厚涂层附着力检测方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及厚涂层附着力检测方法及检测装置。厚涂层检测方法为在模拟工况条件下，通过涂有涂层的检测板基体上制作的孔，对涂层施加压力，使涂层被逐渐鼓胀剥离下来，涂层鼓胀剥离的同时，测量记录涂层施压和涂层剥离半径及宽度，或者通过数值拟合建立涂层剥离半径及宽度－涂层中心鼓胀位移关系曲线，通过测量记录涂层中心鼓胀位移间接测得涂层剥离半径及宽度，然后代入线剥离强度和面剥离强度计算公式计算涂层附着力。实施该方法的检测装置包括施压环境模拟箱、压力测控仪表、涂层中心鼓胀位移测量仪表、检测板、待测涂层、温度测控仪表和加压系统。装置结构合理，待测涂层设计符合涂层的真实受力条件和边界条件，检测范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测方法及设备，特别是涉及一种检测粉末涂料涂层附着力的检测方法及检测装置。
技术介绍
涂层技术的广泛应用已经开辟了材料科学研究与应用的一个新方向，由于基体上的涂层能有效改变基体表面的性能，从而不仅使结构的整体性能得到显著提高，而且使许多传统材料在经济建设的各个领域中又得到充分的利用。然而，在实际应用中经常碰到的问题是如何保证和预测涂层不从基体上剥落，否则，涂层性能再好，也无法正确、放心的利用。因此，如何科学、准确地检测涂层附着力这一评价指标成为判断涂层性能的重要性能指标。现行附着力测定方法有拉伸法、剪切法、划痕法、压入法等，由于其局限性，特别是对粉末涂料涂层等厚涂层的检测，检测原理和结果偏离涂层实际受力和破坏状况过大，检测数据不准确。虽然目前各种改进方法不少，但还没有相应的适合对厚涂层附着力检测的方法及检测装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对粉末涂料涂层的特点和该涂层在实际使用过程中常遇到的失效形式一鼓胀剥离失效的特性，即由于介质对涂层的渗透作用，在涂层一基体界面上形成鼓包，由于压力差的存在，随着介质渗透作用的不断进行，当鼓包在压力作用下鼓胀到一定大小，涂层就会从基体上慢慢剥离，从而使涂层失效的特性，专利技术一种厚涂层附着力检测方法及检测装置。本专利技术的基本构思是在模拟工况条件下，通过涂有涂层的检测板基体上制做的孔，对涂层施加压力，使涂层被逐渐鼓胀剥离下来，涂层鼓胀剥离的同时，测量记录涂层施压和涂层剥离半径及宽度，或者通过数值拟合建立涂层剥离半径及宽度——涂层中心鼓胀位移关系曲线，通过测量记录涂层中心鼓胀位移间接测得涂层剥离半径及宽度，然后按下列公式计算涂层附着力，即线剥离强度和面剥离强度线剥离强度σl=r2pMPa.mm---(1)]]>和面剥离强度σb=r2bpMPa---(2)]]>式中p-涂层施压，MPa；r-涂层剥离半径，m；b-涂层剥离带宽度，mm。如需获得涂层附着力随涂层施压的连续变化曲线，在剥离试验过程中，逐点测量涂层施压和涂层剥离半径及宽度，或通过数值拟合的涂层剥离半径及宽度——涂层中心鼓胀位移关系曲线，逐点测量涂层中心鼓胀位移间接获得涂层剥离半径及宽度，建立涂层剥离半径——涂层施压和涂层剥离宽度——涂层施压关系曲线，然后根据式(1)和式(2)计算得到涂层线剥离强度——涂层施压、涂层面剥离强度——涂层施压曲线。检测板上检测孔的大小应根据涂层材料强度、涂层附着力高低和涂层厚度的不同进行确定。根据检测孔上覆盖的涂层的特点，可将这一涂层假定为周边夹持的圆板，由此得到检测孔制作大小的条件为检测涂层线剥离强度时4Etωmax(1-μ2)[σ]coat≤a≤23[σ]coatt2σl′---(3)]]>或者检测涂层面剥离强度时4Etωmax(1-μ2)[σ]coat≤a≤23b[σ]coatt2σb′---(4)]]>上述各式中a——检测孔半径，mm；E——涂层材料弹性模量，MPa；t——被检涂层厚度，mm；ωmax——检测孔覆盖涂层中心鼓胀位移，mm；[σ]coat——涂层材料许用应力，mm；σb′——预计涂层面剥离强度，MPa；σl′——预计涂层线剥离强度，MPa.mm；μ——涂层材料泊松比；p——涂层施压，MPa；同时，涂层施压测量仪表应满足 涂层中心鼓胀位移测量仪表应满足位移测量仪表的最小有效示值＜＜ωmax＜位移测量仪表的有效量程(6)为实现这一方法，涂层附着力检测装置是由施压环境模拟箱、压力测控仪表、涂层中心鼓胀位移测量仪表、检测板、待测涂层、温度测控仪表和加压系统构成。加压系统是由加压泵、控制阀和箱体依照常用的液压管路连接而成；检测板上有检测孔并覆盖待测涂层；检测板的材料及其待测涂层的材料与被检测涂层附着力件的基体材料和涂层材料相同；检测孔开设在检测板的中心部位，为适应于不同涂层的检测，可制作一系列不同孔径检测孔的检测板，或在同一块检测板上开设大孔镶嵌检测孔变换套来实现。涂层涂敷过程中为避免涂料堵塞检测孔，涂层涂敷前检测孔可配装与检测孔尺寸相配的孔塞，孔塞与涂层接触面涂有脱模剂，待涂层制备完成后，将孔塞取下即可。检测板安装在施压环境模拟箱上并采用螺纹式或者卡箍式或者齿啮式或者法兰式或者剖分环式等快开结构密封紧固。测试过程中，首先根据待测涂层工作的环境条件，调控施压环境模拟箱里的介质和温度，当达到检测试验所设定温度时，开启加压系统，通过检测孔向涂层施加鼓胀剥离压力，试验过程中，施压环境模拟箱里的介质温度、压力和涂层中心鼓胀位移，以及涂层剥离半径和宽度值将同步检测。若按某种变化规律控制加压系统所施加的压力、施压环境模拟箱里介质温度，则可测量在交变载荷作用下涂层的附着力。测得介质通过检测孔对涂层所施加的压力、涂层中心鼓胀位移、涂层剥离半径和宽度值后，代入涂层附着力的线剥离强度和面剥离强度计算公式进行计算。本检测方法适合检测厚涂层的附着力，检测数据准确，检测过程简单。检测装置结构合理，待测涂层设计符合涂层的真实受力条件和边界条件，通过合理的配置加压系统、施压环境模拟箱、压力和温度测控仪表以及位移测量仪表，可以使所设计检测涂层受力条件更接近于实际涂层服役状况；通过调整检测孔大小，也可以对不同厚度和结合性能的涂层进行测定，检测范围广。四附图说明图1为涂层附着力检测装置结构示意图；图2为涂层中心鼓起位移——涂层施压关系曲线；图3为涂层中心鼓起位移——涂层剥离半径关系曲线；图4为涂层线剥离强度——涂层剥离半径关系曲线；图5为涂层面剥离强度——涂层剥离宽度关系曲线。附图标记1施压环境模拟箱，1-1环境介质，1-2承压壳体，1-3排空阀，1-4保压阀，1-5加热保温组件；2紧固密封组件，2-1紧固组件，2-2上法兰，2-3密封件，2-4下法兰；3压力测控仪表；4位移测量仪表；5检测板；6检测孔；7检测孔变换套；8待测涂层；9温度测控仪表，9-1温度探头；10加压系统。五具体实施例方式结合附图详细叙述实施例。如图1所示，施压环境模拟箱[1]主要由环境介质[1-1]、承压壳体[1-2]、排空阀[1-3]、保压阀[1-4]和加热保温组件[1-5]等构成；紧固密封组件[2]由紧固组件[2-1]、上法兰[2-2]、密封件[2-3]、下法兰[2-4]组成，紧固组件[2-1]为螺栓、垫片和螺帽套件；承压简体[1-2]和下法兰[2-4]按图1所示相对位置焊接而成；密封件[2-3]选用聚四氟乙烯材料密封垫，置于检测板[5]与下法兰[2-4]之间，上法兰[2-2]、检测板[5]、密封件[2-3]和下法兰[2-4]依次安装，在紧固组件[2-1]预紧力作用下达到密封；加热组件[1-5]由夹套、导热介质、加热套和保温套构成，并以图1所示位置配合使用，夹套内充加导热介质，导热介质可选用导热油或者硅油等，夹套焊制在承压壳体[1-2]上，其内壁与承压壳体[1-2]外本文档来自技高网...

【技术保护点】
厚涂层附着力检测方法，其特征为鼓胀法，其检测过程是，在模拟工况条件下，通过涂有涂层的检测板基体上制作的孔，对涂层施加压力，使涂层逐渐被鼓胀剥离下来，涂层鼓胀剥离的同时，测量记录涂层施压和涂层剥离半径及宽度，或者通过数值拟合建立涂层剥离半径及宽度－涂层中心鼓胀位移关系曲线，通过测量记录涂层中心鼓胀位移间接测得涂层剥离半径及宽度，然后按下列公式计算涂层附着力，即线剥离强度和面剥离强度：线剥离强度σ↓［ｉ］＝ｒ／２ｐ　　ＭＰａ．ｍｍ　　　　和面剥离强度σ↓［ｂ］＝ｒ／２ｂｐ　　ＭＰａ　　　　式中：　　　　ｐ－承压筒内压强，ＭＰａ；　　　　ｒ－剥离半径，ｍｍ；　　　　ｂ－剥离带宽度，ｍｍ。

【技术特征摘要】
1.厚涂层附着力检测方法，其特征为鼓胀法，其检测过程是，在模拟工况条件下，通过涂有涂层的检测板基体上制作的孔，对涂层施加压力，使涂层逐渐被鼓胀剥离下来，涂层鼓胀剥离的同时，测量记录涂层施压和涂层剥离半径及宽度，或者通过数值拟合建立涂层剥离半径及宽度——涂层中心鼓胀位移关系曲线，通过测量记录涂层中心鼓胀位移间接测得涂层剥离半径及宽度，然后按下列公式计算涂层附着力，即线剥离强度和面剥离强度线剥离强度σl=r2pMPa.mm]]>和面剥离强度σb=r2bp...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威强，赵永辉，边洁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]