[发明专利]一种涂层样品阵列耐磨性快速评价方法及其装置

说明书

本发明公开了一种涂层样品阵列耐磨性快速评价方法及其装置，它首先基体上制备阵列式涂层，样品涂层初磨后，按照相同的磨损参数对初磨后的样品涂层进行快速磨损试验，磨损完毕，将磨损后的涂层样品阵列通过光学三维形貌仪获取涂层表面形貌信息，并通过CCD探测器转换成数字化的强度信息，传输给计算机并通过专用3D图像分析软件计算磨损体积，根据各样品阵点在相同条件下和相同时间内的磨损体积损失量来评价样品各阵点位置涂层的耐磨性，并筛选出性能最优的涂层材料。本发明克服了传统的单样品磨损试验机因样品制备、更换、安装等过程带来的人为因素的影响，并提高了磨损性能检测的效率。

技术领域

本发明涉及材料领域的涂层耐磨性性能检测，尤其是一种涂层样品阵列耐磨性的快速检测装置和价方法，用于高效率、同参数检测、评价涂层样品阵列的耐磨性能。

背景技术：

在新型耐磨材料及涂层的开发中，影响耐磨性的因素众多，涂层中陶瓷相种类、含量、尺度、分布、形态等对涂层耐磨蚀性能有重要的影响。合理设计涂层组元、结构、陶瓷相含量、尺度、在涂层中的分布特征等因素，并通过大量摩擦磨损实验验证，比较，才能实现涂层性能的优化。采用相同的实验条件进行不同样品的摩擦磨损实验，然后比较磨损结果，是评价材料耐磨性的有效和常用方法。目前，检测涂层耐磨性的方法和检测设备有很多种，如各种球-盘结构或是销-盘结构的摩擦磨损试验机，但多为单件检测，在设定实验条件下进行长时间的磨损实验，然后通过计算磨损失重或磨损体积的变化衡量耐磨性的好坏。这些实验方法工作量大，并且一次只能表征一个样品，用于涂层耐磨性的优化效率较低，并且由于磨损实验及测量时人为因素的影响，也难以保证测量条件的完全一致性。

中国专利申请号201310185920.0公开了一种转盘式多样品同步摩擦磨损试验装置，可以同时检测多个样品，在原理上仍然是采用销-盘式结构，需要将样品加工加工成标准的扇形结构，然后将多个扇形结构的样品再拼接成一个整体圆放置在转盘上进行检测，虽然检测效率相对较高，但是还是存在以下缺陷：一是由于需要将样品拼接成转盘式，这在一定程度上限制了样品的数量，无法实现大批量涂层的快速检测，需要一批批检测，效率低；二是需要事先将制备好的涂层切割成扇形，这样无疑对操作工提出了更高的要求，工序复杂，并且在对样品进行切割时是一个个进行的，切割过程中对样品造成了破坏，更重要的是破坏程度不同，导致检测结果误差大，没有可取性。

目前位移调节机构被广泛用于自动控制中，一般都包括滑块、驱动电机和导轨，滑块经驱动电机与导轨滑动连接，比如中国专利申请号201810067506.2公开的一种全自动植发机，中国专利申请号201120476610.0公开了的一种二维智能运动平台等等，其中的位移调节机构便是利用这个原理实现的。

发明内容

为了对多涂层进行快速准确检测和评价，本发明提供一种涂层样品阵列耐磨性快速检测评价方法，该方法在相同的实验条件下进行样品阵列的磨损实验，然后采用光学探头提取样品磨损后的表面形貌特征，计算体积损失量，用体积损失量评价、对比各阵点位置涂层样品的耐磨性，实现涂层耐磨性能的快速优化。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种涂层样品阵列耐磨性快速评价方法，其特征在于：步骤如下：

第一步：制备涂层样品阵列

在基体上制备阵列式涂层，所谓的阵列式，就是将基体的长度设为X方向，基体的宽度设为Y方向，然后在基体上分别沿X方向和Y方向间距设置多个涂层，其中，Y方向为列，X方向为行，沿着X和Y方向，每个阵点位置涂层样品在成分、或陶瓷相尺度、或陶瓷相含量因素上按照设计要求成梯度变化。如考察成分和陶瓷相尺度对涂层耐磨性的影响，可分别令成分沿X方向变化，陶瓷相尺度沿着Y方向变化，设计出含有N个阵点的样品阵列；

第二步：磨损前的准备

样品制备好之后，为保证各阵点位置样品磨损实验初始条件的一致性，在小型平面磨床上磨削样品阵列表面，使得各阵点样品表面的粗糙度和平整度均保持一致。