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第五章　涂层的性能检测 试验方法　;1.涂层硬度检测;布氏硬度（Brinell Hardness）的测定原理是用一定大小的试验力F(N)（通常是以3000kgf的压力F，注：1kgf=9.8N，kgf即一千克的力的意思）,把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面（图1），保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB值。; 洛氏硬度（HR）测试当被测样品过小或者布氏硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。根据实验材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示，分别为60kg、100kg、150kg载荷的情况下测量。; 肖氏硬度：简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)(也称之为邵尔、邵氏硬度)在1907年首先提出。 应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。; 由英国科学家维克斯首先提出。以49.03~980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961~49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。 ;涂层宏观硬度测量 涂层的宏观硬度是指用一般的布氏硬度或洛氏硬度计，以涂层表面整体大范围(宏观)压痕为测定对象，所测得的平均硬度值。由于涂层材料不同于基体材料，涂层中存在的气孔、氧化物等缺陷，对所测得的宏观硬度值会产生一定的影响。 采用标准布氏硬度计和表面洛氏硬度计来测量其硬度。 ;涂层显微硬度测量; 显微硬度的计算。显微硬度法是采用显微硬度计上特制的金刚石压头，再以净载荷条件下压入试样涂层表面，得到相应的正方角锥体压痕。然后在硬度计上的测微目镜将压痕放大一定的倍数，再测量压痕的对角线长度。按式(5-l )显微硬度计算式计算:;10;11;薄膜的厚度要求 试样制备时，首先要考虑薄膜的厚度。被测试样表面经施载压头压入后形成压痕，压痕周围受到形变的影响，影响范围包括弹性形变和塑性形变的区域。虽然被测薄膜材料不同，其压痕形变影响区也有差别，但一般如半球形所示。 ; 由图可知，维氏硬度深度方向形变影响区是压痕对角线的1.5倍以上，也就是说，为了消除压痕形变的影响，镀膜的厚度应为压痕对角线的1.5倍以上。根据维氏硬度压痕深度与其对角线之比为1:7关系来推算，则受压痕形变影响的深度为实际压痕深度的10倍以上。当膜厚为压痕深度10倍以上时，可用直接法直接获得镀膜本身的显微硬度。 ;14;1.2 涂层结合强度的测量 涂层的结合强度是指涂层与基体结合力的大小，即单位面积涂层从基体上剥落下来所需要的力。涂层结合强度是衡量涂层性能的一个重要指标，若结合强度低，涂层容易从基体上剥落，严重影响涂层的使用性能和使用寿命。 测量涂层结合强度的方法很多，但可分为两大类，一类为定性检验，如弯曲试验、冲击试验、杯突试验等，另一类为定量检验，如划痕试验、抗拉试验、压缩试验等。; 杯突试验 类似于弯曲试验，杯突试验同样可以用来观察涂层变形后涂层开裂或剥离情况，间接衡量涂层结合强度，杯突试验是将涂层样品放置杯突实验机上，钢球直径为20mm，杯口直径为27.5mm，以10mm/min的速度由试样背面/基体面将钢球向有涂层方向压入，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情况，若涂层无剥落现象，说明涂层结合强度高。;弯曲试验 　　弯曲试验通常为三点弯曲试验，其做法是将涂层试样置于一定距离的两个支点上，涂层面向支点，将一定曲率半径的压头作用于基体材料的中点，在一作用力下，试样发生弯曲，随着力的不断增大，涂层会开裂，直至从基体上剥离，弯曲角的大小说明涂层结合强度的大小。;18; 划痕试验 划痕试验是将一具有很小曲率半径，圆锥形端头硬质材料针置于薄膜表面，施加一法向力使针沿涂层表面刻划，逐步增加测量针的法向载荷，并重复进行刻划，恰好能使涂层与基片发生剥离的载荷来衡量涂层与基体间结合强度，该载荷被称之为涂层剥离的临界载荷。 ; 为了准确确定这