涂层界面结合强度测试件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种涂层界面结合强度测试件，涉及表面工程技术领域，在测试涂层界面剪切强度时，基体界面只产生剪切应力，提高测试结果的准确性。本实用新型的主要技术方案为：一种界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，包括：试件本体，试件本体包括粘接面以及与粘接面相邻的第一端面，粘接面为平面，用于与测试样品的涂层粘接，第一端面与粘接面构成锐角。本实用新型主要用于测试涂层与基体界面结合强度。
【专利说明】
涂层界面结合强度测试件
技术领域
[0001]本实用新型涉及涂层界面结合强度测试技术领域，尤其涉及一种涂层界面结合强度测试件。
【背景技术】
[0002]在表面工程与材料科学中，广泛地采用各种各样的涂层技术以达到对基体材料的防护，例如在汽车、航空航天设备中，其零部件的表面通过化学或物理的方法镀上一层具有高强度、高硬度、抗高温、耐腐蚀、耐磨损等功效的涂层，以提高零部件的性能。其中，涂层与基体之间的粘接性能决定了涂层的可靠性，对零部件的性能起到重要作用，因此对涂层与基体的界面结合强度进行测试具有重要意义。
[0003]目前，对于涂层与基体的界面结合强度的测试方法有很多，其中有一种十字交叉法，如图1所示，采用条块状的短棒10，其带有涂层的一面与不锈钢条20十字交叉粘接，构成十字交叉试样，可将十字交叉试样夹持在试验机上，短棒10水平放置，不锈钢条20处于直立状态，通过对不锈钢条20施加竖直方向的载荷，使涂层与基体界面上产生剪切应力，根据涂层与基体分离时所施加的载荷计算界面剪切强度。
[0004]然而，在对不锈钢条20施加载荷时，载荷分布在不锈钢条20的端面上，使得基体界面在受到剪切应力的同时还会受到弯矩，对测试结果造成影响。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种涂层界面结合强度测试件，在测试涂层界面剪切强度时，基体界面只产生剪切应力，提高测试结果的准确性。
[0006]为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案:
[0007]本实用新型实施例提供一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，包括:
[0008]试件本体，所述试件本体包括粘接面以及与所述粘接面相邻的第一端面，所述粘接面为平面，用于与所述测试样品的涂层粘接，所述第一端面与所述粘接面构成锐角。
[0009]具体地，所述试件本体包括相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面均与所述粘接面和所述第一端面相邻;所述粘接面上设置有凹槽，所述凹槽从所述第一侧面贯穿至所述第二侧面，所述凹槽的宽度大于或等于所述测试样品的宽度，所述凹槽的深度小于或等于所述测试样品的涂层厚度。
[0010]具体地，所述凹槽位于所述粘接面的中间位置。
[0011]具体地，所述第一端面与所述粘接面构成的所述锐角大于或等于85°。
[0012]具体地，所述试件本体的所述粘接面至与其相对的表面的距离与所述测试样品的涂层的宽度相等。
[0013]具体地，与所述试件本体的所述第一端面相对的第二端面为正方形。
[0014]具体地，所述试件本体的材质为不锈钢。
[0015]本实用新型实施例提供的一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，利用十字交叉法对涂层与基体的界面结合强度进行测试，其中，试件本体的第一端面与粘接面构成锐角，形成凸出的尖端，当进行涂层界面剪切强度测试时，试验机的施力面与试件本体的第一端面凸出的尖端接触并施加载荷，由于施加的载荷只作用于第一端面凸出的尖端，此尖端位于粘接面的一侧，因此载荷沿着粘接面向下使涂层与基体界面上只产生剪切应力，使计算得到的剪切强度较准确，提高测试结果的准确性。
【附图说明】
[0016]图1为现有技术提供的一种十字交叉试样测试剪切强度时的示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例提供的一种涂层界面结合强度测试件的结构图；
[0018]图3为图2的涂层界面结合强度测试件与测试样品十字交叉粘接构成的十字交叉试样的爆炸视图；
[0019]图4为图3的十字交叉试样处于剪切强度测试状态的主视图；
[0020]图5为图3的十字交叉试样处于剪切强度测试状态的俯视图；
[0021 ]图6为图3的十字交叉试样处于剪切强度测试状态的右视图；
[0022]图7为图3的十字交叉试样处于拉伸强度测试状态的主视图；
[0023]图8为图3的十字交叉试样处于拉伸强度测试状态的俯视图；
[0024]图9为图3的十字交叉试样处于拉伸强度测试状态的右视图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0026]如图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品4十字交叉粘接构成十字交叉试样，包括:试件本体3，试件本体3包括粘接面31以及与粘接面31相邻的第一端面32，粘接面31为平面，用于与测试样品4的涂层41粘接，第一端面32与粘接面31构成锐角。
[0027]其中，试件本体3的第一端面32与粘接面31构成锐角，则第一端面32为倾斜的面，当试件本体3的第一端面32朝上放置时，第一端面32与粘接面31构成的锐角成为凸出的尖端33;测试样品4包括基体42，基体42表面镀有涂层41，粘接面31可以通过502胶、AB胶或威肯(weicon)胶等与测试样品4的涂层41进行粘接，试件本体3与测试样品4粘接成十字形状，构成十字交叉试样5，利用十字交叉法对涂层与基体的界面结合强度进行测试，其中涂层的材料包括金属、陶瓷等，均可以采用十字交叉法测试涂层界面结合强度，尤其对陶瓷涂层与基体的界面结合强度的测试大多采用十字交叉法;在进行十字交叉法测试时，一般将试件本体3粘接于测试样品4的涂层41的中间部位，在粘接之前要先在涂层41上所要进行粘接的部位切割出两道与试件本体3粘接面31宽度相同的沟槽411，沟槽411的深度大于涂层41厚度。
[0028]下面分别通过涂层界面剪切强度测试和涂层界面拉伸强度测试具体说明本实施例。
[0029]如图4、图5和图6所示，当进行涂层界面剪切强度测试时，将试件本体3与测试样品4十字交叉粘接构成的十字交叉试样5安放到夹具6中，将试件本体3的第一端面32朝上，竖直插入夹具6的槽61中，与试件本体3十字交叉粘接的测试样品4被水平托放在夹具6的表面，通过试验机对试件本体3施加竖直方向的载荷，其中，试验机的施力面与试件本体3的第一端面32凸出的尖端33接触，并且给此尖端33施加压力，力传递到测试样品4的涂层41上，使涂层41与基体42界面上产生剪切应力，可根据涂层41与基体42分离时所施加的载荷以及粘接面积来计算涂层界面剪切强度；由于试验时施加的载荷只作用于第一端面32凸出的尖端33，此尖端33位于粘接面31的一侧，因此涂层41与基体42界面上只产生剪切应力，避免了现有技术中由于载荷作用于整个端面而使界面产生弯矩的情况，有效提高了测试结果的准确性。
[0030]另外，如图7、图8和图9所示，本实用新型实施例的涂层界面结合强度测试件与测试样品4十字交叉粘接构成的十字交叉试样5，也可进行涂层界面拉伸强度测试，【具体实施方式】为:将测试样品4置于夹具6的槽61中，试件本体3横跨夹具6的槽61的两侧，将一对称的U形压头7跨过试件本体，将其两头压在测试样品4上，通过试验机对U形压头7施加竖直方向的载荷，U形压头7的两头下压测试样品4，同时试件本体3卡在夹具6上，使测试样品4的涂层与基体界面产生拉伸应力，可根据涂层与基体分离时所施加的载荷以及粘接面积来计算涂层界面拉伸强度。
[0031]本实用新型实施例提供的一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，利用十字交叉法对涂层与基体的界面结合强度进行测试，其中，试件本体的第一端面与粘接面构成锐角，形成凸出的尖端，当进行涂层界面剪切强度测试时，试验机的施力面与试件本体的第一端面凸出的尖端接触并施加载荷，由于施加的载荷只作用于第一端面凸出的尖端，此尖端位于粘接面的一侧，因此载荷沿着粘接面向下使涂层与基体界面上只产生剪切应力，使计算得到的剪切强度较准确，提高测试结果的准确性。
[0032]具体地，如图3所示，试件本体3包括相对的第一侧面34和第二侧面，第一侧面与第二侧面均与粘接面31和第一端面32相邻;粘接面31上设置有凹槽311，凹槽311从第一侧面34贯穿至第二侧面，凹槽311的宽度大于或等于测试样品4的宽度，凹槽311的深度小于或等于测试样品4的涂层41厚度。试件本体3的粘接面31上设置凹槽311，将测试样品4的涂层41与凹槽311的底面进行粘接，凹槽311的深度小于或等于涂层41的厚度，结合图4、图5和图6，当进行涂层界面剪切强度测试时，试验机对试件本体3施加竖直方向的载荷，凹槽311的侧壁对涂层41具有向下的作用力，使涂层41与基体42界面上产生剪切应力，其中，涂层41与凹槽311底面粘接，凹槽311的侧壁对涂层41施加作用力，可确保破坏发生在涂层41与基体42的界面上，使涂层41与基体42分离，避免了试件本体3与测试样品4之间的粘接因承受不了施加的载荷而分离。
[0033]具体地，如图3所示，凹槽311位于粘接面31的中间位置。通常试件本体3与测试样品4之间的粘接部位均设置在中间位置，其中凹槽311的底面为与涂层41粘接的面，因此将凹槽311设置于粘接面31的中间位置，凹槽311的底面与涂层41的中间部位进行粘接，使构成的十字交叉试样成为对称结构，结合图7、图8和图9，当进行涂层界面拉伸强度测试时，试件本体3横跨夹具6的槽61的两侧，将对称的U形压头7跨过试件本体3，U形压头7的两头压在测试样品4上，通过试验机对U形压头7施加竖直方向的载荷，U形压头7的两头下压测试样品4，同时试件本体3卡在夹具6上，由于试件本体3对称卡在夹具6的槽61的两侧，因此可保证在下压U形压头7时，试件本体3卡在夹具6上的稳定性。
[0034]具体地，如图3所示，第一端面32与粘接面31构成的锐角α大于或等于85°。也就是说第一端面32的倾斜角度不大于5°，可以通过挫刀或砂轮机等对试件本体3的第一端面32进行简单的加工，加工出的斜面的倾斜角度较小，容易加工。
[0035]具体地，如图3所示，试件本体3的粘接面31至与其相对的表面的距离与测试样品4的涂层41的宽度相等。结合图8和图5，当进行涂层界面拉伸强度测试时，测试样品4置于夹具6的槽61内，涂层41朝上，涂层41的宽度与夹具6的槽61宽相等；当进行涂层界面剪切强度测试时，试件本体3插入夹具6的槽61内，粘接面31至与其相对的表面的距离等于夹具6的槽61宽;将粘接面31至与其相对的表面的距离设计为与测试样品4的涂层41的宽度相等，在进行涂层界面拉伸强度测试和涂层界面剪切强度测试时，可以使用相同的夹具6，无需对夹具6进行更换，方便操作。
[0036]具体地，与试件本体3的第一端面32相对的第二端面为正方形。一般测试样品4的截面为正方形，将试件本体3的第二端面也设计为正方形，且测试样品4的截面尺寸与试件本体3的第二端面的尺寸相同，使得设计简单便捷，在试验时，便于实现使用同一夹具对试件本体3与测试样品4粘接构成的十字交叉试样的不同方式的夹持。
[0037]具体地，试件本体3的材质为不锈钢。不锈钢具有较高的强度、硬度、耐疲劳度等，采用不锈钢材质制成试件本体3，能够使试样本体3在试验过程中不易损坏，提高测试的成功率。
[0038]本实用新型实施例提供的一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，利用十字交叉法对涂层与基体的界面结合强度进行测试，其中，试件本体的第一端面与粘接面构成锐角，形成凸出的尖端，当进行涂层界面剪切强度测试时，试验机的施力面与试件本体的第一端面凸出的尖端接触并施加载荷，由于施加的载荷只作用于第一端面凸出的尖端，此尖端位于粘接面的一侧，因此载荷沿着粘接面向下使涂层与基体界面上只产生剪切应力，使计算得到的剪切强度较准确，提高测试结果的准确性。
[0039]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种涂层界面结合强度测试件，用于与测试样品十字交叉粘接构成十字交叉试样，其特征在于，包括: 试件本体，所述试件本体包括粘接面以及与所述粘接面相邻的第一端面，所述粘接面为平面，用于与所述测试样品的涂层粘接，所述第一端面与所述粘接面构成锐角。2.根据权利要求1所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 所述试件本体包括相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面均与所述粘接面和所述第一端面相邻； 所述粘接面上设置有凹槽，所述凹槽从所述第一侧面贯穿至所述第二侧面，所述凹槽的宽度大于或等于所述测试样品的宽度，所述凹槽的深度小于或等于所述测试样品的涂层厚度。3.根据权利要求2所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 所述凹槽位于所述粘接面的中间位置。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 所述第一端面与所述粘接面构成的所述锐角大于或等于85°。5.根据权利要求1至3中任意一项所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 所述试件本体的所述粘接面至与其相对的表面的距离与所述测试样品的涂层的宽度相等。6.根据权利要求5所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 与所述试件本体的所述第一端面相对的第二端面为正方形。7.根据权利要求6所述的涂层界面结合强度测试件，其特征在于， 所述试件本体的材质为不锈钢。
【文档编号】G01N3/24GK205483844SQ201620009980
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】包亦望, 马德隆, 万德田, 刘钊, 聂光临, 孙与康
【申请人】中国建材检验认证集团股份有限公司, 中国建筑材料科学研究总院