本發(fā)明涉及力的評(píng)價(jià)領(lǐng)域，具體涉及一種用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)的裝置及方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于微小的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)(如光纖、漆包線等)，其表面會(huì)存在薄薄的涂層來(lái)保證他們的性質(zhì)，如：光纖表面會(huì)增加一層薄薄的金屬涂層，以保證光纖的機(jī)械強(qiáng)度，漆包線表面有一層絕緣涂層，以保證其繞組線之間的絕緣狀態(tài)……

對(duì)于這種細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)物體涂層，無(wú)論是要滿足其耐磨性、耐腐蝕性、美觀性或其它性能，唯一的前提是要保證涂層和基體的良好結(jié)合力，如果結(jié)合力不好，涂層就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、氣泡、甚至剝離的現(xiàn)象，這樣的涂層將毫無(wú)實(shí)用價(jià)值，因此有必要對(duì)這種細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)物體涂層的結(jié)合力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如今，評(píng)價(jià)涂層結(jié)合力的方法有以下幾種：

1、銼刀法。如圖1所示，將涂層基體固定在平板上，使銼刀1與涂層成45°角，用銼刀銼基體2的涂層3，直到基體涂層開(kāi)始脫落。但是這種方法只適用于厚而硬的涂層，而且也沒(méi)有直接表明結(jié)合力的數(shù)據(jù)。

2、劃痕法。如圖2所示，圖中，向下的箭頭表示施加力的方向，向左的箭頭表示劃向。用頂端為金剛石材料的壓頭4壓在涂層表面上滑動(dòng)，并施加連續(xù)的垂直載荷，當(dāng)載荷增加到某種特定值時(shí)，基體涂層開(kāi)始脫落，并形成劃溝5。此時(shí)的載荷值斷定為涂層的結(jié)合力，但是這種方法只適用于平面結(jié)構(gòu)，對(duì)于圓柱體結(jié)構(gòu)卻無(wú)能為力，而且需要特定儀器，除此之外，它是通過(guò)施加垂直載荷來(lái)判斷的，并不能直接評(píng)價(jià)涂層的結(jié)合力。

3、熱震法。將涂層基體放在較高溫度中加熱一段時(shí)間，再置于常溫中一段時(shí)間，如此反復(fù)，直至基體涂層脫落為止，將實(shí)驗(yàn)中的反復(fù)次數(shù)作為判斷涂層結(jié)合力的依據(jù)。但是這種方法會(huì)受到其它因素影響，如濕度等，而且也沒(méi)有直接表明結(jié)合力的數(shù)據(jù)。

以上幾種涂層評(píng)價(jià)方法大都適用于平面，對(duì)于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)涂層結(jié)合力難以評(píng)價(jià)。細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)微小，其自身遠(yuǎn)小于銼刀、壓頭等測(cè)量工具，其表面為曲面狀，由于自身體積微小，在測(cè)量工具下也不可以看作為平面物體，因此，以上的方法都不適用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)物體表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)。

涂層結(jié)合力也指涂層的抗剪切強(qiáng)度，即當(dāng)涂層受到一定強(qiáng)度的剪切力時(shí)，涂層會(huì)從基體上脫離，此時(shí)的剪切力就是涂層最大的結(jié)合力。由以上分析得出，如今的涂層結(jié)合力評(píng)價(jià)方法都不能直接表明涂層結(jié)合力的大小，還需要特定的儀器裝置，而且對(duì)于絲狀結(jié)構(gòu)的表面的涂層無(wú)能為力，因此，提出一種用于絲狀結(jié)構(gòu)物體表面涂層的簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)方法。

1、現(xiàn)有的涂層評(píng)價(jià)方法不適用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面為細(xì)小的圓柱體，其大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于測(cè)試使用的銼刀、壓頭等工具，要將這些測(cè)試工具作用在細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)上是難以實(shí)現(xiàn)的。

2、現(xiàn)有的涂層評(píng)價(jià)方法不能直接表明涂層結(jié)合力的大小。銼刀法，通過(guò)依據(jù)涂層脫落時(shí)銼刀銼物體的次數(shù)來(lái)定性判斷涂層結(jié)合力；劃痕法，通過(guò)施加的垂直載荷來(lái)定性判斷涂層結(jié)合力；熱震法，通過(guò)涂層脫落時(shí)實(shí)驗(yàn)的反復(fù)次數(shù)來(lái)定性判斷涂層結(jié)合力。以上的方法都是定性比較，沒(méi)有直接給出涂層結(jié)合力大小。

3、現(xiàn)有的涂層評(píng)價(jià)方法還需要一些特定的儀器設(shè)備。劃痕法就需要?jiǎng)澓蹨y(cè)試儀，裝置有一定成本，不簡(jiǎn)易實(shí)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)的裝置及方法。

本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)的裝置，包括固定底座6、支撐板8、彈簧10和壓板11，所述固定底座的兩側(cè)垂直設(shè)置有螺紋桿7，支撐板可滑動(dòng)的設(shè)置螺紋桿上，所述壓板設(shè)置于固定底座上，所述彈簧一端固定于支撐板的上表面，彈簧的另一端固定于壓板的上表面；該裝置還包括螺母9，所述螺母旋設(shè)于螺紋桿上并位于支撐板上方向。

進(jìn)一步，所述固定底座的中部向上凸起形成凸臺(tái)。

本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)的方法，包括以下步驟：s1將表面具有涂層的細(xì)絲狀物體放置在固定底座上；s2將螺母向下旋并緩慢抽動(dòng)放在固定底座上的細(xì)絲狀物體；s3當(dāng)細(xì)絲狀物體表面涂層開(kāi)始脫落，記下此時(shí)螺母旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，根據(jù)其它已知參數(shù)，判斷涂層的最大結(jié)合力f，則f＝μ(2knp+mg)，μ為滑動(dòng)摩擦系數(shù)、k為彈簧的彈性系數(shù)、n螺母轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)、p為螺距，m為壓板質(zhì)量，g為重力加速度。

進(jìn)一步，在步驟s1中，在底板上放置兩個(gè)相同的細(xì)絲狀涂層物體。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本方案用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層結(jié)合力的評(píng)價(jià)，并且可以直接得出結(jié)合力大小，裝置簡(jiǎn)單，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：

圖1銼刀法原理圖；

圖2劃痕法原理圖；

圖3為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖4為圖3的a-a向視圖；

圖5為細(xì)絲狀物體的受力分析圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖3所示，一種用于細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)表面涂層的結(jié)合力評(píng)價(jià)的裝置，包括固定底座6、支撐板8、彈簧10和壓板11，所述固定底座的兩側(cè)垂直設(shè)置有螺紋桿7，支撐板可滑動(dòng)的設(shè)置螺紋桿上，所述壓板設(shè)置于固定底座上，所述彈簧一端固定于支撐板的上表面，彈簧的另一端固定于壓板的上表面；該裝置還包括螺母9，所述螺母旋設(shè)于螺紋桿上并位于支撐板上方向。

作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，所述固定底座的中部向上凸起形成凸臺(tái)。

支撐板、彈簧、壓板是連接在一起作為一個(gè)整體，螺紋桿上的螺母可以在螺紋桿上上下移動(dòng)，當(dāng)螺母移動(dòng)時(shí)，支撐板也會(huì)隨著螺紋桿上下移動(dòng)，由于支撐板的位移量和彈簧的伸縮量是相同的，故，可以通過(guò)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n和螺距p來(lái)確定彈簧的伸縮量δx，如公式(1)。

δx＝np(1)

使用時(shí)，需要將評(píng)價(jià)的細(xì)絲狀涂層物體放在底座上，當(dāng)螺母往下移動(dòng)時(shí)，彈簧被壓縮δx，細(xì)絲狀物體受到了兩個(gè)彈簧的正壓力f，此時(shí)，緩慢抽動(dòng)放在底座上的細(xì)絲狀物體(如鍍膜光纖)，細(xì)絲狀物體的表面會(huì)受到一個(gè)滑動(dòng)摩擦力f，為了保持壓板的水平，故測(cè)試時(shí)在底板上放置兩個(gè)相同的細(xì)絲狀涂層物體。

圖3結(jié)合力評(píng)定示意圖，此時(shí)細(xì)絲狀物體m的受力分析如圖4所示，其中f為絲狀物體與壓板接觸面的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式可得：

f＝μn(2)

其中μ為動(dòng)摩擦系數(shù)，它只與細(xì)絲狀涂層物體表面的涂層和壓板接觸面材料相關(guān)，其值可由“材料摩擦系數(shù)表”查得。

由于彈簧被壓縮了δx，且有兩個(gè)彈簧共同作用，考慮到壓板自身質(zhì)量m，故絲狀物體所受的壓力n為：

n＝2kδx+mg(3)

其中，k為彈簧的已知彈性系數(shù)。

故

f＝μ(2knp+mg)(4)

由此可看，細(xì)絲狀涂層物體受到的滑動(dòng)摩擦力f只與滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ、彈簧壓縮量δx、彈簧的彈性系數(shù)k、壓板質(zhì)量m相關(guān)。其中，滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ只與接觸面材料相關(guān)，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，兩者材料不變，故滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ也為定值，其值可由“材料摩擦系數(shù)表”查得，彈簧壓縮量δx可根據(jù)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n和螺距p得知，彈簧的彈性系數(shù)k和壓板質(zhì)量m已知，因此細(xì)絲狀涂層物體受到的滑動(dòng)摩擦力f已知。

圖4細(xì)絲狀物體的受力分析圖，在細(xì)絲狀涂層結(jié)合力測(cè)試中，改變螺母位置，就可以改變涂層物體表面的摩擦力大小。當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺母一定位置時(shí)，細(xì)絲狀物體表面涂層開(kāi)始脫落，記下此時(shí)螺母旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，根據(jù)其它已知參數(shù)，就可以判斷涂層的最大結(jié)合力，見(jiàn)公式(4)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。