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镀层的显微硬度测定

硬度是镀层的重要力学性能之一。它涉及镀件在使用过程中的耐磨、强度和使用寿命等方面。各种金属的硬度值虽能从金属材料手册查得，但从电解方法获得的金属镀层的硬度，往往比其他方法获得的金属的硬度要高，铬和铂族金属尤为显著。不同金属硬度变化程度依下列次序递减：铬、铂、铑、镍、钯、钻、铁、铜、银、锌、镉、锡、铅。
镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组织，而镀层的结晶组织又取决于电镀过程的工艺条件，如镀液温度、电流密度、pH值、镀液成分以及添加剂种类等。所以，镀层硬度检验，除了一些功能性镀层(如耐磨镀层)、装饰性镀层(如镀金)以及铝合金的氧化膜层等必须检验镀层硬度外，有时为了了解工艺因素对镀层硬度的影响，分析镀层硬度和内应力的相互关系，通常也需要测定镀层的硬度。为了消除基体材料对镀层硬度的影响和镀层厚度对压痕尺寸的限制，一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头，在一定静负荷的作用下，压入试样的镀层表面或剖面，获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度计上测微目镜将压痕放大一定倍率，测量其压痕对角线长度。显微硬度按下式计算：
式中：HV为硬度值(MPa)；P为负荷(g)；d为压痕对角线长度(μm)。
1．测试设备检验镀层显微硬度的设备是专用显微硬度计。国产有上海**光学仪器厂生产的HX-1000型等多种。显微硬度计的技术要求如下：
①放大倍率600倍以上；②测微目镜分度值0．01mm；③负荷质量l0g～200g；④工作台调节范围10mm～40mm。
2．测试条件
(1)使用环境。测试应在室温(20±1)℃，周围介质干燥、无灰尘及腐蚀性气体的环境中进行。仪器放在稳固、无振动的工作台上，并保持水平位置。
(2)试样表面状态。受检试样表面应是洁净、平整、光滑状态，表面粗糙度Ra≤0．4。
(3)测试位置。试样测试部位可以是镀层表面或剖面。在镀层表面测试时，应以主表面中心为宜(防止电流密度和边缘影响)，并避免镀层表面缺陷对测试的干扰。试样同一测试部位中，压痕之间的距离应在压痕对角线长度2．5倍以上。
(4)负荷质量。载荷大小应根据试样表面镀层厚度和硬度不同来选择。通常，载荷大小可按下式估算：
式中��m为载荷质量(g)；HV为估计镀层硬度值(MPa)；为镀层厚度(μm)。
(5)加荷速度。一般要求尽量在接近静压状态下选择合适的速度。通常选用30s左右完成加荷。
3．试验方法
(1)试样准备。试样测试部位应平整、光滑、无油污。测量剖面时，则按金相测厚法制备试样。
(2)仪器检查与校正。按仪器说明书进行，使仪器工作正常、压痕清晰、并符合标准硬度值范围。
(3)选择载荷和速度。根据被测镀层金属的性质和厚度选择好载荷质量和加荷速度，在可能范围内尽量选用较大负荷和*小的速度。
(4)加荷。将试样置于硬度计的物镜下，选择压痕合适位置后，缓慢地移至金刚石压头下方，均匀缓慢地进行加荷，直至仪器指示灯指示加荷结束，立即卸去负载。
(5)观察压痕。重新将试样移至物镜下，若工作正常，通过硬度计目镜可以清晰地看出正方形角锥体压痕及压痕的对角线。
(6)测量压痕长度。准确测出压痕两条对角线的长度。若两条对角线长度相等或接近时，说明测量有效。然后计算对角线长度平均值，并计算镀层的硬度值。
对于同一试样，应在相同条件下测量三次以上，以算术平均值作为镀层硬度的测量结果。
此显微硬度测定为使用显微硬度计法,是固定式仪器.还有一种是超声硬度计方法,是便携式仪器.

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