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        熱噴涂涂層結合強度測試

        2020-01-21 11:09:20 嘉興市勝禾石油機械有限公司 瀏覽次數 4769

        熱噴涂涂層結合強度測試

        1 范圍 

        本標準規定了熱噴涂涂層結合強度檢測方法。 本標準適用于厚度大于0.38 mm(0.015 in)的熱噴涂涂層垂直于涂層表面方向上的結合強度的檢測。 注:本標準中的涂層結合強度是指熱噴涂涂層的內聚強度和與基底之間的結合強度。 

        2 規范性引用文件 

        下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。 ASTM E4 拉伸試驗機的載荷校準(Standard Practices for Force Verification of Testing Machines)  (熱噴涂

        3 儀器設備 

        3.1 拉伸試驗裝置應符合 ASTM E4 的規定。測試結合強度時,施加的載荷應在 ASTM E4 中所規定的試 驗機的載荷范圍之內,載荷的最大允許誤差應在±1.0%以內。應將位移速率控制在 0.013 mm/s (0.030 in/min) 和 0.021 mm/s (0.050 in/min)之間,并保持恒定,以逐漸增加拉伸載荷。試驗機上應配有記 錄斷裂發生前最大載荷的指示裝置。 

        3.2 為避免在涂層上出現偏心負載或者彎曲載荷,應通過自動同軸裝置對涂層和夾具施加拉伸載荷。 當試驗機不包含自動同軸裝置時,可按圖 1 制作并裝配該裝置。也可采用圖 2 中的方案制作和裝配。 (熱噴涂涂層

        4 粘接劑 

        4.1 粘接劑應由涂層的購買和生產雙方決定。

        4.2 粘接劑的拉伸強度應不小于涂層結合強度的最低要求值。  (熱噴涂涂層

        4.3 粘合劑應該具有足夠的黏性,以確保其向涂層內部滲透的深度不超過 0.38 mm (0.015 in.)。某些 采用固化劑室溫固化的粘合劑(參見附錄 A)符合以上滲透性要求。如果使用其他粘接劑,應與被證明 符合本要求的粘接劑進行對比試驗,對比試驗應符合本規范的要求。 需加熱固化的粘合劑,高溫下粘度可能降低,從而向涂層內滲透。因此在使用此類粘合劑之前,應 與被證明符合要求的粘接劑進行對比試驗,當試驗結果滿意后,方可使用該粘合劑; 采用環氧類液態粘合劑時,應確保試樣上膠的厚度均勻。 

        4.4 每次使用本方法進行檢測時,都應確定粘合劑的粘結強度。



        熱噴涂

        圖1 自動同軸裝置

        熱噴涂

        圖2 另一種自動同軸裝置方案


        5 試樣 

        5.1 基底塊與加載塊 

        5.1.1 通則 試樣由加載塊和涂有待測涂層的基底塊構成?;讐K與加載塊應為長度不小于 38 mm (1.5 in)的實心圓柱(見圖 3),或由涂層的供需雙方另行約定?;讐K與加載塊的末端應能安裝在拉伸試驗機的自動同軸裝置上?;讐K及加載塊的兩端面應平行,并垂直于載荷軸線,端面的直徑應不小于 23 mm (0.9 in),且不大于 25 mm (1.0 in)?;讐K直徑與加載塊直徑應相等,且相差應不大于 0.5%。

        熱噴涂

        圖3 基底塊與加載塊

        5.1.2 基底塊材料 

        基底塊應用金屬制作,宜采用與待測涂層的實際基底相同的金屬材料。如果沒有指定材料,則應采 用 SAE 1018 或 1020 號鋼制作基底塊。 

        5.1.3 加載塊 

        加載塊應由金屬制作,具體材料可任意選擇。但為便于制作和使用,宜用與基底塊相同的材料制作, 便于與基底塊互換。 

        5.2 涂層制備 

        基底塊的待噴涂端面應按待測涂層施工規范進行表面準備,如噴砂或打磨粗化等。按規范要求在準 備好的表面上噴涂涂層。 

        5.3 涂層厚度 

        在噴涂前后用千分尺測量基底塊的高度,以計算涂層厚度。涂層厚度應大于 0.38mm(0.015 in)。 如果噴涂后需要對涂層進行研磨或車削,則涂層厚度應增加約 0.13 mm (0.005 in),以留出加工余量。涂層表面各點到基底塊另一端面的高度變化應不大于 0.025 mm (0.001 in)。如果涂層表面高度變化大 于 0.001 in(0.025 mm),應研磨或車削涂層表面,或去除涂層重新噴涂。

        5.4 涂層表面的研磨或車削 

        當涂層表面起伏過大時,應對其進行研磨或車削,以使基底塊與加載塊對接時保持端面平行且同軸。 加工程序應按具體涂層材料制定,或向涂層制造商咨詢。通常僅需粗略的研磨或車削即可使涂層表面起 伏達到 5.3 的要求。涂層表面的研磨或車削應不損傷涂層或影響涂層與基底塊的結合。宜采用帶有電磁 卡盤的打磨機,以便把帶有涂層的基底塊的背面固定在電磁卡盤上。涂層表面的加工不應采用噴砂等其 他方法。 

        5.5 加載塊與基底塊的連接 

        加載塊的粘接面應不帶有油、潤滑脂、研磨液或切削液。粘接面應采用機械方法去污,如機加工、 研磨、輕微噴砂,或用干凈棉布擦拭。用粘合劑將加載塊的粘接面粘結到基底塊的涂層上,并擦去多余 的粘合劑。加載塊與基底塊應平行對中,并保持固定直至粘合劑固化。為確保加載塊與基底塊平行對中, 應將試樣放置在帶 V 形槽的金屬塊上。如果涂層表面已被研磨或車削平整(見 5.4),則不需在 V 形 槽中放置。

        5.6 檢測樣本數量 

        檢測樣本的數量取決于檢測目的。如用于驗收,則每種試樣應不少于 5 個。 

        6 檢測過程 

        6.1 按要求數量準備基底塊,并制備熱噴涂涂層。根據需要,對涂層進行研磨或車削。

        6.2 準備粘合劑。將清理過的加載塊在盡可能短的時間內全部粘結到噴涂過的基底塊上。另外,準備 一組未噴涂過的加載塊以測量粘合劑的結合強度。 

        6.3 應在相同的位移速率下對每個試樣施加拉伸載荷,直 至 試 樣 斷 裂 , 位移速率應為 0.013 mm/s (0.030 in./min)~0.021 mm/s (0.050 in./min)。記錄施加的最大載荷。

        7 計算方法 

        結合強度等于最大載荷除以橫截面積。 

        8 測試結果分析 

        8.1 測試結果反映出涂層或界面的最薄弱部分。采用放大倍率達 100 的顯微鏡即可以觀測到斷裂部位。 

        8.2 當斷裂全部發生在涂層和基底的界面上時,測試結果是涂層和基底的結合強度。 

        8.3 當斷裂全部發生在涂層內部時,測試結果是涂層的內聚強度。 

        8.4 如果已知粘合劑的拉伸強度,且粘合劑的拉伸強度大于熱噴涂涂層結合強度的最小要求值,斷裂 全部發生在粘合劑內部,測試結果表明涂層的結合強度大于此最小要求值。 

        8.5 當斷裂發生在試樣的多個部位時,則無法判斷最初導致斷裂的原因。 

        8.6 當涂層有多層結構,且斷裂全部發生在相鄰層之間時,測試結果是涂層的層間結合強度。

        9 測試報告

        報告應包括如下內容: 

        a) 涂層和材料技術參數,包括熱噴涂設備型號,噴涂參數; 

        b) 涂層厚度以及表面是否拋光或者已噴涂的狀態; 

        c) 基底塊材料; 

        d) 基底塊的表面狀態; 

        e) 粘合劑的名稱及其技術參數,以及粘結工藝的細節是否與生廠商操作說明有出入; 

        f) 熱噴涂試樣的數量以及檢測的試樣數量; 

        g) 每個被檢測試樣的結合強度; 

        h) 結合強度的平均值、最大值與最小值,單位用 Pa(或 psi)表示; i) 試樣斷裂位置,包括在涂層-基底界面處、涂層內、粘合劑內,或者它們的連接處,以及多層 涂層的內部結合失效; j) 粘合劑的粘結強度。 

        10 精確度與誤差 

        設計、基底材料和制造工藝,以及涂層的噴涂都是結合強度的不確定因素,每次使用本測試方法, 供需雙方應共同確定測試結果的誤差要求和誤差解釋達成一致。


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