[发明专利]一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测领域，尤其是一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测方法及装置。

背景技术

粘结结构是两种不同的物质或材料直接压接或粘接在一起形成的固体结构。目前，薄层粘结结构广泛应用于化工、航空、航天及食品等各领域。但在其制造和使用过程中常常会出现气孔、脱粘、分层损伤等缺陷，这些缺陷的存在不仅引起结构强度和刚度降低，而且在外力作用下，结构将出现力学性能劣化并可能导致结构整体失效。

工程中广泛应用的涂层材料是指用容易流动的液体物质，湿润基体表面，在胶粘过程中发生固化，加涂(镀)在基材表面的薄层物质。它可以提高和改善原有材料的性能，也可以赋予基体新的功能。在涂层与基体的界面接合处易存在或萌生裂纹、孔洞和气泡等缺陷，这些界面缺陷往往是导致涂层材料在使用过程中的动、静态破坏的主要原因。

金属-电介质薄层粘结或涂层结构中，有一种材料是绝缘的电介质，另一种材料是导电的金属，金属通常是基材，较厚，电介质通常是薄层，如金属的防锈漆等。

因此，对金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面质量（即有无缺陷）的检测是工程应用中亟待解决的问题，但到目前为止，对于检测金属-电介质薄层结构或涂层的界面缺陷的检测却尚未成功。困难在于：金属-电介质的涂层和薄层都极薄，常规回波损探方法无法使接收到的波信号在时域上分离，导致常规探伤方法失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测方法及装置，可以解决薄层结构或涂层的界面缺陷检测困难的问题，检测的可靠性较高，且不会影响或损坏试品的电气及机械性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测方法，该方法为：在待测试品两侧施加一定的电场，待测试品上有缺陷的地方将率先出现局部放电现象，通过监测放电信号，可以判断待测试品是否存在缺陷，并进行缺陷定位。

本发明的原理为：金属-电介质薄层结构或涂层的界面中，往往有一种材料是电介质，因此，在这种待测试品两侧施加一定的高电压，就会通过试品在电极两端形成一定的电场。

该方法包括以下步骤：

1）将待测试品放置于固定电极形成的基础平台上，移动电极可在待测试品上移动；

2）通过在待测试品两侧施加一定的高电压的方式向待测试品两侧施加一定的电场；

3）调节电压以改变电场的大小，使得在待测试品的大部分位置都无法探测到放电信号；

4）沿待测试品的X、Y方向分别移动移动电极，当移动电极到达某位置时，监测到局部放电信号，说明移动电极所在处存在着缺陷，此时应暂停移动移动电极，记录缺陷位置，

即可判断待测试品是否存在缺陷，并进行缺陷定位。

步骤3）中还可通过微移移动电极，从局放信号的有无，判断缺陷的大小及形状；若移动移动电极直至遍历整个待测试品，没有局放信号，则说明待测试品1无缺陷。

步骤2）中施加的高电压范围为220V～10kV可调，所加的实际电压值根据薄层的厚度查表决定。

     步骤1）中，当固定电极为高压电极时，移动电极为接地电极；当固定电极为接地电极时，移动电极为高压电极。

     一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测装置，包括带可调高压发生器的高压电极，待测试品的金属面紧贴高压电极，局放监测系统与高压电极电气相连，从高压侧探测缺陷放电信号，接地电极紧贴于待测试品的非金属面。

三自由度机械手与高压电极或接地电极或待测试品相配合，推动高压电极或接地电极或待测试品移动。

本发明技术方案与现有高频回波检测技术的根本区别为：现有回波检测技术，无论哪种方法，都是利用反射波的不同到达时间来探伤，当结构和涂层很薄的时候，无法分辨出缺陷和试品正常部分的回波时间差，因此很难探测出有没有缺陷。本专利申请保护的电场法，从根本上不采用回波的原理，而是实时监测施加电场后的局部放电信号，无论缺陷的大小，只要缺陷内存在气隙，都可以监测到放电信号，检测的可靠性较高。

本发明提供的一种金属-电介质薄层粘结或涂层结构的界面缺陷检测方法及装置，可以解决薄层结构或涂层的界面缺陷检测困难的问题，检测的可靠性较高，且不会影响或损坏试品的电气及机械性能；检测的是缺陷内气体放电，气体越稀薄（气压越低），缺陷越小，放电的起始电压越低，检测的灵敏度就越高，非常适合于检测细微缺陷。