本发明是一种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,本方法通过机械装置实现在金属有机涂层样品上连续加载和施加预应变,并通过原始标定和显微观察的方法测量应变量的大小,然后将施加不同应变水平的金属有机涂层样品放入加速老化试验箱或自然环境中进行环境试验,最终,通过金属有机涂层防护性能的检测来评价涂层应变和老化因素共同作用。该试验方法适用于模拟涂层服役过程中遭受各类应力或应变的情况,为研究涂层在受载或变形条件下的环境耐老化性能提供了试验手段。
1.一种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,其特征在于:该方法的步骤是:(1)金属有机涂层样品的制备制备两端有孔(3)、便于弯曲的窄条形金属有机涂层样品(2),并在金属有机涂层样品(2)的中心刻画沿长度方向的原始标注线(5),原始标注线(5)的长度不超过1mm;(2)在金属有机涂层样品(2)上施加预应变
2.1通过三点弯曲法对窄条形金属有机涂层样品(2)进行预弯曲,使之形成一个弓形;
2.2然后将金属有机涂层样品(2)放置在一个夹具上,该夹具将金属有机涂层样品(2)保持成之前形成的弓形,同时可以连续调节弓形金属有机涂层样品(2)跨度的尺寸;所述夹具包括螺纹杆(6)、固定夹块(8)、活动夹块(7)和螺帽(9),在螺帽(9)、固定夹块(8)、金属有机涂层样品(2)两端的孔(3)和活动夹块(7)之间穿过螺纹杆(6),金属有机涂层样品(2)的两端抵在固定夹块(8)和活动夹块(7)之间,活动夹块(7)能够沿固定夹块(8)的伸出臂(10)在水平方向上滑动,通过连续调节螺纹杆(6)的螺帽(9)来控制弓形金属有机涂层样品(2)的跨度的尺寸;(3)用读数显微镜(11)观察并测量原始标注线(5)在金属有机涂层样品(2)表面沿长度方向的变化值;(4)将制作完成的预应变金属有机涂层样品(2)和夹具整体放入环境试验设备,根据研究者的需要选择盐雾试验、周期浸润试验、太阳辐射试验、湿热交变试验实验室试验方法来考核施加不同应变水平后金属有机涂层的防护性能,将施加不同应变水平后的预应变金属有机涂层样品(2)和夹具整体直接投放到自然大气环境中进行暴露试验。技术领域
本发明是一种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,属于金属有机涂层环境试验技术领域。
背景技术
对金属材料来说,有机涂层是最有效的实施防护的手段之一,但是有机涂层与其被保护的金属构成的涂层体系在实际服役过程中,不可避免地会遭受力学因素的作用。这些力学因素可能由于涂层内部因素引起,如有机涂层的固化收缩;也可能来源于外部服役环境,如服役环境中温湿度引起的变形、和受力条件等。实际工程经验表明:力学因素与环境因素叠加时,有机涂层的失效过程往往变得更加明显,成为整个有机涂层体系的薄弱环节。因此,不少研究者在评价涂层性能的环境试验研究中引入了力学因素,以此来模拟涂层体系服役过程中的受力和变形情况。目前在对金属有机涂层表面施加应力和应变的试验方法中,主要借鉴的仍然是金属材料的加载试验方法,如ASTMxa0G30的U形弯曲试样应力加载方法、ASTMxa0G49和ASTMxa0G39的预加载荷试样制备方法等。但是,由于这些试验方法主要适用于金属材料,对金属表面有机涂层的连续加载控制并不可靠,不少研究甚至直接采用金属的加载指标来作为涂层的加载指标,缺乏对金属有机涂层实际受力和变形的测量方法。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,其目的是为定量分析和评价金属有机涂层经受应力和应变作用后的环境老化试验提供样品。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:该种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,其特征在于:该方法的步骤是:(1)金属有机涂层样品的制备制备两端有孔(3)、便于弯曲的窄条形金属有机涂层样品(2),并在金属有机涂层样品(2)的中心刻画沿长度方向的原始标注线(5),原始标注线(5)的长度不超过1mm;(2)在金属有机涂层样品(2)上施加预应变2.1通过三点弯曲法对窄条形金属有机涂层样品(2)进行预弯曲,使之形成一个弓形;2.2然后将金属有机涂层样品(2)放置在一个夹具上,该夹具将金属有机涂层样品(2)保持成之前形成的弓形,同时可以连续调节弓形金属有机涂层样品(2)跨度的尺寸;(3)用读数显微镜(11)观察并测量原始标注线(5)在金属有机涂层样品(2)表面沿长度方向的变化值。保持金属有机涂层样品(2)成弓形的夹具包括螺纹杆(6)、固定夹块(8)、活动夹块(7)和螺帽(9),在螺帽(9)、固定夹块(8)、金属有机涂层样品(2)两端的孔(3)和活动夹块(7)之间穿过螺纹杆(6),金属有机涂层样品(2)的两端抵在固定夹块(8)和活动夹块(7)之间,活动夹块(7)可以沿固定夹块(8)的伸出臂(10)在水平方向上滑动,通过连续调节螺纹杆(6)的螺帽(9)来控制弓形金属有机涂层样品(2)的跨度的尺寸。本发明通过在金属涂层试样表面上施加不同水平的涂层应变,以此模拟涂层体系所遭受的力学因素作用,并通过测量定量地确定金属有机涂层样品的表面应变的大小,使金属有机涂层样品在环境试验中的条件与实际服役环境更为接近,得到更为准确的环境适应性评价结果。
附图说明
图1为本发明所述金属有机涂层样品的形状示意图图2为图1的俯视图图3为本发明所述金属有机涂层样品的三点预弯曲的示意图图4为本发明所述金属有机涂层样品安装在夹具上的结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述:参见附图1~4所示,一种金属有机涂层环境试验中样品预应变的方法,其特征在于:该方法的步骤是:(1)金属有机涂层样品的制备制备两端有孔3、便于弯曲的窄条形金属有机涂层样品2,样品2的试片长度为150~200mm,宽度为15~20mm,厚度为1.5~2mm,并在金属有机涂层样品2的中心刻画沿长度方向的原始标注线5,原始标注线5的长度不超过1mm;(2)在金属有机涂层样品2上施加预应变2.1通过三点弯曲法对窄条形金属有机涂层样品2进行预弯曲,使之形成一个弓形,附图3为利用三点弯曲法对金属有机涂层样品施加预弯曲的示意图,图中,1为半圆柱形压头,虚线示意的2为被预弯曲后的试样,4为半圆柱形支撑,要求半圆柱形压头半径R为20毫米,跨厚比l/H为40,压头下降的距离为30毫米;2.2然后将金属有机涂层样品2放置在一个夹具上,夹具要求采用的材料强度高、刚性好、不易腐蚀或老化,该夹具将金属有机涂层样品2保持成之前形成的弓形,同时可以连续调节弓形金属有机涂层样品2跨度的尺寸;(3)用读数显微镜11观察并测量原始标注线5在金属有机涂层样品2表面沿长度方向的长度和长度的变化值。用变化值计算单位伸长量,以单位伸长量作为金属有机涂层样品2表面涂层的应变,读数显微镜的测量精度要求达到0.001毫米。保持金属有机涂层样品2成弓形的夹具包括螺纹杆6、固定夹块8、活动夹块7和螺帽9,在螺帽9、固定夹块8、金属有机涂层样品2两端的孔3和活动夹块7之间穿过螺纹杆6,金属有机涂层样品2的两端抵在固定夹块8和活动夹块7之间,使成弓形的金属有机涂层样品2形变不能恢复,活动夹块7可以沿固定夹块8的伸出臂10在水平方向上滑动,通过连续调节螺纹杆6的螺帽9来控制弓形金属有机涂层样品2的跨度的尺寸。将制作完成的预应变金属有机涂层样品2和夹具整体放入环境试验设备,根据研究者的需要选择盐雾试验、周期浸润试验、太阳辐射试验、湿热交变试验等实验室试验方法来考核施加不同应变水平后金属有机涂层的防护性能。也可以将施加不同应变水平后的预应变金属有机涂层样品2和夹具整体直接投放到自然大气环境中进行暴露试验。试验后,可以根据研究者的需要选择失光、变色、生锈、起泡、长霉、泛金、开裂、脱落等指标进行外观评价,也可以通过其他理化性能检测来评估金属有机涂层的其他性能变化。本发明与现有技术相比,可以定量地控制金属有机涂层样品表面的涂层应变,使金属有机涂层样品在环境试验中的条件与实际服役环境更为接近,得到更为准确的环境适应性评价结果。