ASTM F1978-22 使用 Taber 磨料测量金属热喷涂涂层耐磨性的标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）发布的标准“ASTM F1978-22 使用泰伯磨料测量金属热喷涂涂层耐磨性的标准测试方法”描述了测定由泰伯磨料生产的金属涂层耐磨性的测试方法。平坦金属表面上的热喷涂工艺。该测试方法旨在作为表征外科植入物上使用的涂层的一种手段。

该方法使用泰伯研磨装置，产生滚动和摩擦的结合，使路面产生磨损。磨损以累积重量损失来衡量。该测试方法仅限于平坦、坚硬的样品，这些样品与水不会发生明显的反应，并且在空气中室温至100度之间不会发生相变或化学反应。

就本标准而言，下列定义适用：

• 磨料是指设计用于测定表面对复合滚动和摩擦作用的阻力的仪器。
• 颗粒剥落是指涂层表面颗粒和碎片的损失。
• 热喷涂涂层是指通过可燃气体、等离子或两丝电弧喷涂熔融或软化的粉末或丝材而产生的涂层。
• 失重是指试验过程中试验装置除去的质量量。

该测试方法使用带有 H-22 口径（商标）轮的 Taber 研磨装置，研磨头质量为 250 g，无需附加配重。在受控压力和研磨作用的条件下，使用旋转和摩擦作用来研磨样品。测试样品安装在旋转平台上，在垂直轴上旋转，对抗两个砂轮的滑动旋转。轮子的安装应使其在与旋转的测试样本接触时沿相反方向旋转。一个砂轮将样品向外向周边摩擦，另一个向内向中心摩擦，同时真空系统在测试过程中去除磨损碎片。由此产生的磨损痕迹在大约 30 cm2 的面积上形成交叉弧形图案。样品经过指定数量（2、5、10 和 100）个累积旋转周期的研磨、超声波清洗、干燥、冷却和称重。每次重复后对样品进行称重，重量损失是样品磨损的量度。

该测试方法提供了一种评估热喷涂涂层抗颗粒脱落的方法。这种颗粒脱落可能发生在植入物的手术放置过程中或者由于放置后植入物的微运动而发生。

这种磨损测试方法可用于涂层的质量控制分析，并可用于评估加工变量的影响，例如涂层前的基材准备、表面纹理、涂层技术变量或涂层后处理。

该磨损试验方法适用于尺寸足够大的平板状样品，使磨料轮不会与样品表面分离。不建议用于其他形状或尺寸的设备。

这些测试中使用的 Taber 磨料质量为 250 g，磨头没有额外的重量，由以下部分组成：

• 样品转盘平台带有可拆卸的橡胶垫和居中定位的螺纹柱和螺母。
• 能够以 72 rpm 正/负 2 rpm 或 60 rpm 正/负 2 rpm 旋转转盘平台的电机。
• 一对研磨头，包含旋转臂和安装有研磨轮的法兰支架。
• 真空抽吸系统和真空收集头可在测试过程中清除样品表面的碎屑和磨料颗粒。使用真空吸力等级100，通过真空收集喷嘴口处的真空计测得真空吸力为13,7kPa以上。真空收集嘴的高度必须可调。
• 记录转台平台执行的磨损周期（转）次数的计数器。

磨损试验样品应为直径约10厘米的正方形或直径10厘米的圆形，厚度至少1,6毫米但不超过6,5毫米，中间有6,5毫米，以便将样品固定在样品中泰伯磨料的固定器上应有一个直径为孔的孔。对于钛以外的基材，根据分析天平的容量考虑测试样品的重量。

涂层的施加方式代表最终外科植入物中所使用的方式。

至少制备七个样品。如果需要评估多种涂层，则每种涂层至少应制备六个样品，且至少有一组样品应包含七个样品。从这七个样品中选择一个用于确定超声波清洗所需的时间。从每组六个样品中随机选择一个样品，用于测量超声波清洗引起的重量损失。将该样品（空白样品）称重，进行超声波清洗，干燥，冷却，然后再次称重。

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