Υπάρχουν πολλοί τύποι μεταλλικών επιστρώσεων. Διαφορετικές επιστρώσεις απαιτούν διαφορετικές δυνάμεις δοκιμής στις δοκιμές μικροσκληρότητας και οι δυνάμεις δοκιμής δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν τυχαία. Αντίθετα, οι δοκιμές θα πρέπει να διεξάγονται σύμφωνα με τις τιμές δύναμης δοκιμής που συνιστώνται από τα πρότυπα. Σήμερα, θα εισαγάγουμε κυρίως τη δοκιμή μικρο-σκληρότητας Vickers για επιστρώσεις ψευδαργύρου ή επιστρώσεις κραμάτων ψευδαργύρου-αλουμινίου-μαγνησίου που εφαρμόζονται σε χάλυβα.
1. Η προετοιμασία μεταλλογραφικών δειγμάτων υψηλής ποιότητας επιστρώσεων ψευδαργύρου (ή επιστρώσεων αλουμινίου-μαγνησίου) είναι το πρώτο βήμα στη δοκιμή επικάλυψης. Η προετοιμασία δειγμάτων επικάλυψης ψευδαργύρου περιλαμβάνει πολλαπλά βήματα, όπως δειγματοληψία, τοποθέτηση και προ-άλεση και στίλβωση. Ο σκοπός της προετοιμασίας τέτοιων δειγμάτων είναι η λείανση της εγκάρσιας διατομής του τεμαχίου εργασίας σε μια λεία, επίπεδη επιφάνεια που επιτρέπει την σαφή απεικόνιση των εσοχών Vickers, διευκολύνοντας την ακριβή μέτρηση των διαστάσεων της εσοχής για την απόκτηση τιμών σκληρότητας.
2. Για δοκιμές σκληρότητας επιστρώσεων ψευδαργύρου: επειδή οι επιστρώσεις ψευδαργύρου είναι σχετικά παχιές, οι δοκιμές σκληρότητας μπορούν να πραγματοποιηθούν με διαφορετικές δυνάμεις δοκιμής. Στο ίδιο δείγμα, όσο μικρότερη είναι η δύναμη δοκιμής που εφαρμόζεται, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος της εσοχής. Αντίθετα, όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη δοκιμής, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της εσοχής. Εάν η επίστρωση γύρω από την εσοχή παρουσιάζει σημάδια ρωγμής ή παραμόρφωσης, θα πρέπει να επιλεγεί μικρότερη δύναμη δοκιμής. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι η επίστρωση γύρω από την εσοχή Vickers να παραμείνει σχετικά άθικτη χωρίς παραμόρφωση - αυτό το επίπεδο δύναμης δοκιμής είναι το κατάλληλο για το δείγμα.
2.1 Τα διαφορετικά πάχη επικάλυψης αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα εύρη δύναμης δοκιμής, κάτι που είναι κρίσιμο για την αποφυγή παραμόρφωσης των αποτελεσμάτων των δοκιμών. Τα παρακάτω αποτελούν αναφορά για την επιλογή δύναμης δοκιμής για κοινές επικαλύψεις (επιψευδάργυρωση, επιχρωμίωση), που εφαρμόζονται σε συσκευές δοκιμής σκληρότητας micro Vickers (HV):
| Τύπος επίστρωσης | Επένδυση Πάχος (μm) | Συνιστώ Δύναμη Δοκιμής (γυαλιά ηλίου) | Αντίστοιχος Κλίμακα HV | Βασικές προφυλάξεις |
| Ψευδάργυρος Επιμετάλλωση | 5 ~ 15 | 25 ~ 50 | HV0.025, HV0.05 | Η επιμετάλλωση ψευδαργύρου είναι σχετικά μαλακή (συνήθως HV50~150). Η μικρή δύναμη αποτρέπει την υπερβολική εσοχή. |
| Ψευδάργυρος Επιμετάλλωση | 15 ~ 50 | 50 ~ 100 | HV0.05, HV0.1 | Καθώς αυξάνεται το πάχος, η δύναμη μπορεί να αυξηθεί κατάλληλα για να εξασφαλιστούν καθαρές άκρες εσοχής. |
| Χρώμιο Επιμετάλλωση | 1 ~ 5 | 10 ~ 25 | HV0.01, HV0.025 | Το σκληρό χρώμιο (HV800~1200) έχει υψηλή σκληρότητα. Η μικρή δύναμη αποτρέπει τη ζημιά από το indenter. |
| Χρώμιο Επιμετάλλωση | 5 ~ 20 | 25 ~ 100 | HV0.025, HV0.1 | Όταν το πάχος είναι >10μm, η δύναμη HV0.1 ισορροπεί την ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα. |
| Σύνθετος Επένδυση | <5 | ≤25 | HV0.01, HV0.025 | Για επιστρώσεις όπως κράμα ψευδαργύρου-νικελίου και κράμα χρωμίου-νικελίου, αποτρέψτε αυστηρά τη διείσδυση εσοχών στην επικάλυψη. |
2.2 Άλλοι βασικοί παράγοντες επιρροής
Εκτός από το πάχος, οι ακόλουθοι δύο παράγοντες θα τροποποιήσουν περαιτέρω την επιλογή της δοκιμαστικής δύναμης και πρέπει να κρίνουν με βάση τα πραγματικά σενάρια:
Εύρος σκληρότητας επίστρωσης:
Μαλακές επιστρώσεις (π.χ., επιψευδαργύρωση, HV < 200): Εάν η δύναμη δοκιμής είναι πολύ μικρή, οι εσοχές ενδέχεται να θολώσουν λόγω πλαστικής παραμόρφωσης της επικάλυψης. Συνιστάται να επιλέξετε το ανώτερο όριο του συνιστώμενου εύρους (π.χ., πάχος 10 μm, επιλέξτε δύναμη δοκιμής 50gf).
Σκληρές επιστρώσεις (π.χ., επιχρωμίωση, HV > 800): Η υψηλή σκληρότητα έχει ως αποτέλεσμα μικρές εσοχές, επομένως η δύναμη δοκιμής δεν πρέπει να είναι πολύ μικρή (όπως πάχος 5 μm, επιλέξτε δύναμη δοκιμής 25gf) για να αποτρέψετε το σφάλμα μέτρησης της διαγωνίου εσοχής να υπερβεί το ±5%.
2.3 Απαιτήσεις Προτύπων και Προδιαγραφών
Διαφορετικοί κλάδοι έχουν σαφή πρότυπα. Για παράδειγμα:
Η αυτοκινητοβιομηχανία υιοθετεί συνήθως το πρότυπο ISO 14577 (Instrumented Indentation Test), το οποίο επιτρέπει την προσαρμογή της τιμής δύναμης ανάλογα με το πάχος της επίστρωσης.
Η γενική βιομηχανία αναφέρεται στο ASTM E384, το οποίο απαιτεί η διαγώνιος εσοχής να είναι ≤ 1/2 του πάχους της επίστρωσης και ≥ 10 φορές η ακτίνα της άκρης του εγκοπτήρα (για να αποφευχθεί το φαινόμενο της άκρης).
Συμπερασματικά, η επιλογή της δύναμης δοκιμής για τη δοκιμή σκληρότητας micro-Vickers μεταλλικών επιστρώσεων θα πρέπει να ακολουθεί τη λογική «πρώτα το πάχος, ρύθμιση της σκληρότητας και εγγύηση του προτύπου»:
Αρχικά, προσδιορίστε το εύρος της δοκιμαστικής δύναμης με βάση το πάχος της επίστρωσης (ανατρέξτε στον παραπάνω πίνακα).
Ρυθμίστε την τιμή της δύναμης ανάλογα με τη σκληρότητα της επίστρωσης (επιλέξτε το ανώτερο όριο για μαλακές επιστρώσεις και το κατώτερο όριο για σκληρές επιστρώσεις).
Τέλος, ευθυγραμμιστείτε με τα πρότυπα του κλάδου (όπως τα ISO 14577 και ASTM E384) για να διασφαλίσετε την εγκυρότητα των αποτελεσμάτων των δοκιμών.
Ώρα δημοσίευσης: 03 Σεπτεμβρίου 2025
