本发明专利技术公开了一种曲面样品基底涂层厚度的测量方法及样品装卡工具，首先用一个专用曲面样品装卡工具装卡曲面样品；然后调节样品安装板的位置及前后倾角，并调节曲面样品装卡工具旋转机构的左右倾角，使磨削球能够接触到曲面样品被测曲面；采用与平面样品同样的方法对曲面样品被测曲面两个曲率半径相同的不同的点进行磨削，得两个大小不同的椭圆磨痕；测量磨痕膜／基结合处和涂层表面的长轴尺寸，利用本发明专利技术推导的计算公式ｔ＝＊＊＊即可获得涂层的厚度及误差范围。采用本发明专利技术所设计的样品装卡工具，利用现有球磨法测平面样品涂层厚度的设备可精确的测量曲面样品涂层厚度，操作方便、测量成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于球磨法的曲面样品基底涂层厚度测量方法及曲面样品 装卡工具，应用于钻头，表壳等曲面样品上涂层厚度的测量，被测涂层厚度从aipm到100(am。
技术介绍
目前市场上有球磨法测涂层厚度的设备，如瑞士 CSM公司Calotest-涂层(镀 层)膜厚测试仪，只能进行平面样品涂层厚度的测试，没有考虑曲面样品涂层 厚度测试，如图1所示。该装置包括底座，其通过螺钉与样品支架导向板、样 品安装板、电机支架，轴承支架等连接。样品安装板可直接用于安装平面样品， 但不适合安装曲面样品对其进行球磨试验。把平面样品固定在样品安装板上，磨削球放置哑铃轴的窄颈之上，与样品 表面接触。磨削球表面涂有研磨膏，当桠铃轴旋转时，带动磨削球旋转， 一定 时间后，磨削球靠自身重力在样品表面磨出圆形的坑，在显微镜下，区分并读 出基体，涂层表面的直径，通过事先做好的表格可以方便地査询到涂层厚度的 值。如果在现有装置的样品安装板上安装曲面样品对其进行球磨试验，并采用 以上平面样品涂层计算方法来测量曲面基底涂层厚度，则所得误差将是很大的， 不能准确的反应曲面样品涂层真实的厚度
技术实现思路
本专利技术的目的是利用现有球磨法测平面样品涂层厚度的设备，提供一种曲 面样品基底涂层厚度的测量方法及样品装卡工具。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种曲面样品基底涂层厚度的测量方法，包括下述步骤第一步，将一个专用曲面样品装卡工具的底板连接在平面样品涂层厚度测 量装置的样品安装板上，底板上设有带样品装卡块的左右旋转机构，曲面样品 安装在样品装卡块的直槽中；第二步，调节样品安装板的位置及前后倾角，并调节曲面样品装卡工具旋 转机构的左右倾角，使磨削球能够接触到曲面样品被测曲面的一点；第三步，启动电机，采用与平面样品同样的方法对曲面样品被测曲面点进 行磨削，得第一个磨痕；第四步，重复第二步，第三步的方法，使磨削球能够接触到曲面样品被测 曲面与第一点曲率半径相同的另一点；磨削后得第二个磨痕；第五步，磨削后得到的两个不同磨痕，在显微镜下为两个椭圆磨痕，在膜/ 基结合处和涂层表面的长轴分别是2m， 2r21 and 2r12, 2r22，则涂层厚度t用下面 的公式计算f = V(￡ + S)2+r222 _V￡2+r122 (1)式(1)中& — +《+ &2 — _式(1) ~式(3)中其中i 为磨削球7的半径。本专利技术曲面样品装卡工具，其特征在于，包括底板，该底板在进行曲面样 品涂层厚度测量时被安装在平面样品涂层厚度测量装置的样品安装板上，底板 上设有带样品装卡块的左右旋转机构，曲面样品安装在样品装卡块的直槽中。上述方案中，所述的左右旋转机构包括样品装卡块、与底板连接的装卡块 支架，装卡块支架与样品装卡块铰接并用装卡块固定螺钉紧固，通过调节装卡 块固定螺钉，样品装卡块以铰链形式使曲面样品左右转动。本专利技术的测试方法及样品装卡工具具有以下优点1、 设计了曲面样品装卡工具，通过该工具平动或转动可使曲面被测位置调 整到磨削球的位置，从而完成磨痕实验；给出了曲面样品厚度计算公式；根据 该公式可方便地获得由磨痕尺寸得到涂层厚度的查询表格，测量误差很小，可 准确的反应曲面样品涂层真实的厚度。2、 由于设计了可在现有装置上使用的专用曲面样品装卡工具，本专利技术不仅 能够测平面样品上涂层的厚度，也能够应用于钻头，表壳等曲面样品上涂层厚度的测量，被测涂层厚度从0.1^im到100^im。这是目前其它同原理的装置所不能实现的。3、 利用现有球磨法测平面样品涂层厚度的设备来精确的测量曲面样品涂层厚度，操作方便、测量成本低。 附图说明图1为现有的一种球磨法测量平面样品涂层厚度的装置。图中1、底座；2、调平螺钉；3、样品支架导向板；4、调节螺钉；5、哑 铃轴；6、平面样品；7、磨削球；8、样品安装板；9、轴承支架；10、联轴器； 11、电机支架；12、电机；13、调节螺钉支架。图2为采用本专利技术方法的曲面样品装卡工具的结构图。图3为图2的侧视图。6图2、图3中14、曲面样品；15、样品装卡块；16、装卡螺钉；17、装卡 块支架；18、装卡块固定螺钉；19、底板固定螺钉；20、底板。图4为采用本专利技术曲面样品装卡工具在曲面上磨出的两个不同大小的磨痕。 其中图4a为小磨痕轨迹；图4b为大磨痕轨迹。图5为采用平面样品涂层厚度测量方法测量曲面样品厚度误差和样品曲率 半径的关系。具体实施例方式如图1所示，现有的一种球磨法测量平面样品涂层厚度的装置，在底座l 的四个角上设调平螺钉2，通过螺纹与底座连接，用于调平底座。样品支架导向 板3通过螺钉固定在底座上，松动螺钉，可以沿导向板的导向槽移动样品安装 板8与底座1相对前后运动。样品支架导向板3上设有调节螺钉支架13，该支 架上设样品^^角调节螺钉4，其前端与样品安装板8接触，样品安装板与样品支 架导向板铰接，调节螺钉4可使样品安装板前后旋转。磨削球7的直径从20-40mm 不等，放置于哑铃轴5的窄颈之上，与样品6表面接触。哑铃轴5通过轴承与 轴承支架9连接，输入端与弹性连轴器10连接。联轴器10与电机12轴连接。 电机12为直流减速电机。如图2、图3所示，平面样品6只需样品安装板8即可装卡，而曲面样品安 装则需采用专门工装，本专利技术曲面样品装卡工具包括样品装卡块15，其与装卡 块支架17铰接。被测曲面样品14通过装卡螺钉16被固定在装卡块15的上部直 槽中。装卡块支架17连接底板20，通过固定螺钉将装卡工具与图1中的样品安 装板8连接。卡块支架17、样品装卡块15和装卡块固定螺钉18构成样品旋转 机构，通过旋转装卡块固定螺钉18，以铰链形式使样品装卡块15大范围左右转 动。曲面样品装卡工具使用时固定在图1装置样品安装板8上，通过底板固定 螺钉20、装卡块固定螺钉18，调整其位置与左右转角，结合样品倾角调节螺钉4及样品支架导向板3运动，可以把被测曲面样品14的被测位置放置于磨削球7 之下。在测量平面样品6时，该曲面样品装卡工具取掉，而测曲面样品14时安 装该工具。一种基于图2、图3曲面样品装卡工具的曲面样品涂层厚度的测量方法，包 括下述步骤第一步，将一个专用曲面样品装卡工具的底板20连接在平面样品涂层厚度 测量装置的样品安装板8上，底板20上设有带样品装卡块15的左右旋转机构， 曲面样品14安装在样品装卡块15的直槽中；第二步，调节样品安装板8的位置及前后倾角，并调节曲面样品装卡工具 旋转机构的左右倾角，使磨削球7能够接触到曲面样品14的被测曲面的一点；第三步，启动电机12，采用与平面样品同样的方法对曲面样品14的被测曲 面进行磨削，得第一个磨痕；第四步，重复第二步，第三步的方法，使磨削球7能够接触到曲面样品14 的被测曲面的另一点；磨削后得第二个磨痕；第五步，通过球磨实验得到两个不同的磨痕，在显微镜下为两个椭圆磨痕， 在膜/基结合处(内)和涂层表面(外)的长轴分别是2 ，2 and2n2，2 ，如 图4所示，其中2r的第一个下脚标l、 2分别表示磨痕的小、大外长轴；第二个 下脚标l、 2分别表示第一磨削点、第二磨削点。则涂层厚度t可用下面的公式计算<formula>formula see origin本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种曲面样品基底涂层厚度的测量方法，其特征在于，包括下述步骤： 第一步，将一个专用曲面样品装卡工具的底板连接在平面样品涂层厚度测量装置的样品安装板上，底板上设有带样品装卡块的左右旋转机构，曲面样品安装在样品装卡块的直槽中； 第二步，调节样品安装板的位置及前后倾角，并调节曲面样品装卡工具旋转机构的左右倾角，使磨削球能够接触到曲面样品被测曲面的一点； 第三步，启动电机，采用与平面样品同样的方法对曲面样品被测曲面点进行磨削，得第一个磨痕； 第四步，重复第二步，第三步的方法，使磨削球能够接触到曲面样品被测曲面与第一点曲率半径相同的另一点；磨削后得第二个磨痕； 第五步，磨削后得到的两个不同磨痕，在显微镜下为两个椭圆磨痕，在膜／基结合处和涂层表面的长轴分别是２ｒ↓［１１］，２ｒ↓［２１］ａｎｄ２ｒ↓［１２］，２ｒ↓［２２］，则涂层厚度ｔ用下面的公式计算： ＊＊＊ （１） 式（１）中： ＊＊＊ 式（１）～式（３）中： ＊＊＊ 其中Ｒ为磨削球的半径。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海容，陈灿，孙国良，任军强，苑国英，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。