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CN106226183A - 生物涂层摩擦磨损试验装置 - Google Patents

生物涂层摩擦磨损试验装置 Download PDF

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CN106226183A
CN106226183A CN201610751396.2A CN201610751396A CN106226183A CN 106226183 A CN106226183 A CN 106226183A CN 201610751396 A CN201610751396 A CN 201610751396A CN 106226183 A CN106226183 A CN 106226183A
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pvc container
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container
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熊缨
胡强
宋仁国
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

生物涂层摩擦磨损试验装置，包括摩擦磨损测试机构、工作机以及装有模拟溶液的PVC容器，摩擦磨损测试机构包括计算机、控制箱、摩擦试验装置，控制箱的输入端和输出端分别与计算机、工作机通过信号输入线连接；PVC容器外接有一温度控制器，温度控制器保证模拟溶液的温度维持在37℃；PVC容器的底端加工切削的去除面积大于对磨夹具的大小，工作机上端面的摩擦试验台上放置有对磨夹具，PVC容器底端的去除面积与对磨夹具的位置相对应，且PVC容器与摩擦试验台密封连接；对磨夹具上固定有待测试样，对磨夹具的上方设置有可对待测试样实施加载力的加载杆，加载杆上端设置有砝码，下端设有与对磨材料上下对偶接触的SiC摩擦头；加载杆的水平位置通过加载横梁调节。

Description

生物涂层摩擦磨损试验装置
技术领域
本发明涉及一种生物涂层摩擦磨损试验装置，能够模拟生物环境进行进行摩擦磨损测试，属于金属材料表面摩擦磨损试验领域。
背景技术
摩擦磨损试验是测定材料抵抗磨损能力的一种，是评价金属材料耐磨性与研究金属材料摩擦机理的重要手段。在汽车、发电设备、冶金、铁道等各方面的机械都存在着摩擦磨损的问题，其研究的内容十分广泛，如对磨材料、温度环境等进行评价。现有的摩擦磨损试验机功能日益广泛，能够在不同的载荷、滑动、滚动、点、面、线多种接触方式进行试验。
现阶段，对于研究金属材料表面改性后应用于医用植入材料的研究日益广泛，通常考察金属材料在生物环境下的耐蚀性和生物相容性等。但是考察医用植入金属材料的摩擦磨损性能也是至关重要，然而传统的摩擦磨损测试无法达到生物环境的条件，这就会使得在进行考察生物医用材料表面耐磨性的结果不充分、说服力不强，传统的测试结果无法真实反映接触面在真实情况下的磨损状态，对于分析其在生物环境中的摩擦行为及磨损机理存在较大影响。
发明内容
为了克服现有摩擦磨损试验装置存在的上述缺陷，本发明提供一种模拟生物环境的介质，并且能够保持在温度37℃条件下进行摩擦磨损试验的生物涂层摩擦磨损试验装置，该装置可以完成传统摩擦磨损试验机原有的功能，包括时间设定、摩擦系数的测定。
本发明采用的技术方案是：
生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括摩擦磨损测试机构、工作机以及装有模拟溶液的PVC容器，所述的摩擦磨损测试机构包括计算机、控制箱、摩擦试验装置，所述的控制箱的输入端和输出端分别与所述的计算机、工作机通过信号输入线连接，所述的控制箱配备有一电源；
所述的PVC容器外接有一温度控制器，所述的温度控制器保证模拟溶液的温度维持在37℃；所述的PVC容器的底端加工切削的去除面积大于对磨夹具的大小，所述的工作机上端面的摩擦试验台上放置有对磨夹具，所述的PVC容器底端的去除面积与对磨夹具的位置相对应，且所述的PVC容器与摩擦试验台密封连接；所述的对磨夹具上固定有待测试样，所述的对磨夹具的上方设置有可对待测试样实施加载力的加载杆，所述的加载杆的上端设置有砝码，下端设有与对磨材料上下对偶接触的SiC摩擦头；所述的加载杆的高度不可调，水平位置通过加载横梁调节；
所述的PVC容器内设有用以根据载荷实时监测摩擦系数的摩擦力传感器，所述的摩擦力传感器通过信号输出线与计算机连接。
所述的PVC容器上设置有便于溶液的排放与容器的清洗的排水口。
所述的PVC容器的底端采用密封圈进行底部密封。
所述的加载横梁的一端与加载杆连接，另一端与摩擦试验台连接且可在摩擦试验台上移动。
所述的PVC容器的高度为200mm-300mm，壁厚为5-8mm。
所述的PVC容器的排水口位置与底部平齐。
所述的PVC容器内在试验时装有的模拟体液的容积为20％-30％PVC容器的容积。
本发明的有益效果体现在：
(1)PVC透明板无毒、卫生，是环境友好型材料，易加工成形。保护装置构造简单，安装、拆卸、维护方便。
(2)装置提供了较好的模拟体液环境，且温度维持生物环境下的温度，对于研究生物涂层的耐磨性、研究其摩擦机理具有重要意义。
(3)通过模拟体液环境下做的生物涂层摩擦磨损试验相比于传统的摩擦试验数据更有说服力。
(4)系统成本低，操作方便，安全性能较好。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
参照图1，生物涂层摩擦磨损试验装置，包括摩擦磨损测试机构、工作机7以及装有模拟溶液的PVC容器6，所述的摩擦磨损测试机构包括计算机2、控制箱4、摩擦试验装置，所述的控制箱4的输入端和输出端分别与所述的计算机2、工作机7通过信号输入线3连接，所述的控制箱4配备有一电源1；
所述的PVC容器6外接有一温度控制器5，所述的温度控制器5保证模拟溶液的温度维持在37℃；所述的PVC容器6的底端加工切削的去除面积大于对磨夹具的大小，所述的工作机7上端面的摩擦试验台上放置有对磨夹具12，所述的PVC容器底端的去除面积与对磨夹具12的位置相对应，且所述的PVC容器6与摩擦试验台密封连接；所述的对磨夹具12上固定有待测试样，所述的对磨夹具12的上方设置有可对待测试样实施加载力的加载杆9，所述的加载杆9的上端设置有砝码8，下端设有与对磨材料上下对偶接触的SiC摩擦头10；所述的加载杆9的高度不可调，水平位置通过加载横梁14调节；
所述的PVC容器6内设有用以根据载荷实时监测摩擦系数的摩擦力传感器16，所述的摩擦力传感器16通过信号输出线15与计算机2连接。
所述的PVC容器6上设置有便于溶液的排放与容器的清洗的排水口17。
所述的PVC容器6的底端采用密封圈11进行底部密封。
所述的加载横梁14的一端与加载杆9连接，另一端与摩擦试验台连接且可在摩擦试验台上移动。
所述的PVC容器6的高度为200mm-300mm，壁厚为5-8mm。
所述的PVC容器6的排水口17位置与底部平齐。
所述的PVC容器6内在试验时装有的模拟体液的容积为20％-30％PVC容器的容积。
本实施例中，所述的模拟生物环境的模拟溶液的配制为：NaCl6.8g/L、MgSO40.1g/L、NaHCO32.2g/L、Na2HPO40.216g/L、NaH2PO40.026g/L、CaCl20.2g/L、KCl0.4g/L，所述的溶剂为去离子水。
将本实施例的生物涂层摩擦磨损试验装置进行摩擦磨损试验：
1、试验前将装置仪器连接好，确认接地。将待测样品清洗干净干燥后，用电子天平称量重量并记录，然后通过对磨夹具固定好位置后，选用SiC压头作为摩擦压头，在加载杆上添加砝码，加载横梁能够固定加载杆的位置，将配置的模拟溶液倒入容器中。
2、准备完毕后，打开温度控制器，再依次打开计算机、控制箱、电源，将模拟溶液预热十五分钟。
3、将计算机上的摩擦磨损试验应用程序打开，设定试验参数。
4、点击计算机上启动键，试验开始进行，并记录摩擦系数随时间的变化。
5、试验结束后，点击计算机上停止键，保存试验数据。
6、依次关闭温度控制器、电源、控制箱和计算机，打开排水口，排空容器内的溶液。
7、取出加载杆后再取出试样，对试样进行超声波清洗，自然干燥后，用电子天平称量体重并记录；保存试样，待进行其他微观表征测试。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括摩擦磨损测试机构、工作机以及装有模拟溶液的PVC容器，所述的摩擦磨损测试机构包括计算机、控制箱、摩擦试验装置，所述的控制箱的输入端和输出端分别与所述的计算机、工作机通过信号输入线连接，所述的控制箱配备有一电源；
所述的PVC容器外接有一温度控制器，所述的温度控制器保证模拟溶液的温度维持在37℃；所述的PVC容器的底端加工切削的去除面积大于对磨夹具的大小，所述的工作机上端面的摩擦试验台上放置有对磨夹具，所述的PVC容器底端的去除面积与对磨夹具的位置相对应，且所述的PVC容器与摩擦试验台密封连接；所述的对磨夹具上固定有待测试样，所述的对磨夹具的上方设置有可对待测试样实施加载力的加载杆，所述的加载杆的上端设置有砝码，下端设有与对磨材料上下对偶接触的SiC摩擦头；所述的加载杆的高度不可调，水平位置通过加载横梁调节；
所述的PVC容器内设有用以根据载荷实时监测摩擦系数的摩擦力传感器，所述的摩擦力传感器通过信号输出线与计算机连接。
2.如权利要求1所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的PVC容器上设置有便于溶液的排放与容器的清洗的排水口。
3.如权利要求2所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的PVC容器的底端采用密封圈进行底部密封。
4.如权利要求3所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的加载横梁的一端与加载杆连接，另一端与摩擦试验台连接且可在摩擦试验台上移动。
5.如权利要求4所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的PVC容器的高度为200mm-300mm，壁厚为5-8mm。
6.如权利要求5所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的PVC容器的排水口位置与底部平齐。
7.如权利要求6所述的生物涂层摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的PVC容器内在试验时装有的模拟体液的容积为20％-30％PVC容器的容积。
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