以下是一些会影响耐高温涂层结合强度测试结果的因素:
一、试样制备相关因素
基底材料特性:
材质均匀性:基底材料本身若存在成分不均匀、内部有气孔或夹杂等缺陷,会导致涂层与基底结合时局部受力不均,在测试过程中容易出现涂层提前剥落等情况,使测得的结合强度数据偏低且不稳定,影响结果准确性。例如,金属基底在铸造过程中若混入杂质,其与涂层结合的牢固程度在不同部位就会有差异。
表面粗糙度:基底表面粗糙度对结合强度测试结果影响明显。过于粗糙的表面可能使涂层厚度不均匀,在测试时应力集中在涂层较薄处或凸起部分,容易造成涂层过早脱落,导致结合强度测试值偏低;而表面过于光滑又不利于涂层的附着,同样会影响结合。比如在热喷涂涂层制备前,若基底喷砂处理的粗糙度不符合工艺要求,无论是过粗还是过细,都会干扰后续结合强度测试结果。
表面清洁度:基底表面若残留油污、氧化皮、灰尘等杂质,会阻碍涂层与基底之间形成良好的化学键合或机械咬合,使得涂层结合不牢,在测试中涂层容易从有杂质的部位脱离,降低结合强度测试值。像在涂覆涂层前,若基底未经过彻底的清洗或除锈处理,就会出现这种情况。
涂层制备工艺:
厚度不均匀:涂层在制备过程中,如果厚度控制不佳,出现局部过厚或过薄的情况,在测试时厚涂层处可能因内应力大而容易剥落,薄涂层处可能因未能有效覆盖基底而结合力弱,进而影响结合强度的准确测量。例如,采用涂刷工艺制备涂层时,若涂刷手法不均匀,就容易造成涂层厚度不一致。
致密性差异:涂层的致密程度不同,其内部孔隙率、颗粒间结合情况就不同,会影响到与基底的结合以及在测试时承受应力的能力。孔隙率高的涂层,其内部结构疏松,在受到拉伸、剪切等应力作用时,更容易产生裂纹并扩展,导致涂层脱落,使测得的结合强度偏低,像等离子喷涂工艺中,若喷涂参数不合理,就可能使制备出的涂层致密性欠佳。
二、测试设备与环境因素
设备精度与校准:
力值测量误差:测试所用的拉伸试验机、剪切试验仪等设备,若其力值传感器存在较大误差,会导致记录的施加力数据不准确,从而使计算得出的结合强度结果出现偏差。例如,设备未经定期校准,力值显示比实际值偏高或偏低,都会影响对涂层结合强度的正确判断。
位移测量精度:在一些需要测量位移的测试方法(如划痕试验、压入法等)中,位移测量的精度不够,会影响对涂层破坏过程、临界载荷等关键参数的判断,进而影响结合强度的评估。比如位移传感器分辨率低,无法精确捕捉涂层剥落瞬间的位移变化,可能使测试结果不准确。
环境条件变化:
温度影响:环境温度波动较大时,一方面会改变试样的物理性能,如涂层的脆性、基底的热膨胀系数等,使涂层在测试时的表现与预期不同;另一方面也可能影响测试设备的运行稳定性,例如高温环境下设备的一些电子元件性能可能变差,影响测量精度,最终导致结合强度测试结果出现误差。
湿度影响:湿度的高低会影响试样表面的状态,高湿度环境可能使试样表面吸附水分,进而影响涂层与基底之间的结合界面,在测试时更容易出现涂层脱离的情况,使得结合强度测试结果偏低,尤其对于一些对湿度敏感的涂层材料更为明显。
三、测试操作因素
试样安装情况:
受力不均:在进行拉伸试验、剪切试验等测试时,如果试样在设备上安装不正确,导致受力不均匀,比如拉伸试样安装时有偏心现象,会使涂层在局部承受过大的应力而提前剥落,测得的结合强度值就会比实际值偏低,无法真实反映涂层与基底的结合情况。
固定不牢:试样固定不牢固,在测试过程中可能出现松动、位移等情况,同样会干扰测试结果,使数据失去可靠性,例如在划痕试验中,试样若未固定好,划痕过程中试样晃动,会影响划痕的稳定性以及对涂层破坏情况的观察。
测试参数设置:
加载速率不合理:在拉伸试验、划痕试验等测试中,加载速率设置不当会影响涂层的破坏模式和对应的临界载荷等参数。加载速率过快,涂层可能来不及充分变形就发生脆性断裂,导致测得的结合强度偏低;加载速率过慢,又可能引入一些额外的影响因素,如环境因素对试样的长时间作用等,使结果不准确。
其他参数偏差:像热震试验中的温度范围、升降温速率、循环次数等参数设置不准确,不能真实模拟涂层实际面临的高温环境和热应力情况,观察到的涂层剥落、开裂等现象就不能准确反映其结合强度水平,从而影响测试结果的有效性。
四、数据处理与分析因素
重复测试次数不足:若只进行少量次数的测试,单次测试结果容易受偶然因素影响,比如试样本身的微小缺陷、测试操作中的临时误差等,不能有效反映涂层结合强度的真实情况,使得最终结果缺乏代表性和准确性。
异常数据处理不当:在多次测试获取的数据中,若没有正确识别和剔除因试样制备缺陷、测试操作失误等原因导致的异常数据,而是将其纳入统计分析,会使平均结合强度等计算结果出现偏差,进而影响对涂层结合强度的准确评估。
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