表面预处理实用技术手册7

第二节  镀层硬度

一、测量方法

膜层硬度指标反映了膜层抵抗外来挤压变形的能力，也可以说是膜层材料对塑性变形、硬物划伤、默算等的抵抗能力。它常作为耐磨性的一个重要指标。

在膜层硬度检测中，应尽量减小压痕的深度，压痕深度近似为t/10,t为镀层厚度，以消除基体材料对硬度测量值的影响，提高测量的精度。

   鉴于电镀层和铝氧化膜层等表面镀复层的厚度一般较小（通常在几十微米以内），为了消除基体材料对镀复层硬度检测的影响，通常采用显微维氏或努氏硬度法测量硬度。

二、维氏显微硬度

维氏显微硬度测量使用两对面夹角α为136°的金刚石四棱锥体压头。压力在试验力作用下压力试样镀层表面或剖面，保持一定时间后卸除试验力，在样品上获得正方形椎体压痕，测量压痕对角线长度，按14.2-1式计算或查表得到显微硬度值。

                   HV=0.1891                       (2.2-1)

式中  HV——显微硬度值；

F——试验负荷（N）；

d——压痕对角线（mm）。

三、努氏硬度

努氏硬度使用的金刚石压头是对面角分别为172°30′和130°的四角棱锥，在试样上得到长短对角线比为7：1的棱形压痕，按14.2-2式计算或查表得到努氏显微硬度值。

                         HK=14.229×              (2.2-3)

式中    HK——努氏硬度值；

F——试验负荷（N）；

l——压痕长对角线长度（mm）。

四、镀层硬度测定注意事项

（一）试样

试样应经过除油、研磨和抛光处理，表面应无油污、平整和光滑。若测量断面硬度时，应按金相试样制备要求进行。尽量减小试样表面状态对测量精度的影响。

（二）硬度测量要求

1.维氏硬度

（1）压痕的每一个角与镀层的任一边的距离至少为对角线长度的一半。

（2）每一个压痕中，两条对角线长度值相差应小于5%。

（3）每一个压痕中，每条边的长度值相差应小于5%。

（4）镀层厚度应大于对角线平均长度的1.4倍。

2.努氏硬度

（1）软镀层（铝、铜、锌、镉、银等）的厚度应达到40μm。

（2）硬镀层（铬、镍、钴、铁和硬的贵金属及其合金等）应达到25μm。

（3）镀层厚度应达到压痕较长的对角线长度的0.35倍。

（三）负荷

在膜层厚度允许的条件下，应尽量选择较大的负荷，减少测量中的相对误差。要确保测量误差小于5%，压痕对角线长度应大于16μm。

通常情况下，测量硬度小于300HV的贵金属及其合金和薄的镀层硬度时，复合为0.245N。测定铝表面硬质阳极化膜层硬度时，复合为0.490N。测定硬度大于300HV的非贵金属材料负荷为0.981N。表2.2-1是测定不同金属镀层所用负荷的参考值。

表2.2-1  测定不同金属镀层所用负荷参考值

施加负荷时要平稳、缓慢、无震动和冲击现象。压头压入速度为15μm/s～710μm/s，负荷保持时间为10s～15s。测定温度为23±5℃，必要时测定应在空调状态下进行。在同一试样相爱应在不同的部位至少进行5次有效测量，取平均值作为测量值。