一种氮化硅涂层性能测试装置的制作方法

本发明涉及涂层性能测试，特别是涉及一种氮化硅涂层性能测试装置。

背景技术：

1、陶瓷普遍具有轻质、隔热、耐热、耐蚀的特点，广泛地应用于过滤、催化、吸音、气敏及人工骨等领域。与氧化物基陶瓷相比，si3n4陶瓷强度高、介电常数低且稳定，作为一种新型材料引起了广泛的研究。

2、陶瓷材料在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力，在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后容易产生裂纹或突然发生完全断裂的现象。

3、为了防止陶瓷材料的断裂并提高陶瓷材料的耐磨性，通常在陶瓷材料的表面喷涂一层涂层来提高陶瓷材料的性能。现有的对氮化硅表面涂层的性能测试，多是对其进行耐磨或耐高温性能的测试，很少有对涂层的应力性能的测试，当涂层的应力性能往往是抵御陶瓷材料表面的裂纹扩展的关键所在，因此，需要设计一种氮化硅涂层性能测试装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氮化硅涂层性能测试装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现对陶瓷表面涂层的性能测试，从而辅助选择更优的涂层材质。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种氮化硅涂层性能测试装置，包括

3、烧结室，所述烧结室内设置有置物台，氮化硅基体板放置在所述置物台上，通过喷涂机构将待测试的涂层喷涂在所述氮化硅基体板的上表面；所述烧结室的侧壁上与所述置物台对应的位置设置有透明观察窗，图像采集机构通过所述透明观察窗对烧结并冷却后的氮化硅基体板和涂层拍照并上传至电脑，通过电脑对涂层的翘曲变形方向和变形量进行分析；以及

4、耐磨性能测试箱，所述烧结室的一侧设置有所述耐磨性能测试箱，所述耐磨性能测试箱内设置有旋转台，将经过烧结和冷却后的带有涂层的所述氮化硅基体板固定在所述旋转台上；所述耐磨性能测试箱的顶部设置有摩擦机构，所述摩擦机构用于对所述氮化硅基体板上的涂层进行打磨测试。

5、优选地，所述烧结室的内腔底部中央设置有支撑柱一，所述置物台安装在所述支撑柱一上；根据氮化硅基体板的大小规格，可更换相应尺寸的所述置物台。

6、优选地，所述置物台上与所述氮化硅基体板的底部接触的位置设置有温度传感器，所述温度传感器与电脑的控制系统相连接。

7、优选地，所述喷涂机构包括机械手和喷涂罐，将待测试的涂层溶液盛装在所述喷涂罐中，所述机械手抓握所述喷涂罐并深入所述烧结室内对所述氮化硅基体板的上表面进行涂层喷涂。

8、优选地，所述图像采集机构包括安装架和照相机，所述安装架的固定端固定在所述烧结室的侧壁或顶板上，所述照相机可拆卸的装配在所述安装架的支撑端。

9、优选地，所述烧结室的顶部还安装有冷却风扇，所述冷却风扇用于辅助所述烧结室降温。

10、优选地，所述耐磨性能测试箱的底部设置有支撑柱二，所述支撑柱二的底部通过电机驱动旋转，所述旋转台装配在所述支撑柱二的顶部。

11、优选地，所述耐磨性能测试箱的顶部安装有气缸，所述气缸的缸座固定在所述耐磨性能测试箱的顶板上，所述气缸的伸缩杆末端装配有所述摩擦机构。

12、优选地，所述摩擦机构包括伺服电机和摩擦头，所述伺服电机用于驱动所述摩擦头转动。

13、优选地，所述摩擦头下放设置有可更换的摩擦片。

14、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

15、本发明提供一种氮化硅涂层性能测试装置，包括烧结室和耐磨性能测试箱，将待测试的涂层喷涂在氮化硅基体板上并在烧结室内进行烧结和冷却，带有涂层的氮化硅基体板冷却至室温后，通过图像采集机构对涂层和氮化硅基体板进行高清拍照并上传至电脑，通过电脑中的图像分析和数据分析软件，对涂层和氮化硅基体板的翘曲变形方向和变形量进行分析，通过对涂层翘曲方向和变形大小的判断，可以得出涂层对氮化硅基体板是残余应力是拉应力还是压应力，只有压应力才能抵御表面裂纹扩展提高强度。再将带有涂层的氮化硅基体板放置到旋转台上进行耐磨性能测试，通过多种涂层的性能测试比较，从而得出最优的涂层材质。

技术特征：

1.一种氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述烧结室的内腔底部中央设置有支撑柱一，所述置物台安装在所述支撑柱一上；根据氮化硅基体板的大小规格，可更换相应尺寸的所述置物台。

3.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述置物台上与所述氮化硅基体板的底部接触的位置设置有温度传感器，所述温度传感器与电脑的控制系统相连接。

4.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述喷涂机构包括机械手和喷涂罐，将待测试的涂层溶液盛装在所述喷涂罐中，所述机械手抓握所述喷涂罐并深入所述烧结室内对所述氮化硅基体板的上表面进行涂层喷涂。

5.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述图像采集机构包括安装架和照相机，所述安装架的固定端固定在所述烧结室的侧壁或顶板上，所述照相机可拆卸的装配在所述安装架的支撑端。

6.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述烧结室的顶部还安装有冷却风扇，所述冷却风扇用于辅助所述烧结室降温。

7.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述耐磨性能测试箱的底部设置有支撑柱二，所述支撑柱二的底部通过电机驱动旋转，所述旋转台装配在所述支撑柱二的顶部。

8.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述耐磨性能测试箱的顶部安装有气缸，所述气缸的缸座固定在所述耐磨性能测试箱的顶板上，所述气缸的伸缩杆末端装配有所述摩擦机构。

9.根据权利要求1所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述摩擦机构包括伺服电机和摩擦头，所述伺服电机用于驱动所述摩擦头转动。

10.根据权利要求9所述的氮化硅涂层性能测试装置，其特征在于：所述摩擦头下放设置有可更换的摩擦片。

技术总结
本发明公开一种氮化硅涂层性能测试装置，包括烧结室和耐磨性能测试箱，将待测试的涂层喷涂在氮化硅基体板上并在烧结室内进行烧结和冷却，带有涂层的氮化硅基体板冷却至室温后，通过图像采集机构对涂层和氮化硅基体板进行高清拍照并上传至电脑，通过电脑中的图像分析和数据分析软件，对涂层和氮化硅基体板的翘曲变形方向和变形量进行分析，通过对涂层翘曲方向和变形大小的判断，可以得出涂层对氮化硅基体板是残余应力是拉应力还是压应力，只有压应力才能抵御表面裂纹扩展提高强度。再将带有涂层的氮化硅基体板放置到旋转台上进行耐磨性能测试，通过多种涂层的性能测试比较，从而得出最优的涂层材质。

技术研发人员：钱利洪,周康,谭博仁,姜杰英,李哲亮
受保护的技术使用者：衡阳凯新特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29