[发明专利]一种涂层大气环境-摩擦载荷耦合试验方法

说明书

本发明公开了一种涂层大气环境‑摩擦载荷耦合试验方法，包括下列步骤，依次进行户外大气自然环境摩擦磨损试验、户外大气自然环境试验，并进行循环试验。该发明真实反映了运动部件涂层服役过程遭受的户外大气自然环境腐蚀与摩擦磨损耦合效应，能真实表征涂层户外大气自然环境中耐腐蚀磨损性能，试验更加贴近运动部件实际使用情况，可用于快速评估运动部件涂层户外大气自然环境中耐腐蚀磨损能力。

技术领域

本发明涉及一种涂层大气环境-摩擦载荷耦合试验方法，属于环境试验技术领域。

背景技术

腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象。涂层在大气环境和磨损的共同作用下，破损速度远远超过腐蚀和磨损单独作用时材料损耗速度的迭加，而大量的回转体或相对运动部件表面涂层在户外设备/装置工作时，不仅承受腐蚀介质的侵蚀、冷热交替和太阳辐射，还存在构件间的摩擦，也即腐蚀和摩擦载荷的耦合作用，这种耦合作用会加速涂层的磨损，进而使涂层丧失对基体材料的保护作用，造成设备/装置工作故障或损坏。

对于涂层的腐蚀磨损试验和评价主要是依托带腐蚀试验箱的磨损试验机开展，如中国专利CN110320124A公开了一种往复式腐蚀微动磨损试验机，采用盐雾试验箱和磨损试验机的组合可开展盐雾环境下涂层的微动磨损性能研究，CN110006818A公开了一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，该装置由传动系统、腐蚀系统和摩擦磨损系统三个部分组成，利用电化学的原理和技术，通过测试腐蚀电流密度表征金属涂层在不同液体介质中的摩擦磨损特性，这些方法仅能模拟单一介质的腐蚀磨损作用，无法模拟温度交替、光照辐射等环境作用，难以真实地评价大气环境中涂层的磨损性能。此外，中国专利CN104237038A公开了一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备及试验方法，可实现涂层在真实湿热海洋大气环境中的耐腐蚀磨损性能测试，但该专利针对涂层如何设计试验条件、如何评价等未作详细规定。

建立涂层大气环境-摩擦载荷耦合试验方法，进而开展涂层在真实大气环境中的摩擦磨损性能研究，可指导设备/装置的表面涂层选择，提高设备/装置的环境适应性和可靠性。

发明内容

针对上述现有技术中的情形，本发明提出一种涂层大气环境-摩擦载荷耦合试验方法，该试验在户外大气环境中开展摩擦磨损试验，真实反映了涂层服役过程遭受的腐蚀磨损工况，达到准确评估涂层环境适应性的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种涂层大气环境-摩擦载荷耦合试验方法，其包括如下步骤：

S1、选取试验面具有涂层样品的试验件，对涂层样品四周进行封边；

S2、户外大气自然环境摩擦磨损和户外大气自然环境交替循环试验，每天以摩擦磨损载荷为45N、摩擦磨损转速50r/min对试验件上午加载磨损1min、下午加载磨损1min、其余时间进行户外大气自然环境试验，试验周期5～45天，试验循环过程中如涂层失效则结束摩擦磨损试验；

S3、记录每周期试验件的质量损失，以试验件的质量损失随试验时间变化关系，作为评价涂层大气环境-摩擦载荷耦合的环境效应作用能力。

进一步的，还包括步骤有，

S4、记录试验件表面形貌的三维视频，评判涂层的破坏形式。

其中，所述S2步骤包括有S2-1或S2-2，其中：

S2-1、考核大气环境-摩擦载荷耦合作用对涂层面漆的影响，则试验过程中以涂层露出底漆判断涂层失效，结束摩擦磨损试验；

S2-2、考核大气环境-摩擦载荷耦合作用对涂层体系的影响，则试验过程中以涂层露出基材判断涂层失效，结束摩擦磨损试验。

S1步骤中的试验面反面具有涂层样品，并选用耐候性好的面漆对涂层样品四周进行封边。