲兵工程學院
主分類號：	G01N19/04	分類號：	G01N19/04
代理公司：	北京思海天達知識產權代理有限公司 11203	代理人：	劉萍
地址：	100072 北***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種金屬表面噴涂結合強度測試裝置方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于涂層結合強度測試技術領域，涉及一種金屬表面熱噴涂層結合強度測試裝置。

背景技術

熱噴涂是一種重要的表面工程技術，是提高材料表面性能的重要手段，通過熱噴涂技術可以制備防腐、耐磨、隔熱、導電、絕緣、密封等功能涂層，已廣泛應用于航空航天、汽車工業、信息技術、光學工程等制造業和再制造行業。為了使涂層具備更好的強化和修復作用，要求涂層與基體具有足夠高的結合強度，以避免涂層在極端服役環境中發生脫落。目前采用爆炸噴涂、超音速火焰噴涂等技術可制備結合強度大于80MPa的涂層，滿足更苛刻條件下應用，因此在越來越多的技術領域得到應用。

目前，針對熱噴涂涂層與基體結合強度的測試方法為對偶拉伸法，如標準GB/T8642-2002規定的(如圖1所示)，在端面面積為A的基體試樣表面制備涂層，再用環氧樹脂膠將基體試樣粘接在兩個拉頭之間，使用萬能拉伸實驗機對粘接好的試樣進行拉伸，測得涂層從基體脫落時的最大拉力F，則涂層結合強度P＝F/A。該測試方法可以重復使用，效率高，成本低。但環氧樹脂膠存在粘接強度上限，一般不超過80MPa。因此，當涂層結合強度超過環氧樹脂膠的結合強度時，采用此方法將不能測出涂層與基體的結合強度。也就是說，不適于采用該種方法測量爆炸噴涂、超音速火焰噴涂涂層的結合強度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可測試金屬表面熱噴涂層結合強度的方法和裝置，該裝置可解決高結合強度(>80MPa)涂層的結合強度難于測量問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種金屬表面熱噴涂層結合強度測試裝置，其特征在于，裝置由對中組件和測試試樣組成。對中組件分為上、下兩部分，分別由上拉桿1、上對中套筒2和下拉桿9和下對中套筒8組成，上下拉桿與上下對中套筒的配合面為球面，在拉伸力的作用下可自動實現360°對中微調；測試試樣由加載塊3、涂層4、支撐塊5、壓片6、基體圓錐柱銷7組成，支撐塊5中心存在一個貫穿錐孔，錐度為15°～30°，與基體圓錐柱銷7的錐度相同，基體圓錐柱銷7可穿過支撐塊5的錐孔，并在另一側支撐塊5與基體圓錐柱銷7的端面在同一平面內，加載塊3和壓片6存在兩個圓形通孔，可采用螺栓分別與支撐塊5的兩個螺紋通孔實現連接。

一種使用上述裝置測量高結合強度涂層的結合強度，其特征在于：

(1)按測試目的選擇基體材料加工制作基體圓錐柱銷7，將基體圓錐柱銷7插入支撐塊5的圓錐孔中，用壓片6和螺栓將基體圓錐柱銷7和支撐塊5壓緊后連接；

(2)將上述連接裝置置于車床或磨床上進行機加工，使基體圓錐柱銷7和支撐塊5的端面在同一平面上；

(3)將經過機加工的裝置端面進行噴砂處理后，利用熱噴涂設備在圓錐柱銷7和支撐塊5的端面制備熱噴涂層4，在涂層制備過程中對支撐塊5上的螺紋孔進行保護；

(4)將制備涂層后的測試試樣的壓片6卸下，基體圓錐柱銷7與涂層4存在結合面位置保持不變，采用螺栓將加載塊3與支撐塊5連接；

(5)將連接裝置裝入對中組件中，利用萬能拉伸實驗機對該裝置進行拉伸，測得基體圓錐柱銷7與涂層4脫落時的最大拉伸力F；

(6)在顯微鏡下精確測試基體圓錐柱銷7錐臺的直徑，并計算錐臺面積S；

(7)計算涂層結合強度P＝F/A。

本發明的優點在于：

(1)本發明測試裝置不采用環氧樹脂膠，涂層結合強度的測試范圍不受環氧樹脂膠粘接強度的限制，可用于高結合強度(>80MPa)涂層結合強度的測量；

(2)本發明測試原理簡單，可操作性強，不需要復雜計算既可得到涂層結合強度的準確值；

(3)本發明測試試樣結構簡單，采用全錐面配合，可消除拉伸過程中摩擦力對測試精確度的不良影響，提高測量結果的準確性；