涂层结合强度包括涂层颗粒之间的内聚强度（涂层自身结合强度）和涂层与基体材料之间的结合强度（附着力），一般来说涂层自身结合强度大于涂层与基体的结合强度。通常情况下只检测涂层与基体之间的结合强度，简称为结合强度。结合强度是指涂层与集体之间单位面积涂层从基体材料结合面上剥落下来所需要的力。它是检测涂层性能非常重要一个的指标。若结合强度过小，轻则会引起涂层寿命降低，产生早期失效，重则造成涂层局部起皮、剥落无法使用。
涂层结合强度的检测方法可分两类：一类是定性检测，多为生产现场检查用。如栅格试验、弯曲试验、冲击试验、杯突试验等。另一类是定量检测,有抗拉强度试验、剪切强度试验等破坏性检测方法和超声波无损检测方法。
涂层结合强度定性检测试验的特点是简单易行，可迅速得知涂层结合力基本状况，但准确度不够，而定性检测试验虽然较复杂，但试验数据准确，可反映涂层真实的结合强度。
1.栅格试验
通常用于大面积长效防护喷锌、喷铝和塑料涂层。使用硬质钢针或刀片将被测试样表面交错地将涂层划成一定间距的并行线或方格。由于划痕时使涂层在受力情况下与基体产生作用力，若作用力大于与基体的结合力，涂层将从基体上剥落。以划格后涂层是否起皮或剥落来定性判断涂层与基体的结合力的大小。具体操作如下：
使用硬质刃口切割工具。将被测试样切割成表规定的方格尺寸。切痕深度要求将涂层完全切断至金属基体。切成方格后用一种合适的胶带，借助一个辊子并施加一定的力，将胶带压紧在这部分涂层上，然后沿垂直涂层方向快速将胶带拉开。若无涂层从基体金属上剥离，或在每个方格内，涂层的一部分仍然粘附在基体上，而其余部分粘接在胶带上，且损坏发生在涂层的层间而不是发生在涂层与基体的结面上，则认为合格。
方格尺寸

2.涂层弯曲试验
在弯曲试验机上，将具有一定长度和一定涂层厚度的圆柱型试样，在试样正中间施加一定的力P，使试样产生相应的挠度（一般定为试样长度的1‰），并以一定的频率交变施压，直至涂层产生裂纹的次数
来评价涂层结强度的性能。通常用于陶瓷涂层结合强度的评价。
3.涂层杯突试验
类似于弯曲试验，使检测涂层随基体变形的能力，以涂层变形后发生开裂或剥离的情况来评价涂层结合力的方法。
（1）试验条件。试验在杯突试验机上（如杯突BT-6型、BT-10型）进行。钢球直径为20mm，杯口直径为27.5mm，以10mm/min的速度由试样背后（无涂层面）将钢球享有涂层面方向压入，压入深度因基体和涂层不同而异，一般为7mm。观察突出变形部分涂层的开裂状况。如涂层随机体一样变形而无裂纹、起皮、剥落现象，则涂层视为合格。杯突试验也称为深引试验，常被用来检验薄板金属较硬涂层的结合强度。最常用的是“埃里克森杯突试验”和“罗曼诺夫凸缘帽试验”。
（2）埃里克森杯突试验。采用一种适当的液压装置，将直径为20mm的球形冲头以0.2-6mm/s的速度压入试样要求的深度。结合强度差的涂层只要经过几毫米的变形就会产生起皮或剥落。当涂层结合强度大时，即使冲头穿透基体金属，涂层也不会起皮。
（3）罗曼诺夫试验。由普通压力机组成的试验装置。配有一套用来冲压凸缘帽的可调式模具。凸缘直径为63.5mm，帽的直径为38mm，深度可在0-12.7mm之间调整。一般将试样试验到凸缘帽破裂时为止。深引后的未破损部分将表明如何影响涂层的结构。
4.涂层抗拉强度试验?
涂层抗拉强度是指涂层单位面积承受法向方向拉伸应力的极限能力，反应涂层颗粒之间内聚力或涂层与基体之间的结合强度，定义为5-3式所示。

式中? P—涂层结合强度，N/mm2或MPa；
F—涂层承受法向拉伸力的极限载荷，N；
S—涂层与基体结合面积，mm2。
（1）涂层抗拉强度试验。将试样安装在拉伸试验机上，在规定的拉伸条件下，均匀、连续地施加载荷，直至试样产生断裂，记录断裂时的最大载荷，并计算涂层抗拉强度。其具体要求如下：
１）试验机。能够满足静态加载条件，用于拉伸试验的任何类型试验机。试验机的能力为50-100KN,精度±1%。
２）试样的制备。试样的形状、尺寸满足图5-4的要求。并组装起来，在相应的部位制备涂层，如图5-5所示。加工后的涂层残留量保持1.0mm。涂层长度≥60mm，A和B试样各≥30mm。
３）试验步骤。测量喷涂前试样直径(d1)和涂层加工后的直径（d2）,精确到0.02mm；按图5-3所示安装在拉伸试验机上进行拉伸试验，拉伸速度一般不超过1mm/min或加载速度不大于9807N/min；记录涂层断裂时的最大载荷。按5-4式计算涂层抗拉强度。

式中? σb—涂层抗拉强度，N/mm2或MPa。
F—涂层断裂时最大载荷，N；
d1—试样A和B喷涂前直径，mm；
d2—涂层试样加工后直径，mm。
４）同一涂层试样选取5个，按试验步骤重复进行，测定计算5个试样的算术平均值为涂层的抗拉强度。
（２）涂层结合强度试验。反映涂层与基体材料结合状态的物理量，分为抗拉结合强度和剪切结合强度。
1）抗拉结合强度。是指涂层与基体结合面承受法线方向拉伸应力的极限能力。按图5-6制备试样，试样端面制备涂层，保证涂层厚度大于等于0.4mm。在两试样的涂层面涂上一层很薄的粘合剂，令两试样轴线重合，加力使之对接充分粘合，粘合剂中不得有气泡，溢出的粘合剂必须除去，以免产生“搭桥效应”影响检测精度。然后使粘合剂固化，如图5-7所示。装备在拉伸试验机上。按涂层抗拉强度试验步骤进行试验，得到涂层剥离是最大载荷F，按5-5式计算涂层结合强度。同样选取5个试样进行试验，测定计算5个试样的算术平均值为涂层的结合强度。

式中? σb—涂层结合强度，N/mm2或MPa；
F—涂层剥离的最大载荷，N；
D—试样直径，mm。
2）涂层剪切强度。剪切强度是指涂层与基体结合面承受切线方向剪切应力的极限能力。同样反应涂层结合强度和涂层强度的重要性能指针。剪切强度试验在材料试验机进行。在圆柱型外表面中心部位制备涂层，按要求磨削加工到所需要的尺寸精度。将试样置于与其配合的阴模中，在材料试验机中缓慢加载，直至涂层剪切剥离，记录涂层剥离时的最大载荷，，由被测试样的直径和涂层长度可计算出受剪切涂层的面积，按5-6式计算出涂层的剪切强度。

式中? σj—涂层剪切强度，N/mm2或MPa；
F—涂层剥离时最大载荷，N；
D—试样制备涂层前的直径，mm；
L—试样涂层长度，mm。
5.超声波检测评定结合强度试验
为了非破坏性地评定热喷涂涂层与基体结合状况，试验采用超声波方法。由于在基体接口上的涂层剥离区对超声波的底部回声比较敏感，通常人们使用栽种方法来检查热喷涂涂层。原理如图所示。借助于超声波底部回声来测定涂层的阻抗，建立超声波透射率与涂层阻抗之间的关系，通过理论结合强度值来确定透射率和涂层结合强度之间关系。该方法通过涂层阻抗同样可计算出涂层孔隙率。

超声波底部回声示意图
（1）试验设备及测定方法。一台超声波探伤仪，一台超声波检测仪，以套模拟—数字转换器和一台台式计算机及步进电机控制的5坐标扫描仪。台式计算机负责处理超声波数据和控制步进电机，探测器频率为5MHz,探头直径φ6mm，为浸入式。
将试样置放于探测器下方的水中。探测器描轨迹运行。超声波回声资料的抽样距离（测量距离Pm）与扫描线宽（扫描间距Ps）可在测量前预选。
（2）测量原理。为基体材料对超声波的反射与透射的示意图。其中Pi为入射回声，Ps未必噢阿面回声，Pt为透射回声。Z1为水的阻抗，Z2为基体材料的阻抗。对于基体接口上超声波的反射率rs和透射率ts可由5-7、5-8式分别给出。

 8
将水的阻抗、基体材料阻抗和被测表面回声Ps代入式中，可求出入射回声Pi。
给出超声波在涂层界面处的透射和反射示意图。其中Z3位涂层阻抗。反射率rsc由5-9可求出。

将入射回声Pi和所测表面回声Psc代入5-9式，可求得反射率rsc

将测得的表面回声反射率rsc和水的阻抗代入式中，可求得涂层阻抗Z3，对于评价涂层性能，喷涂层的阻抗是非常重要的数据。喷涂层的阻抗等于密度（ρ）与超声波（C）的乘积。因此一直涂层的阻抗既可推算出涂层的孔隙率。可推算出表面回声反射率rsc与涂层的阻抗Z3。二者的对应关系阻抗随着表面回声率rsc的增大而增加。
（3）理论测量透射率。对于超声波底部回声测量方法，无论超声波是从涂层进入基体还是从基体进入涂层。透射率都与涂层结合强度密切相关。这是因为涂层结合状况直接影响着超声波的透射率。如：当涂层结合强度低时，透射率减少。因此使用透射率来评价涂层结合强度，式5-11可以使底部回声和透射率K联系起来。

根据5-11式透射率又可由5-12式来表示：

将测得的底部回声反射率rsc，涂层阻抗Z3，水阻抗Z1，基体材料阻抗Z2代入5-12中，则可求出透射率K。对于任一涂层基体接口都有相对应的透射率K，所以透射率K评价涂层结合状况非常重要的参数。根据5-12式计算底部回声反射率rsc,涂层阻抗Z3，透射率K。图5-16是它们之间的曲线关系。当阻抗相同时，透射率K随着rsc的增加而增大；当反射率rsc相同时，透射率K随阻抗Z3增加而提高。
（4）抗拉试验结果。根据上述抗拉试验方法制备抗拉结合强度试样。图5-17为抗拉强度与反射率、喷涂电流的曲线关系。当喷涂电流从600A增加到800A时，涂层抗拉强度随电流的增加而提高。但喷涂电流从800A增加到900A之间，抗拉强度基本没变化。这种情况与喷涂电流和透射率的关系非常相似。由此可见，透射率对涂层结构状况和抗拉强度有对应的关系。抗拉强度和结合区域的示意图。讨论透射率与抗拉强度之间的关系。通过试验所得涂层结合强度与透射率关系曲线计算结果与试验结果基本一致。

5-13

式中σ—抗拉强度，N/mm2或MPa；
σth—理论抗拉强度，N/mm2或MPa；
P—最大拉力，N；
S—总单元面积，mm2；
AN—单元结合区面积，mm2；
K—透射率。