[發(fā)明專利]一種涂層抗剝落性能測試裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010114869.4
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111175224A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 員霄;王井;何冰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇徐工工程機械研究院有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 俞翠華

本發(fā)明公開了一種涂層抗剝落性能測試裝置及方法，裝置包括試樣旋轉(zhuǎn)單元、支撐單元、載荷加載單元和監(jiān)測單元，試樣旋轉(zhuǎn)單元用于帶動下試樣旋轉(zhuǎn)；載荷加載單元，位于試樣旋轉(zhuǎn)單元的上方，包括加載組件、控制器，以及與控制相連的第一荷載加載組件和第二荷載加載組件；加載組件用于固定上試樣；第一荷載加載組件和第二荷載加載組件的施力方向相垂直，二者的一端分別與支撐單元相連，另一端均與加載組件相連，驅(qū)動上試樣與下試樣接觸，并對上試樣施加設定大小和方向的載荷；監(jiān)測單元設于加載組件上，監(jiān)測上試樣與下試樣接觸過程中，下試樣表面涂層脫離及失效過程。本發(fā)明能夠根據(jù)實際收集載荷譜，能實現(xiàn)變載荷，監(jiān)控待測試樣溫度、涂層脫離及失效過程。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于表面涂層測試技術(shù)領域，具體涉及一種涂層抗剝落性能測試裝置及方法。

背景技術(shù)

工程機械工況惡劣，產(chǎn)品的形式多樣，接觸形式既有點面，又有線面、面面、環(huán)面、軸孔等。比如，起重機舉升重物并回轉(zhuǎn)時，變幅油缸鉸點處的襯套和銷軸之間擠壓、接觸時存在偏載；雙輪銑槽機銑輪在施工時，旋轉(zhuǎn)切削巖土，導向環(huán)表面與巖土、石子等顆粒擠壓與接觸。通常，這些關鍵零部件的表面通常都采用堆焊、激光熔覆、熱噴涂、聚合物涂層等表面技術(shù)進行強化，在外來物質(zhì)的擠壓接觸下容易造成涂層與基體的剝離，直接影響主機產(chǎn)品的工作性能和可靠性。因此，在設計涂層厚度、選擇不同的涂層方法時，評價其抗剝落性能尤為關鍵。

涂層在擠壓接觸工況下使用時，是一種擠壓狀態(tài)下的受力，采用拉伸法、彎曲法、剪切法、劃痕法等，無法模擬隨時間變化的加載，與實際擠壓接觸工況條件不符，無法真實反映涂層性能。而且，針對不同形式涂層產(chǎn)品，缺乏通用性。

國際標準DIN EN ISO2819-2017金屬基質(zhì)的金屬鍍層、電鍍層和化學沉積層試驗附著力的方法評述以及國家標準GB/T 5270-2005總體敘述了金屬鍍層、電鍍層和化學沉積層的附著力試驗方法包括拉伸法、劃格法、彎曲法、熱震法等共14種方法。

國內(nèi)的高校科研單位在涂層抗剝落性能方面展開了實驗研究，取得了一些研究成果，主要包括以下幾個專利：

1.專利CN105628608A(一種涂層-基體界面結(jié)合強度的測量方法)，該裝置依據(jù)實際使用工況，包含切向運動和垂直運動的涂層表面綜合劃擦或擊打運動，檢測涂層-基體界面結(jié)合強度。

2.專利CN109991160A(一種寬溫域內(nèi)燃機軸瓦多聚物涂層的結(jié)合強度檢測方法)，提出劃痕法、鼓泡法、熱震法三者結(jié)合，評價涂層是否達到要求。

3.專利CN204666488U(一種測量涂層結(jié)合強度的落墜設備)，提出的涂層落錘撞擊法及其發(fā)射信號法方法，一般是利用一定重量的物體從一定高度落下，沖擊待測涂層樣品表面，然后根據(jù)涂層樣品表面的剝落情況來評估其抗沖擊性能。

4.專利CN105628610B(基于界面斷裂韌性評價涂層結(jié)合強度的集成設備及檢測方法)提出界面斷裂韌性法，是利用一種微觀尺度下，測量出界面斷裂韌性，利用其與結(jié)合強度關系計算公式，涂層評價結(jié)合強度。集成設備較為昂貴且操作復雜，樣品制備要求高，而且所需設備較為測試適用范圍窄，實用性小。

5.專利CN109406390A(一種涂層界面結(jié)合強度的檢測方法及其設備)利用仿真的手段，提出基于內(nèi)聚區(qū)單元的有限元計算評價涂層結(jié)合強度。

GB/T 8642-2002《熱噴涂抗拉結(jié)合強度的測定》標準是利用結(jié)構(gòu)膠將有涂層的試樣粘為一個整體，用萬能拉伸試驗機拉伸，將涂層剝離試樣抗拉強度記錄為表面結(jié)合強度。拉伸法，不能測量比膠粘劑自身結(jié)合強度大的涂層，且需要制備標準試樣。GB/T13222-91《金屬熱噴涂層剪切強度的測定》提出的剪切法難以測量較薄的涂層，JB/T8554-1997《氣相沉積薄膜與基體附著力的劃痕試驗方法》提出的劃痕法，主要適用于厚度在7um以下的涂層。且以上都是單一工況的測量。