專利名稱：寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與薄膜相關(guān)，特別是一種寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
薄膜附著力是在不使薄膜破損和變形的情況下以準(zhǔn)靜態(tài)力將薄膜剝落下來(lái)所需要的最大力，是表征薄膜與基底附著狀態(tài)的物理量，與薄膜的耐久性、耐磨性及機(jī)械穩(wěn)定性緊密相關(guān)，薄膜與基底間附著力的大小在很大程度上決定了薄膜應(yīng)用的可能性和可靠性，因此對(duì)薄膜附著力的測(cè)試是薄膜技術(shù)研究的一個(gè)重要方面。迄今為止由于對(duì)薄膜與基底間的界面了解還不夠深入，因此也沒(méi)有一種通用的測(cè)量技術(shù)，目前比較普遍采用的方法有劃痕法、引拉法、剝離法、推倒法等等，在眾多的方法中直接引拉法是最直接的一種薄膜附著力測(cè)量方法，就是在薄膜上粘結(jié)一個(gè)柱狀體的拉桿，在拉桿上施加一個(gè)垂直于膜面的力，測(cè)量拉掉薄膜的力為附著力。現(xiàn)存的基于相同原理的引拉有帶試法，就是將具有粘著性的膠帶粘貼在薄膜表面，當(dāng)揭下該膠帶時(shí)，觀察薄膜是仍舊滯留在基底上還是被粘貼于膠帶上，從而弄清楚薄膜相對(duì)基底的附著強(qiáng)度，此法雖然極其簡(jiǎn)單，但只是半定量的試驗(yàn)，只能給出附著力的粗略數(shù)值。還有一種直接用彈簧拉粘在膜上的小圓盤，使膜從基底剝落，通過(guò)測(cè)量剝落時(shí)所需力的大小來(lái)確定附著應(yīng)力，此種方法雖能定量，但測(cè)量范圍受到彈簧的量程以及連接件強(qiáng)度的限制。另外還有拉拔式附著力測(cè)量?jī)x，是通過(guò)力電傳感器和計(jì)算機(jī)信號(hào)采集等現(xiàn)代手段進(jìn)行測(cè)量的，這樣的儀器不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，而且價(jià)格昂貴，很難普遍推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種寬量程直接引拉法薄膜附著力的測(cè)量裝置，該裝置具有量程寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
本發(fā)明的解決方案如下一種寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置，該裝置由杠桿、固定小柱、測(cè)量小柱、壓蓋、立柱、橫梁、螺桿、螺母和彈簧組成并固定在一平臺(tái)上，所述的杠桿上有一中槽孔，以該中槽孔為界，一端設(shè)有端面槽口，另一端有彈簧掛設(shè)機(jī)構(gòu)，供所述的彈簧的下端掛設(shè)，所述的端面槽口和中槽孔分別用于與固定小柱和測(cè)量小柱的上端固定連接，所述的固定小柱下端固定在平臺(tái)上，所述的測(cè)量小柱下端柱體可以在壓蓋的中心孔中自由上下滑動(dòng)，所述的壓蓋通過(guò)兩邊的定位孔用螺釘固定在平臺(tái)上，該壓蓋的中間空腔的體積能容納待測(cè)膜片，所述的兩立柱的下端與平臺(tái)連接，上端與橫梁的兩端連接，該橫梁的中間通孔與螺桿的橫截面均為 形，所述的螺母與所述的螺桿相匹配，且具有長(zhǎng)手柄，在所述的螺母上表面的螺孔四周有均分的刻度，所述的螺母在長(zhǎng)手柄的驅(qū)動(dòng)下，所述的螺桿可在中間通孔中無(wú)障礙地上下運(yùn)動(dòng)，該螺桿的豎直切面上設(shè)有標(biāo)尺，在螺桿下端垂直豎直切面位置設(shè)有圓孔，用以鉤掛所述的彈簧。
所述的平臺(tái)具有很多對(duì)稱螺孔供所述的固定小柱、壓蓋和立柱固定。
所述的杠桿的側(cè)面設(shè)有標(biāo)尺，所述的彈簧掛設(shè)機(jī)構(gòu)為沿所述的杠桿中軸線的間隔分布的一定數(shù)目的通孔或套圈，杠桿上設(shè)導(dǎo)軌，或沿所述的杠桿的邊緣的刻槽，其位置由所述的標(biāo)尺讀出。所述的彈簧與杠桿的連接只需保證在固定某個(gè)刻度值測(cè)量時(shí)連接處不滑動(dòng)即可。
所述裝置中各零件下端與平臺(tái)的連接可用螺釘，焊接等方式均可，但為了能方便的改變彈簧與杠桿的連接位置，需保證固定小柱和立柱兩者之一可拆卸。
所述的平臺(tái)只需是固定的且能將裝置中各零件固定即可，外形可為任意形狀。
所述的杠桿端面槽口與固定小柱上端，中間槽與測(cè)量小柱上端的連接可用銷或其他類似連接件，只要保證測(cè)量小柱拆卸方便。
所述測(cè)量小柱的下端的橫截面可為圓形、方形或其他形狀。
所述的壓蓋只需中心圓孔與測(cè)量小柱匹配，其中間空腔能容納待測(cè)膜片，且有螺孔能固定在平臺(tái)上，其外形可以為任意形狀。
所述的立柱上端與橫梁的連接，可用螺釘或焊接，其外形可以為任意形狀。
所述的橫梁，只需 形中間通孔與螺桿外形匹配，使螺桿不隨螺母而旋動(dòng)，外形可具有多種形狀。
設(shè)杠桿端面槽口中心軸線與中間槽中心軸線的距離為d1，杠桿上連接彈簧處中心位置到端面槽口中心軸線的距離為d2，測(cè)量小柱下端的面積為S，彈簧所測(cè)得的力的大小為N，則待測(cè)膜片的薄膜附著力F可由以下公式確定F=Nd1Sd2]]>本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明方法將杠桿原理應(yīng)用于通常的直接引拉法中，大大擴(kuò)大了直接引拉法測(cè)量附著力的量程。
2、本發(fā)明可通過(guò)改變杠桿與彈簧連接的位置，使用一根彈簧即可在很寬量程范圍內(nèi)測(cè)量不同性質(zhì)的薄膜，避免了由于更換具有不同精確度的彈簧而影響測(cè)量的穩(wěn)定性的問(wèn)題。
3、本發(fā)明的橫梁中間通孔及螺桿端面形狀均為 形，避免了在測(cè)量過(guò)程中因?yàn)槁輻U轉(zhuǎn)動(dòng)而在薄膜上附加一個(gè)橫向的剪切力而造成測(cè)量結(jié)果的較大的離散。
4、本發(fā)明的螺桿和螺母上均設(shè)有標(biāo)尺和刻度，構(gòu)成一個(gè)螺旋測(cè)微計(jì)，對(duì)彈簧伸長(zhǎng)的測(cè)量比較準(zhǔn)確。
5、本發(fā)明不但可以用于測(cè)量薄膜的附著力，也可以應(yīng)用于其他需要附著力測(cè)量的地方。
6、本發(fā)明的測(cè)量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉，便于推廣使用。


圖1是本發(fā)明寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置構(gòu)造示意2是本發(fā)明裝置杠桿示意3是本發(fā)明裝置壓蓋示意4是本發(fā)明裝置橫梁示意5是本發(fā)明裝置螺桿示意6是本發(fā)明裝置螺母示意7是本發(fā)明裝置彈簧示意8是本發(fā)明裝置螺桿橫截面和橫梁中心通孔形狀示意圖具體實(shí)施方式
先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置是固定在平臺(tái)上，選用鋼作為制作材料，避免測(cè)量中因?yàn)樾巫儙?lái)的儀器誤差。該裝置基本結(jié)構(gòu)由杠桿1(圖2)、固定小柱5、測(cè)量小柱6、壓蓋7(圖3)、立柱11、橫梁12(圖4)、螺桿14(圖5)、螺母17(圖6)和彈簧20(圖7)組成并固定在一平臺(tái)0上。杠桿1一端設(shè)有端面槽口2和中槽孔3，分別與固定小柱5和測(cè)量小柱6連接，側(cè)面設(shè)有標(biāo)尺4，杠桿端面槽口2的中心軸線與中槽孔3中心軸線的距離為d1，杠桿1上與彈簧20連接處的中心位置到端面槽口的中心軸線的距離為d2，均可由杠桿側(cè)面的標(biāo)尺4讀數(shù)給出。固定小柱5下端固定在平臺(tái)0上。測(cè)量小柱6下端柱體直徑略小于壓蓋7中心孔8的直徑，且可以在中心孔8中自由上下滑動(dòng)。壓蓋7通過(guò)兩邊的定位孔9用螺釘固定在平臺(tái)0上，其中間空腔10體積能容納待測(cè)膜片。兩立柱11下端與平臺(tái)0連接，上端與橫梁12連接。橫梁12的中間通孔13與螺桿14的橫截面均為 形，見(jiàn)圖5，且橫梁的中間通孔13直徑要略大于螺桿14的橫截面直徑。在螺桿14豎直切面上設(shè)有標(biāo)尺16，在螺桿14下端垂直豎直切面位置設(shè)有圓孔15，以便鉤掛彈簧20。螺母17與螺桿14相匹配，且具有長(zhǎng)手柄18，在螺母17的上表面的螺孔四周有均分的刻度19。彈簧20為已知倔強(qiáng)系數(shù)兩端有鉤的彈簧。
所述的杠桿1的端面槽口2中固定小柱5的中心軸線與中槽孔3中測(cè)量小柱6中心軸線的距離為d1，杠桿1上連接彈簧處中心位置到端面槽口2中心軸線的距離為d2，測(cè)量小柱的面積為S，彈簧所測(cè)得的力的大小為N，則待測(cè)膜片薄膜附著力F可用以下公式確定F=d2Nd1S]]>本發(fā)明裝置的安裝和使用方法首先用環(huán)氧樹(shù)脂將待測(cè)膜片的薄膜粘在測(cè)量小柱6的下端，等環(huán)氧樹(shù)脂固化后，所述的測(cè)量小柱6從壓蓋7的中心孔8中穿過(guò)，壓蓋7蓋住待測(cè)膜片，通過(guò)兩邊螺孔9，將壓蓋7固定在所述的平臺(tái)0上，固定小柱5下端固定在平臺(tái)0上，兩立柱11上端和下端分別與橫梁12和平臺(tái)0連接，螺桿14穿過(guò)中間通孔13，螺母17擰在螺桿14上，將固定小柱5和測(cè)量小柱6連接在杠桿1上，將彈簧20兩端分別鉤掛在螺桿14的圓孔15和杠桿1上，通過(guò)擰螺母17調(diào)節(jié)螺桿14豎直面上的位置，當(dāng)彈簧20自由伸長(zhǎng)且待測(cè)膜片表面與壓蓋7的內(nèi)表面10恰好接觸時(shí)，由螺母17標(biāo)尺19的刻度與螺桿14的標(biāo)尺16記下初始位置，該初始位置定義為薄膜樣品與壓蓋7空腔10內(nèi)表面剛接觸而無(wú)作用力的位置時(shí)，螺母17表面的標(biāo)尺19所對(duì)應(yīng)于螺桿14的標(biāo)尺16的刻度。然后通過(guò)長(zhǎng)手柄18緩慢擰動(dòng)螺母17，直至剛好使待測(cè)膜片的薄膜與基底分離時(shí)停止，這時(shí)螺母17上表面所對(duì)應(yīng)標(biāo)尺19與螺桿14的標(biāo)尺16對(duì)應(yīng)的刻度，即為終止位置。螺桿14的初始位置和終止位置之差即為彈簧20的伸長(zhǎng)量，根據(jù)虎克定律計(jì)算出薄膜剛好被剝離時(shí)所施加的力，再用公式F=d2Nd1S]]>計(jì)算，就得到待測(cè)膜片的薄膜的附著力F(帕)。
權(quán)利要求
1.一種寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置，其特征在于該裝置由杠桿(1)、固定小柱(5)、測(cè)量小柱(6)、壓蓋(7)、立柱(11)、橫梁(12)、螺桿(14)、螺母(17)和彈簧(20)組成并固定在一平臺(tái)(0)上，所述的杠桿(1)上有一中槽孔(3)，以該中槽孔(3)為界，一端設(shè)有端面槽口(2)，另一端有彈簧掛設(shè)機(jī)構(gòu)供所述的彈簧(20)的下端掛設(shè)，所述的端面槽口(2)和中槽孔(3)分別用于與固定小柱(5)和測(cè)量小柱(6)的上端連接，所述的固定小柱(5)下端固定在平臺(tái)(0)上，所述的測(cè)量小柱(6)下端柱體可以在壓蓋(7)中心孔(8)中自由上下滑動(dòng)，所述的壓蓋(7)通過(guò)兩邊的定位孔(9)用螺釘固定在平臺(tái)(0)上，該壓蓋(7)的中間空腔(10)的體積能容納待測(cè)膜片，所述的兩立柱(11)的下端與平臺(tái)(0)連接，上端與橫梁(12)的兩端連接，該橫梁(12)的中間通孔(13)與螺桿(14)的橫截面均為 形，所述的螺母(17)與所述的螺桿(14)相匹配，且具有長(zhǎng)手柄(18)，在所述的螺母(17)上表面的螺孔四周有均分的刻度(19)，所述的螺母(17)在長(zhǎng)手柄(18)的驅(qū)動(dòng)下，所述的螺桿(14)可在中間通孔(13)中無(wú)障礙地上下運(yùn)動(dòng)，該螺桿(14)的豎直切面上設(shè)有標(biāo)尺(16)，在螺桿(14)下端垂直豎直切面位置設(shè)有圓孔(15)，用以鉤掛彈簧(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置，其特征在于所述的平臺(tái)(0)具有很多對(duì)稱螺孔供所述的固定小柱(5)、壓蓋(7)和立柱(11)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置，其特征在于所述的杠桿(1)的側(cè)面設(shè)有標(biāo)尺(4)，所述的彈簧掛設(shè)機(jī)構(gòu)為沿所述的杠桿(1)中軸線的間隔分布的一定數(shù)目的通孔或掛鉤，或沿所述的杠桿(1)的邊緣的刻槽，其位置由所述的標(biāo)尺(4)讀出。
全文摘要
一種寬量程直接引拉法薄膜附著力測(cè)量裝置，由杠桿、固定小柱、測(cè)量小柱、壓蓋、立柱、橫梁、螺桿、螺母、彈簧組成并固定在一個(gè)平臺(tái)上，杠桿一端設(shè)有端面槽口和中槽孔，分別用來(lái)連接固定小柱和測(cè)量小柱，杠桿側(cè)面設(shè)有標(biāo)尺，固定小柱上端連接杠桿，下端連接平臺(tái)，測(cè)量小柱上端連接杠桿，下端通過(guò)固定在平臺(tái)上的壓蓋中心通孔，壓蓋兩邊設(shè)有螺孔，兩根立柱上端與橫梁連接，下端固定在平臺(tái)上，橫梁中設(shè)有“”形中間通孔，螺桿橫截面為“”形，下端設(shè)有圓孔，豎直平面上設(shè)有標(biāo)尺，帶有長(zhǎng)手柄的螺母的螺孔四周也設(shè)有等分圓周的刻度，彈簧一端鉤掛在螺桿的圓孔中，另一端與杠桿連接。本發(fā)明具有量程寬、操作方便，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N19/04GK1912577SQ200610030789
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月4日
發(fā)明者鄧震霞, 邵建達(dá), 易葵, 范正修, 賀洪波, 肖連君, 何明華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所