一种涂层剪切强度的测试装置及测试方法

本发明涉及涂层强度测试，更具体地说是涉及一种涂层剪切强度的测试装置及测试方法。

背景技术：

1、涂层是出于耐磨、耐腐蚀及抗氧化等目的而采用不同制备技术涂敷于基体表面的保护层。涂层与基体的界面力学性能是表征涂层使用性能的关键评价对象，界面力学性能包括界面结合强度和界面剪切强度，其中界面结合强度是指抵抗涂层与基体法向分离的能力，界面剪切强度是抵抗涂层与基体切向滑移分开的能力。涂层界面力学性能优劣直接影响涂层承载能力，是涂层性能评价的重要对象。目前有很多涂层强度测试方法，常用的有拉伸法、划痕法、弯曲法及环形剪切法等。

2、现有的涂层强度的测试方法各有利弊和侧重点，如拉伸法不能测试比胶粘剂自身结合强度大的涂层；划痕法主要适用于硬质涂层的结合力测试，只能定性表证涂层强度，而不能获取适用计算和设计的应力数值；弯曲法适合测量结合强度较弱的涂层；环形剪切法的计算与常规剪切强度公式不等同，试验实施具有局限性。这些涂层强度测试方法存在物理意义不明确或只能定性表证涂层强度，不能获取适用计算和设计的应力指标等问题，而且只适用于室温环境，不能对热障涂层等高温服役涂层的实施高温条件下的涂层强度测试。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种涂层剪切强度的测试装置及测试方法，目的就是为了解决现有技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

3、一种涂层剪切强度的测试装置，包括：底座；所述底座顶端设置有竖板；所述竖板一侧设置有中间板组件；所述中间板组件与所述竖板之间合围形成有安装腔；所述竖板上开设有贯穿所述竖板的第一螺纹孔；所述第一螺纹孔与所述安装腔相连通；所述第一螺纹孔内设置有与所述第一螺纹孔相适配的第一螺栓。

4、优选地，所述中间板组件包括第一中间板、第二中间板和第三中间板；所述第一中间板和所述第二中间板对称设置于所述竖板上；所述第三中间板设置于所述第一中间板和所述第二中间板远离所述竖板一侧。

5、优选地，所述第三中间板远离所述竖板一侧设置有固定板；所述固定板与所述竖板上均开设有两个对称设置的第二螺纹孔；所述固定板与所述竖板上的所述第二螺纹孔一一对应设置；所述第二螺纹孔内设置有与所述第二螺纹孔相适配的第二螺栓；所述第一中间板、所述第二中间板和所述第三中间板上均开设有与所述第二螺栓相适配的通孔。

6、优选地，所述底座底端开设有贯穿所述底座顶端的阶梯孔；所述阶梯孔内设置有第三螺栓；所述竖板底端开设有与所述第三螺栓相适配的第三螺纹孔。

7、一种涂层剪切强度的测试方法，利用上述的涂层剪切强度的测试装置，包括以下步骤：

8、s1：将涂层试样放入到中间板组件与竖板之间的安装腔内，旋转第一螺栓将涂层试样固定在安装腔内；

9、s2：通过万能试验机对涂层试样施加压缩载荷，以获取破坏涂层试样的最大压力；

10、s3：测量破坏表面的实际长度和宽度，计算最大剪切强度τmax；

11、s4：观察破坏表面，判断破坏类型和试验有效性。

12、优选地，所述s3中，按照下式计算最大剪切强度τmax：

13、

14、其中，fmax为最大压力，a为破坏表面的实际长度，b为破坏表面的实际宽度。

15、优选地，所述s4中，判断破坏类型和试验有效性的方法为：当破坏表面的破坏类型是涂层与基材之间的附着破坏时，试验有效；其最大剪切强度表示涂层与基材之间的附着剪切强度。

16、优选地，所述涂层试样安装时要保证涂层受力方向平行于施力方向。

17、优选地，通过延长万能试验机的压缩杆，将测试装置和连接压缩杆的压缩头放置于高温炉内，可实现高温条件下涂层剪切强度测试，获得涂层高温剪切强度。

18、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

19、1)本发明的测试方法物理意义明确，测试装置简单易制，测试过程方便快捷；

20、2)本发明可通过延长万能试验机的压缩杆，将测试装置和连接压缩杆的压缩头放置于高温炉内，可实现高温条件下涂层剪切强度测试，从而可以获得高温条件下的涂层剪切强度；

21、3)本发明不仅可以用于室温剪切强度测试，还可以放置在高温炉中用于高温剪切强度测试。

技术特征：

1.一种涂层剪切强度的测试装置，其特征在于，包括：底座(1)；所述底座(1)顶端设置有竖板(2)；所述竖板(2)一侧设置有中间板组件；所述中间板组件与所述竖板(2)之间合围形成有安装腔；所述竖板(2)上开设有贯穿所述竖板(2)的第一螺纹孔；所述第一螺纹孔与所述安装腔相连通；所述第一螺纹孔内设置有与所述第一螺纹孔相适配的第一螺栓(3)。

2.根据权利要求1所述的一种涂层剪切强度的测试装置，其特征在于，所述中间板组件包括第一中间板(4)、第二中间板(5)和第三中间板(6)；所述第一中间板(4)和所述第二中间板(5)对称设置于所述竖板(2)上；所述第三中间板(6)设置于所述第一中间板(4)和所述第二中间板(5)远离所述竖板(2)一侧。

3.根据权利要求2所述的一种涂层剪切强度的测试装置，其特征在于，所述第三中间板(6)远离所述竖板(2)一侧设置有固定板(7)；所述固定板(7)与所述竖板(2)上均开设有两个对称设置的第二螺纹孔；所述固定板(7)与所述竖板(2)上的所述第二螺纹孔一一对应设置；所述第二螺纹孔内设置有与所述第二螺纹孔相适配的第二螺栓(8)；所述第一中间板(4)、所述第二中间板(5)和所述第三中间板(6)上均开设有与所述第二螺栓(8)相适配的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种涂层剪切强度的测试装置，其特征在于，所述底座(1)底端开设有贯穿所述底座(1)顶端的阶梯孔；所述阶梯孔内设置有第三螺栓(9)；所述竖板(2)底端开设有与所述第三螺栓(9)相适配的第三螺纹孔。

5.一种涂层剪切强度的测试方法，其特征在于，利用如权利要求1-4任一项中所述的涂层剪切强度的测试装置，包括以下步骤：

6.据权利要求5所述的一种涂层剪切强度的测试方法，其特征在于，所述s3中，按照下式计算最大剪切强度τmax：

7.据权利要求6所述的一种涂层剪切强度的测试方法，其特征在于，所述s4中，判断破坏类型和试验有效性的方法为：当破坏表面的破坏类型是涂层与基材之间的附着破坏时，试验有效；其最大剪切强度表示涂层与基材之间的附着剪切强度。

技术总结
本发明公开了一种涂层剪切强度的测试装置，包括：底座；所述底座顶端设置有竖板；所述竖板一侧设置有中间板组件；所述中间板组件与所述竖板之间合围形成有安装腔；所述竖板上开设有贯穿所述竖板的第一螺纹孔；所述第一螺纹孔与所述安装腔相连通；所述第一螺纹孔内设置有与所述第一螺纹孔相适配的第一螺栓，还公开了一种涂层剪切强度的测试方法。本发明的测试方法物理意义明确，测试装置简单易制，测试过程方便快捷，不仅可以用于室温剪切强度测试，还可以放置在高温炉中用于高温剪切强度测试。

技术研发人员：邵玲,朱流,薛娜,李微微,徐飞龙,涂志标,张继堂,史新星,陈梦良
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15