阅读说明：本技术 一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置及测试方法 (Coating uniformity testing device and method based on liquid drop motion track ) 是由 朱宇帆 张振亚 张一获 周继彪 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置及测试方法,特点是包括用于提供恒温恒湿环境的矩形外壳、用于夹持试样的水平夹持器、激光发射器和用于记录液滴运动轨迹的摄像机,水平夹持器固定在矩形外壳的内壁,激光发射器位于水平夹持器的上方且摄像机位于水平夹持器的下方,试样位于激光发射器和摄像机之间,激光发射器的线状激光垂直照射在试样表面,其测试过程中在试样表面激光照射线的起始位置滴一滴水滴,液滴在自身重力的作用下向下运动,通过摄像机记录液滴下落的轨迹,若液滴轨迹发生偏移,说明试样涂层厚度不均匀,若液滴轨迹与基准线重合,说明该测试区域试样涂层厚度均匀,优点是简单、高效、使用范围广。(The invention discloses a coating uniformity testing device and a testing method based on a liquid drop movement track, which are characterized by comprising a rectangular shell for providing a constant temperature and humidity environment, a horizontal clamp holder for clamping a sample, a laser emitter and a camera for recording the liquid drop movement track, wherein the horizontal clamp holder is fixed on the inner wall of the rectangular shell, the laser emitter is positioned above the horizontal clamp holder, the camera is positioned below the horizontal clamp holder, the sample is positioned between the laser emitter and the camera, linear laser of the laser emitter vertically irradiates the surface of the sample, a liquid drop drops at the initial position of laser irradiation rays on the surface of the sample in the testing process, the liquid drop moves downwards under the action of self gravity, the falling track of the liquid drop is recorded through the camera, if the track of the liquid drop deviates, the thickness of the coating of the sample is not uniform, if the track of the liquid, the thickness of the sample coating in the test area is uniform, and the advantages of simplicity, high efficiency and wide application range are achieved.)

一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种涂层均匀性测试装置，尤其是涉及一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置及测试方法。

背景技术

暴露在大气环境中的物体会遭受各种腐蚀因素的侵蚀，例如在工程中起到至关重要作用的钢结构容易受到氧气腐蚀而失效，为此需要在其外表涂覆一层保护涂层。还有一些结构需要具有一些特殊性质，例如防火、隐身、隔热等，这就需要在其表面施加一层特种涂层材料。此外，涂层还具有装饰作用，可以充分改变基底的外观，赋予其绚丽灿烂的色彩、不同的光泽、丰富的质感。虽然涂层具有防护，绝缘，装饰等特性，但这往往需要涂料均匀涂覆在基底表面才能充分发挥涂层的作用。然而，由于涂覆方式、涂料性质、基底性质等因素的影响，涂层的厚度常出现不均匀的现象，从而影响涂层效果。因此，急需开发一种可以简单、高效、使用范围广的涂层均匀性测试装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效、使用范围广的基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置及测试方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置，包括用于提供恒温恒湿环境的矩形外壳、用于夹持试样的水平夹持器、激光发射器和用于记录液滴运动轨迹的摄像机，所述的水平夹持器位于所述的矩形外壳内且固定在所述的矩形外壳的内壁，所述的激光发射器位于所述的水平夹持器的上方且所述的摄像机位于所述的水平夹持器的下方，所述的试样位于所述的激光发射器和所述的摄像机之间，所述的激光发射器的线状激光垂直照射在所述的试样表面。

一种利用上述测试装置的基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试方法，包括以下步骤：

（1）将试样上端用水平夹持器夹住，调整试样位置使其表面中心线完全垂直于水平面；

（2）将激光发生器发射出线状激光，垂直照射在试样表面，作为液滴移动轨迹的参照基准；

（3）在试样表面激光照射线的起始位置滴一滴水滴，液滴在自身重力的作用下向下运动；当试样表面的涂层厚度不均匀时，由于涂层的杨氏模量比基底低，即涂层软而基底硬，软涂层的厚度差异会使得液滴两侧的表观接触角不同，在涂层厚的区域液滴的接触角小，即该区域更加亲水，使得水滴在下落过程中会向涂层厚的地方移动；

（4）通过摄像机记录液滴下落的轨迹，若液滴轨迹发生偏移，说明试样涂层厚度不均匀，并且液滴偏移的区域涂层厚度大，若液滴轨迹与激光发生器发射出的线状激光重合，说明该测试区域试样涂层厚度均匀，然后通过将试样水平移动进一步对该涂层的其它区域进行均匀性测试；

（5）将试样旋转90°，将试样上端再次用水平夹持器夹住，调整试样位置使其表面中心线完全垂直于水平面，重复上述步骤（2）-（4）测量试样该表面涂层另一相垂直方向的均匀性；

（6）若试样存在多个表面，重复步骤（1）-（5）测量该试样其余表面的涂层均匀性，若试样各个面的涂层均具有均匀性，则试样整体具有均匀性涂层，否则试样具有不均匀性涂层。

与现有技术相比，本发明的优点在于

1、本发明主要利用基底杨氏模量的梯度差异影响液滴运动的轨迹，通过观察液滴轨迹的变化来测试涂层均匀性，使得该装置具有高效、便捷、操作简便的特点。

2、本发明在测量过程中，液滴的移动依靠的是液滴自身的重力，没有依靠电路等设备，因此具有安全、价格低廉、皮实耐用的特点。

3、本发明中没有一般涂层测厚仪的复杂的磁力感应装置，而是依靠摄像机拍摄结果直接判断，因此具有制备方便、适用范围广的特点。

综上所述，本装置具有高效、便捷、安全、适用范围广、价格低廉、制备方便，皮实耐用的特点，从某种意义上脱离了传统的涂层均匀性测量装置，较之于现有的多数设计的涂层测量装置，将具有更加广泛的应用空间。

附图说明

图1为本发明一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置的结构示意图；

图2为将图1中试样旋转90°后的测试装置结构示意图，其中各标注如下：1-矩形外壳，2-水平夹持器，3-激光发射器，4-试样，5-摄像机；

图3为本发明的液滴运动原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例

一种基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置，如图1所示，包括用于提供恒温恒湿环境的矩形外壳1、用于夹持试样4的水平夹持器2、激光发射器3和用于记录液滴运动轨迹的摄像机5，水平夹持器2位于矩形外壳1内且固定在矩形外壳1的内壁，激光发射器3位于水平夹持器2的上方且摄像机5位于水平夹持器2的下方，试样4位于激光发射器3和摄像机5之间，激光发射器3的线状激光垂直照射在试样4表面。

利用上述基于液滴运动轨迹的涂层均匀性测试装置对涂层均匀性进行测试的方法包括以下步骤：

（1）如图1所示，将试样4上端用水平夹持器2夹住，调整试样4位置使其表面中心线完全垂直于水平面；

（2）将激光发生器发射出线状激光，垂直照射在试样4表面，作为液滴移动轨迹的参照基准；

（3）在试样4表面激光照射线的起始位置滴一滴水滴，液滴在自身重力的作用下向下运动；当试样4表面的涂层厚度不均匀时，由于涂层的杨氏模量比基底低，即涂层软而基底硬，软涂层的厚度差异会使得液滴两侧的表观接触角不同，在涂层厚的区域液滴的接触角小，即该区域更加亲水，使得水滴在下落过程中会向涂层厚的地方移动，如图3所示；

（4）通过摄像机5记录液滴下落的轨迹，若液滴轨迹发生偏移，说明试样4涂层厚度不均匀，并且液滴偏移的区域涂层厚度大，若液滴轨迹与激光发生器发射出的线状激光重合，说明该测试区域试样4涂层厚度均匀，然后通过将试样4水平移动进一步对该涂层的其它区域进行均匀性测试；

（5）如图2所示，将试样4旋转90°，将试样4上端再次用水平夹持器2夹住，调整试样4位置使其表面中心线完全垂直于水平面，重复上述步骤（2）-（4）测量试样4该表面涂层另一相垂直方向的均匀性；

（6）若试样4存在多个表面，重复步骤（1）-（5）测量该试样4其余表面的涂层均匀性，若试样4各个面的涂层均具有均匀性，则试样4整体具有均匀性涂层，否则试样4具有不均匀性涂层。

上述矩形外壳1可以选用聚氯乙烯（PVC）材料制成的壳体，水平夹持器2的夹头可以采用艾力品牌的AJJ-01钳口夹具，也可以是市面上能购买到只要能夹持住试样4的均可；激光发射器3型号可以选用Anford安福德品牌的一字红光635nm激光器定位灯红外线镭射发射器；摄像机5型号可以选用魔客仕USB3.0高清4K摄像头。摄像机5可以在线状激光下连续拍照获取清晰的照片，从而获取液滴移动过程中每一时刻的位置。

上述测试装置和测试方法适用于圆柱状试样的圆弧面和长方体试样的各个平面以及正方体试样的各个平面，不适用于球形试样等。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。