镀层硬度是指镀层对外力所引起的局部表面形变的抵抗强度。对于较薄的镀层,其硬度测定一般用显微硬度试验,较厚的镀层则需做宏观硬度试验。例如,锉刀试验就是一种宏观的定性试验,即用普通锉刀在镀层上锉动,以切割的程度定性地表示硬度。显微硬度试验有布氏法、维氏法和努氏法等。布氏显微硬度计采用小钢球压头,这种方法测得的镀层硬度受基体影响很大,故一般不采用这种方法。维氏硬度计使用正方锥体压头,压痕为正方形,测得的镀层硬度值受基体和所加试验力影响都较小,可作为测定厚镀层硬度的一种方法。但测定薄镀层硬度时,应首先制备金相试样,在镀层的横断面上进行测量。若在垂直镀层表面进行测量,一般不能获得正确的结果。努氏硬度计采用正棱锥体压头,压痕为菱形。该方法对薄镀层硬度的测定灵敏度较高,故被广泛采用。
1.显微硬度检测原理
检测显微硬度可采用显微硬度计。其检测原理是,利用仪器所附带的金刚石压头加一定试验力,在被测试样表面压出压痕,再用读数显微镜测出压痕的大小,经计算(或查表)求得被测试样表面镀层的硬度。由于维氏压头和努氏形式不同,计算公式也不同,所得显微硬度值也有一定差异。
2.显微硬度检测方法及注意事项
(1)对试样的外观和制备要求 为尽量减小测量误差,试样表面应平整、光滑、无油污。若测量断面硬度时,可按金相试样制备方法制备试样。
(2)试样的镀层厚度 在横断面上测量硬度时,对镀层厚度有一定要求。根据规定,如采用维氏压头测量,镀层厚度应足以产生符合以下条件的压痕:
1)压痕的每一角与镀层的任一边的距离应至少为对角线长度的一半。
2)两条对角线的长度应相等(误差小于5%)。
3)压痕的两边应当相等(误差在5%以内)。
若采用努氏压头时,软镀层(铝、铜或银)的厚度至少要达到40μm,硬镀层(镍、钴、铁和硬的贵金属及其合金)的厚度至少应为25μm。(www.xing528.com)
在垂直于镀层表面测量时,如采用维氏压头,镀层厚度要大于或等于压痕对角线平均长度的1.4倍;若采用努氏压头,镀层厚度至少应为压痕较长的对角线的0.35倍。只有基体和镀层硬度相近时,较薄的镀层才能得到满意的测量结果。
(3)试验力大小的选择 在可能的范围内,尽量选用较大的试验力,以便获取较大尺寸的压痕,从而减小测量的相对误差。要使测量误差≤5%,压痕对角线应≥16μm。一般硬度值低于300HV的材料,贵金属及其合金和薄的镀层采用0.245N的试验力,铝上硬质阳极氧化膜采用0.490N的试验力,硬度大于300HV的非贵金属材料采用0.981N的试验力。
(4)对施加试验力的要求 施加试验力时要平稳、缓慢,无任何振动和冲击现象。压头压入速度一般为15~70μm/s,试验力在试验时保持10~15s,测定温度为(23±5)℃。
(5)测量值 同一试样上,在相同条件下至少取不同的部位测量5次,取各次测量的平均值作为测定结果。
(6)硬度值的计算 维氏显微硬度按下式计算:
式中,HV是维氏显微硬度;F是施加于试样的试验力(N);d是压痕对角线长度(μm)。
努氏显微硬度按下式计算:
式中,HK是努氏显微硬度;F是施加于试样的试验力(N);d是压痕对角线长度(μm)。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。