[实用新型]测量薄膜摩擦学性能的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量薄膜摩擦学性能的装置，用来评价薄膜的摩擦系数，薄膜在一定载荷的使用寿命，以及薄膜与基底材料的结合强度的装置。

背景技术

目前，公知的评价薄膜摩擦学性能的装置其实质都是栓(球)盘式摩擦磨损试验，也就是样品的对偶其接触部分为一定曲率半径的半球形或圆柱形，试样固定在做旋转运动或往复运动的平台，其载荷在几克力至几十公斤力范围内。申请号200420066416的往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，申请号03227041的液压千斤顶式润滑磨损试验机，这种实验装置无法评价极薄厚度薄膜，因为薄膜在初始摩擦时即破裂失效。为了使用更低的载荷，现在可以用原子力显微镜如申请号为200410094054的基于角度测量的原子力显微镜测量装置，载荷可以控制在纳牛-微牛之间，但这种实验复杂，针尖样品昂贵且易损坏，摩擦力与载荷校正困难且不精确。以上试验装置的共同特征是上下试样在实验中一直保持接触状态。

发明内容

为了克服现有实验装置不能很好地评价薄膜特别是超薄薄膜的使用寿命，本实用新型提供一种试验装置，该装置不仅可以评价薄膜摩擦学寿命，而且可以评价和测量其摩擦糸数，以及测量薄膜与基底的结合强度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

测量薄膜摩擦学性能的装置，由小角度倾斜台，往复运动装置，摩擦力和载荷测量装置，以及精密定位装置构成。根据薄膜的物理化学性能，厚度与基底的结合强度等机械力学特征，选定一个或几个适当的倾斜角度，通过精确定位的往复运动，可以在样品表面施加由零至某一设定值逐渐增加的接触载荷和摩擦力，经过一定周次的往复运动，样品的摩擦系数增加到某一特征值，表明薄膜已经破坏失效，从而可以定量评价薄膜的摩擦学性能和寿命。同时该装置可以测量薄膜的常规摩擦学性能如在不同载荷和速度条件下的摩擦系数。

试样平台设计为可以随时调节倾斜角度的具有很低倾斜角度(0.001°～5.000°)的具有很高角度分辨率的平台，其上固定一个可以做往复运动的平台，同时利用精密定位装置精确控制平台运动的精度。实验中由于上下样品在初始时不接触，经过一定时间后上样品与下样品接触，由于采用低的倾斜角度，其载荷由小到大变化而且可以控制的非常精确，且由于运动平台定位控制保证了最大载荷在不同往复过程中的精确性。摩擦力，载荷可以由安装在悬臂梁装置上的应变片测定，也可以用激光测量悬臂梁位移来测定。

一种测量薄膜摩擦学性能的装置，其特征在于：该装置由工作平台、小角度倾斜台、精密定位装置、滑块、薄膜样品、球形或圆柱形样品、悬臂梁以及滑块驱动装置构成；工作平台与小角度倾斜台形成的倾斜角度为0.001°～5.000°。

以上所述的装置，薄膜样品位于小角度倾斜台上，根据精密定位装置，控制滑滑块驱动装置的往复运动，其载荷由零到某一设定值可以精确控制。

以上所述的装置，根据薄膜的厚度与强度可以选择适当的样品倾斜角度值。

以上所述的装置，往复运动由精密定位装置控制，保证载荷的精确性。

以上所述的装置，薄膜样品-5可以是硬质，也可以是软质的，也可以是润滑膜。

本实用新型可以测量薄膜的摩擦学寿命，也可以测量薄膜摩擦系数，薄膜与基体的结合强度。

附图说明

图1是测量薄膜摩擦学性能的装置的示意图。

工作平台-1

小角度倾斜台-2

精密定位装置-3

滑块-4

薄膜样品-5

球形或圆柱形样品-6

悬臂梁-7

滑块驱动装置-8

具体实施方式

在图1中，水平放置的工作平台(1)支撑可以做角度调节的小角度倾斜台(2)，样品(5)固定在做往复运动的滑块(4)上，滑块(4)由滑块驱动装置(8)驱动，且由精密定位装置(3)通过计算机精确定位，球形或圆柱形样品(6)的垂直位置通过调节悬臂梁(7)的高低来决定，在接触后载荷的大小由悬臂梁(7)的位置和它的弹性决定。当摩擦系数在若干次往复接触摩擦后明显升高则表明薄膜已经破损。