專利名稱：測量涂層結(jié)合強度的方法和用于測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)合強度測試技術(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)合強度的測量。
目前對熱噴涂工藝獲得的涂層的結(jié)合強度的測量，美國、日本和我國的國家標準均采用膠粘及拉伸的方法。它具有操作簡單靈活的特點，而且不需要復(fù)雜的理論計算。但這種方法的應(yīng)用范圍受到所用粘接劑(膠)的抗拉強度的限制。一般情況下要求涂層的結(jié)合強度應(yīng)小于膠的抗拉強度。如ASTMC-633推薦的CONP公司生產(chǎn)的CONAP1222粘接劑的抗拉強度為55Mpa。目前國內(nèi)采用的作為粘接劑的E-7膠，其抗拉強度在70Mpa左右。近年來隨著爆炸噴涂工藝的出現(xiàn)，測量過程中常出現(xiàn)脫膠的現(xiàn)象，說明涂層與基體的結(jié)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(jīng)不能夠獲得結(jié)合強度的數(shù)值，甚至在航空測試技術(shù)標準中對爆炸噴涂的結(jié)合強度也沒有給出確切的數(shù)值。為了獲得涂層與基體的結(jié)合強度，《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，并使基體面與柱銷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(xiàn)摩擦力，影響測量結(jié)果的準確性?！斗勰┮苯稹?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(dǎo)致測量結(jié)果的波動很大。如果增大拉伸面積，拉力超過涂層本身的剪切強度，導(dǎo)致涂層斷裂，也不能獲得結(jié)合強度。以上兩種方法都沒有被作為熱涂層的測量標準。國內(nèi)常采用E7膠測試熱噴涂涂層的結(jié)合強度，由于E7膠的抗拉強度不超過80Mpa因此，當(dāng)涂層結(jié)合強度大于80Mpa時無法測量。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)合強度已經(jīng)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(tǒng)的測試方法不能滿足實際生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的發(fā)明的目是提供一種解決高結(jié)合強度熱噴涂涂層的結(jié)合強度測量方法和一種專用于該測量方法的試樣，以解決高強度涂層結(jié)合強度測量的難題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于熱噴涂涂層結(jié)合強度測量的試樣，其特征在于，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涂涂層結(jié)合強度的方法，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，對支撐圈2的上表面進行被測涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔6填平，支撐圈2的上表面形成一個涂層平面；(2)在涂層表面涂膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板粘貼在涂層上；(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，測得涂層的結(jié)合強度。
本發(fā)明測量方法的優(yōu)點是由于拉伸過程與粘接劑的抗拉強度無關(guān)，因此測量結(jié)果不受粘接劑的抗拉強度的限制，可以用于具有高結(jié)合強度的熱噴涂涂層強度的測量。
將堵塞1設(shè)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(jié)果的準確性。
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度，同時加強板5使涂層成為一個整體，進一步提高了涂層抗彎強度。同時，支撐圈2上的上錐孔6涂滿了涂層，增大了涂層厚度，從支撐圈2上端面到堵塞1的上端面是錐形過渡，這樣就大大減少了涂層沿厚度方向開裂的可能性。由于上述原因，本發(fā)明方法可以增大涂層測試端面的面積，即堵塞1上端面的面積，提高測量精度，減少測試結(jié)果的波動。


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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是柱銷拉伸測試示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細說明。參見圖1，圖中所示為已經(jīng)噴涂了涂層并粘接了加強板后的試樣。本發(fā)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(jù)拉伸測試涂層端面、即上錐孔6與下錐孔7的交會面的直徑做相應(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是被測涂層，4是粘接劑，5是加強板。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，利用噴涂設(shè)備對支撐圈2的上表面進行被測涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔6填平，整個支撐圈2的上表面形成一個涂層平面。
(2)在涂層表面涂膠，例如涂E7膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板5粘貼在涂層上，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，測量裝置即可測得涂層的結(jié)合強度。
實施例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厚的鋼加強板5粘接到涂層上，測得的涂層的拉伸強度為106.8Mpa，遠高于E-7膠的結(jié)合強度。下表給出其他實施例的測量結(jié)果。

權(quán)利要求
1.一種用于熱噴涂涂層結(jié)合強度測量的試樣，其特征在于，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(quán)利要求1所述的試樣測量熱噴涂涂層結(jié)合強度的方法，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，對支撐圈[2]的上表面進行被測涂層的噴涂，噴涂后，涂層將上錐孔[6]填平，支撐圈[2]的上表面形成一個涂層平面；(2)在涂層表面涂膠，將一塊厚度為1～5mm的加強板粘貼在涂層上；(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，測得涂層的結(jié)合強度。
全文摘要
本發(fā)明屬于涂層結(jié)合強度測試技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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(fā)明方法測量熱噴涂涂層結(jié)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的上表面進行被測涂層的噴涂;(2)在涂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,測量涂層的結(jié)合強度。本發(fā)明測量方法的測量結(jié)果不受粘接劑的抗拉強度的限制,可以用于具有高結(jié)合強度的熱噴涂涂層結(jié)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(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)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