涂層結(jié)合力定量檢測--拉伸試驗(yàn)法

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涂層結(jié)合力的定量檢驗(yàn)方法比較復(fù)雜、繁瑣、,且一般不能直接在噴涂件上進(jìn)行,但定量檢驗(yàn)可以提供一定的測量數(shù)據(jù),對于檢驗(yàn)和比較各種涂層的結(jié)合力,比定性檢驗(yàn)更準(zhǔn)確涂層結(jié)合強(qiáng)度是涂層單位面積上的結(jié)合力。涂層結(jié)合強(qiáng)度有拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度,分別由拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)來測定。

拉伸試驗(yàn)法

涂層拉伸強(qiáng)度是涂層承受法線方向(垂直于涂層表面)拉伸應(yīng)力的極限能力,這是評定涂層結(jié)合力的最重要指標(biāo)。試驗(yàn)中,利用試驗(yàn)工具或設(shè)備使試樣承受垂直于涂層表面的拉伸力,直至試樣被拉開,即涂層剝離,記下破壞時(shí)的載荷,以試樣的斷面積除此載荷值,即可計(jì)算出涂層的拉伸強(qiáng)度。如下式:

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備與試樣的不同,拉伸試驗(yàn)有各種不同的具體方法。以下列舉幾種。

1. 拉拔試驗(yàn)

如圖11_5_3所示,在試樣A的中心部位開孔,使活塞9與中心孔滑配合,并使試樣A的頂面與活塞上端面處于同一平面后進(jìn)行噴涂,然后從下面支撐住試樣,垂直向下拉拔活塞,直至活塞與試樣端面的涂層破壞。

此種形狀的試樣適用于模擬平面噴涂件的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)。此種試驗(yàn)中,即使活塞與試樣的滑配合精度很高,在兩者的平面間也會形成橋狀涂層而引起應(yīng)力集中,成為開裂的薄弱部位,因此,這種方法得出的測定值偏低。

此外,對于軸類等圓柱形噴涂件,可如圖11_5_4所示,在圓柱形試件A上開孔,使活塞g通過,并使活塞的上表面曲率與圓柱試件的曲率相同,形成同一曲面后進(jìn)行噴涂,然后從下面支撐住圓柱試件,垂直向下拉拔活塞B,直至活塞上表面涂層被破壞,測出受力,再根據(jù)活塞斷面積,即可計(jì)算出涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

2. 使用粘合劑的拉拔試驗(yàn)

如圖11_5_5所示,對圓柱形試樣A的端面進(jìn)行粗糙處理后進(jìn)行噴涂,制成試驗(yàn)所要求的涂層,涂層厚度依要求而定(最小厚度一般不小于0.4mm)。同時(shí)在同等材料和尺寸的圓柱形試樣g的端面進(jìn)行粗化處理,在試樣A的涂層面和9的粗化面上,各涂上一層薄而均勻的粘合劑,將試樣A置于試樣9上,使軸心重合,并加以適當(dāng)壓力使其充分粘合,勿使氣泡殘留在粘合劑中,溢出的粘合劑應(yīng)清除,待固化后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。

試驗(yàn)所用設(shè)備可選能夠滿足靜態(tài)加裁條件的任何類型的拉伸試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)所用夾具如圖11_5_6和圖11_5_7所示。圖11_5_8所示的試樣A與9均在非粘合面端面中心加工成.票孔,以使旋入專門的拉伸夾具。圖11_5_7所示的試樣A是把試樣A的下端面經(jīng)噴砂處理后與試件g的涂層面以粘合劑粘接,用圓柱割圓刀具繞試件進(jìn)行凹割,然后用專用夾具c夾住,在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)后,用試樣A的斷面積去除涂層破壞時(shí)的拉伸裁荷,即為涂層的結(jié)合強(qiáng)度。此種使用粘合劑的拉拔試驗(yàn),不適于具有粘合劑強(qiáng)度以上的結(jié)合強(qiáng)度的涂層。（相關(guān)儀器：拉力試驗(yàn)機(jī)）

3.機(jī)械剝離試驗(yàn)法

將一根一定規(guī)格的棒狀試樣除一端面外全部絕緣,然后在棒的端面電鍍,要求鍍層有足夠厚度并使鍍層橫向發(fā)展到超出絕緣層之外。然后將試樣機(jī)械加工成鍍層在棒端有一徑向擴(kuò)散的凸臺,凸臺下表面與棒端原端面處在同一平面內(nèi)。加工后的試樣,置于一単配的圓筒形夾具上,用專用試驗(yàn)機(jī)對試樣向下加荷載,直至試樣棒端鍍層剝離。根據(jù)剝離所需拉力和鍍層的面積,即可計(jì)算出鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。

4.直線章拉試驗(yàn)法

直線章拉試驗(yàn)可直接在鍍件上進(jìn)行。首先在試件鍍層表面,用一非導(dǎo)體墊國固定在被測部位上,并在墊國以外的鍍層表面加以絕緣層,然后在墊國以內(nèi)的鍍層上電鑄鈷或其它金屬,經(jīng)一定時(shí)間,在該鍍層上沿墊國內(nèi)壁形成一個(gè)金屬結(jié)瘤,電鑄結(jié)束后取下墊國,除去絕緣層,將鑄有金屬結(jié)瘤的試件置于專用的張力測試機(jī)上,以機(jī)械力將般層牽拉至斷裂見圖11_5_10。根據(jù)般層剝離時(shí)用力的大小及般層結(jié)合面積可計(jì)算出般層的結(jié)合強(qiáng)度。