测试纳米结构涂层结合强度的试样及试样的制作方法与流程

技术领域

本发明涉及纳米材料试验技术领域，特别涉及一种测试纳米结构涂层结合强度的试样。还涉及一种该试样的制作方法。

背景技术：

在金属表面设置涂层以保护金属本体是很多领域和设备常采用的技术。以锅炉为例进行说明，由于某些煤炭中包含的碱金属极易对锅炉的受热面造成严重的结渣和腐蚀破坏，通常需要在锅炉的受热面设置涂层。而传统单一金属涂层防护技术的防腐蚀性能不理想，且不具备防结渣性能，且无法兼顾硬度及韧性，导致涂层材料与基材结合强度低，抗冲刷性能差而造成剥落失效等问题。

与传统涂层相比，纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨和抗热疲劳等方面有显著改善，且部分涂层可以同时具有上述多种性能。以空气助燃超音速火焰喷涂、超音速火焰-电弧复合喷涂为代表的新技术已逐渐在电力行业获得应用，且喷涂层的强度一般在2mm以下。提高涂层的结合强度仍然是研究重点，涂层结合强度的研究需要通过试样测试来完成，而目前还没有一个统一的能够完成涂层结合强度测试和喷涂堆焊结合强度测试的试样。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试纳米结构涂层结合强度的试样，以完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。

本发明的另一个目的在于提供一种该试样的制作方法，以完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度的测试。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种测试纳米结构涂层结合强度的试样，包括呈矩形条状的试样本体，所述试样本体的上表面设置有横向贯通所述上表面的两边的喷涂槽，所述喷涂槽的底部包括平面段，所述喷涂槽用于填充纳米涂层材料，所述试样本体上位于所述平面段与所述试样本体的下表面之间的部分为待去除的背层。

优选地，在上述的测试纳米结构涂层结合强度的试样中，所述喷涂槽包括：

垂直于上表面的台阶面；

与台阶面垂直相接的所述平面段；

圆弧段，所述平面段通过所述圆弧段与所述上表面相接，所述圆弧段与所述平面段相切。

优选地，在上述的测试纳米结构涂层结合强度的试样中，所述试样本体的长度为150mm～250mm，所述试样本体的高度为15mm～25mm，所述试样本体的厚度为5mm～15mm，所述喷涂槽的深度为5mm～15mm。

优选地，在上述的测试纳米结构涂层结合强度的试样中，所述试样本体的长度为200mm，所述试样本体的高度为20mm，所述试样本体的厚度为10mm，所述喷涂槽的台阶面的高度为10mm，所述喷涂槽的平面段的长度为10mm，所述喷涂槽的圆弧段的半径为10mm。

本发明还提供了一种试样的制作方法，用于制作如以上任一项所述的试样，其特征在于，包括步骤：

在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料；

去除所述试样本体的背层，露出所述喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料。

优选地，在上述的试样的制作方法中，所述在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料具体为：采用超音速火焰喷涂将纳米涂层材料喷满所述喷涂槽。

优选地，在上述的试样的制作方法中，所述纳米涂层材料为纳米陶瓷涂层材料。

优选地，在上述的试样的制作方法中，所述去除试样本体的背层具体为：采用线切割将所述试样本体的背层切割掉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的测试纳米结构涂层结合强度的试样，包括呈矩形条状的试样本体，试样本体的上表面设置有横向贯通上表面的两边的喷涂槽，喷涂槽的底部包括平面段，喷涂槽用于填充纳米涂层材料，试样本体上位于平面段与试样本体的下表面之间的部分为待去除的背层。该试样在使用时，在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料；去除试样本体的背层，露出喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料，之后在万能试验机中做纳米涂层材料结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。由于在试样本体上设置喷涂槽，纳米涂层材料填充在喷涂槽中，去除试样本体的背层后，露出了喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料，使试样本体的中间位置通过纳米涂层材料连接，形成喷涂堆焊结构，因此，通过该试样能够完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种测试纳米结构涂层结合强度的试样的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种测试纳米结构涂层结合强度的试样的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种测试纳米结构涂层结合强度的试样的去除待去除背层后的试样的主视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种测试纳米结构涂层结合强度的试样，能够完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。

本发明还提供了一种该试样的制作方法，能够完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图3，本发明实施例提供了一种测试纳米结构涂层结合强度的试样，以下简称试样，其包括呈矩形条状的试样本体，试样本体的上表面设置有横向贯通上表面的两边的喷涂槽，喷涂槽的底部包括平面段，喷涂槽用于填充纳米涂层材料，试样本体上位于平面段与试样本体的下表面之间的部分为待去除的背层。

该试样在使用时，在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料；去除试样本体的背层，露出喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料，之后在万能试验机中做纳米涂层材料结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。由于在试样本体上设置喷涂槽，纳米涂层材料填充在喷涂槽中，去除试样本体的背层后，露出了喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料，使试样本体的中间位置通过纳米涂层材料连接，形成喷涂堆焊结构，因此，通过该试样能够完成纳米结构涂层结合强度和喷涂堆焊结合强度测试。

进一步地，在本实施例中，喷涂槽包括台阶面、平面段和圆弧段，其中，台阶面垂直于上表面；平面段与台阶面垂直相接；平面段通过圆弧段与上表面相接，圆弧段与平面段相切。该喷涂槽中填充纳米涂层材料后，在保证喷涂电极可以伸到喷涂槽底部的同时能够尽量准确的测量出界面的结合强度。

在本实施例中，试样本体的长度为150mm～250mm，试样本体的高度为15mm～25mm，试样本体的厚度为5mm～15mm，喷涂槽的深度为5mm～15mm。

更优选地，试样本体的长度为200mm，试样本体的高度为20mm，试样本体的厚度为10mm，喷涂槽的台阶面的高度为10mm，喷涂槽的平面段的长度为10mm，喷涂槽的圆弧段的半径为10mm。试样本体和喷涂槽的尺寸的不同，决定了待试验的纳米涂层的结合面积和抗拉面积。

基于以上任一实施例所描述的试样，本发明实施例还提供了一种试样的制作方法，用于制作任一实施例所描述的试样，包括以下步骤：

在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料，即在喷涂槽中填满纳米涂层材料；

去除试样本体的背层，露出喷涂槽的平面段处的纳米涂层材料，即试样本体的中间位置仅通过纳米涂层材料进行连接。

进一步地，在本实施例中，在试样本体的喷涂槽中填充纳米涂层材料具体为：采用超音速火焰喷涂将纳米涂层材料喷满喷涂槽，由于超音速火焰喷涂方式能够提高纳米涂层材料与试样本体的结合强度，该方式也应用在锅炉上的涂层喷涂，因此，试样采用该方式进行涂层的喷涂，试验结果更加准确。

在本实施例中，纳米涂层材料为纳米陶瓷涂层材料，纳米陶瓷涂层材料具有较好的耐腐蚀性能，因此，应用在锅炉中，试样采用该纳米涂层材料，能够模拟真实的喷涂效果。

在本实施例中，去除试样本体的背层具体为：采用线切割将试样本体的背层切割掉。线切割具有精度高、切割速度快的优点，当然，还可以采用激光切割。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。