Metallipinnoitteita on monenlaisia. Eri pinnoitteet vaativat erilaisia koevoimia mikrokovuustesteissä, eikä koevoimia voida käyttää satunnaisesti. Sen sijaan testit tulisi suorittaa standardien suosittelemien koevoimien arvojen mukaisesti. Tänään esittelemme pääasiassa teräkselle levitettyjen sinkkipinnoitteiden tai sinkki-alumiini-magnesiumseospinnoitteiden mikro-Vickers-kovuusmittauksia.
1. Sinkkipinnoitteiden (tai alumiini-magnesiumpinnoitteiden) korkealaatuisten metallografisten näytteiden valmistaminen on pinnoitteiden testauksen ensimmäinen vaihe. Sinkkipinnoitenäytteiden valmisteluun kuuluu useita vaiheita, mukaan lukien näytteenotto, kiinnitys sekä esihionta ja kiillotus. Tällaisten näytteiden valmistelun tarkoituksena on hioa työkappaleen poikkileikkauspinta sileäksi ja tasaiseksi pinnaksi, joka mahdollistaa Vickers-painumien selkeän visualisoinnin ja helpottaa painumien mittojen tarkkaa mittaamista kovuusarvojen saamiseksi.
2. Sinkkipinnoitteiden kovuusmittaus: koska sinkkipinnoitteet ovat suhteellisen paksuja, kovuuskokeet voidaan suorittaa eri koevoimilla. Samalle näytteelle, mitä pienempi koevoima on, sitä pienempi on painauman koko; päinvastoin, mitä suurempi koevoima on, sitä suurempi on painauman koko. Jos painauman ympärillä oleva pinnoite osoittaa halkeilun tai muodonmuutoksen merkkejä, on valittava pienempi koevoima. Tätä prosessia toistetaan, kunnes Vickersin painauman ympärillä oleva pinnoite pysyy suhteellisen ehjänä ilman muodonmuutosta – tämä koevoiman taso on sopiva näytteelle.
2.1 Eri pinnoitteen paksuudet vastaavat tiettyjä koestusvoima-alueita, mikä on ratkaisevan tärkeää testitulosten vääristymisen välttämiseksi. Seuraavassa on viitteitä koestusvoiman valintaan yleisille pinnoitteille (sinkkipinnoitus, kromipinnoitus) mikro-Vickers-kovuusmittareiden (HV) osalta:
| Pinnoitteen tyyppi | Pinnoite Paksuus (μm) | Suositella Testivoima (gf) | Vastaava HV-asteikko | Tärkeimmät varotoimet |
| Sinkki Pinnoitus | 5 ~ 15 | 25 ~ 50 | HV0,025, HV0,05 | Sinkkipinnoitus on suhteellisen pehmeää (yleensä HV50–150); pieni voima estää liiallisen painauman. |
| Sinkki Pinnoitus | 15 ~ 50 | 50 ~ 100 | HV0,05, HV0,1 | Paksuuden kasvaessa voimaa voidaan lisätä asianmukaisesti selkeiden sisennysreunojen varmistamiseksi. |
| Kromi Pinnoitus | 1 ~ 5 | 10 ~ 25 | HV0,01, HV0,025 | Kovakromilla (HV800~1200) on korkea kovuus; pieni voima estää sisennystyökalun vaurioitumisen. |
| Kromi Pinnoitus | 5 ~ 20 | 25 ~ 100 | HV0,025, HV0,1 | Kun paksuus on > 10 μm, HV0.1force tasapainottaa tarkkuuden ja tehokkuuden. |
| Komposiitti Pinnoite | <5 | ≤25 | HV0,01, HV0,025 | Sinkki-nikkeliseoksen ja kromi-nikkeliseoksen kaltaisten pinnoitteiden kohdalla on ehdottomasti estettävä painaumien tunkeutuminen pinnoitteeseen. |
2.2 Muut keskeiset vaikuttavat tekijät
Paksuuden lisäksi seuraavat kaksi tekijää muokkaavat edelleen testivoiman valintaa, ja ne on arvioitava todellisten skenaarioiden perusteella:
Pinnoitteen kovuusalue:
Pehmeät pinnoitteet (esim. sinkkipinnoitus, HV < 200): Jos koestusvoima on liian pieni, painaumat voivat epätarkentua pinnoitteen plastisen muodonmuutoksen vuoksi. On suositeltavaa valita suositellun alueen yläraja (esim. paksuus 10 μm, valitse 50 gf:n koestusvoima).
Kovat pinnoitteet (esim. kromipinnoitus, HV > 800): Korkea kovuus johtaa pieniin painaumiin, joten koestusvoiman ei tulisi olla liian pieni (esim. paksuus 5 μm, valitse 25 gf:n koestusvoima), jotta painumalävistäjän mittausvirhe ei ylitä ±5 %.
2.3 Standardien ja eritelmien vaatimukset
Eri toimialoilla on selkeät standardit. Esimerkiksi:
Autoteollisuudessa käytetään yleisesti ISO 14577 -standardia (Instrumented Indentation Test), jonka avulla voima-arvoa voidaan säätää pinnoitteen paksuuden mukaan;
Yleinen teollisuus viittaa standardiin ASTM E384, joka vaatii, että sisennyksen lävistäjä on ≤ 1/2 pinnoitteen paksuudesta ja ≥ 10 kertaa sisennystyökalun kärjen säde (kärkivaikutuksen välttämiseksi).
Yhteenvetona voidaan todeta, että metallipinnoitteiden mikro-Vickers-kovuuskokeissa käytettävän testivoiman valinnan tulee noudattaa "paksuus ensin, kovuuden säätö ja standardin takuu" -logiikkaa:
Määritä ensin testivoima-alue pinnoitteen paksuuden perusteella (katso yllä oleva taulukko);
Säädä voiman arvoa pinnoitteen kovuuden mukaan (valitse yläraja pehmeille pinnoitteille ja alaraja koville pinnoitteille);
Lopuksi, yhdenmukaista käytäntö alan standardien (kuten ISO 14577 ja ASTM E384) kanssa varmistaaksesi testitulosten pätevyyden.
Julkaisun aika: 03.09.2025
