一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，首先在基體的硬質(zhì)涂層上按照球磨法加工出球坑，使基體暴露在球坑內(nèi)并且使硬質(zhì)涂層在球坑內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形涂層面；然后用維氏硬度計(jì)在環(huán)形涂層面上壓出底部具有長底邊、短底邊及相鄰的兩條徑向底邊的錐形壓痕，其中錐形壓痕長底邊的中點(diǎn)、短底邊的中點(diǎn)與錐形壓痕頂點(diǎn)所構(gòu)成的平面通過球坑所對(duì)應(yīng)球體的球心，接著使用金相顯微鏡測量環(huán)形涂層面上部對(duì)應(yīng)的大圓半徑a、環(huán)形涂層面下部對(duì)應(yīng)的小圓半徑b、錐形壓痕長底邊兩端點(diǎn)的距離L和錐形壓痕短底邊兩端點(diǎn)的距離l，即可利用對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算出硬質(zhì)涂層的厚度T和維氏硬度。上述方法能夠在測量厚度的同時(shí)聯(lián)合進(jìn)行硬度的測試，從而簡化測量工序，提高檢測效率。
【專利說明】一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 涂層技術(shù)能夠顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量，例如應(yīng)用于立方氮化硼刀具上的硬質(zhì)涂層，在 立方氮化硼上涂覆一層或者多層硬質(zhì)涂層，可以大大提高刀具的壽命和加工精度?？捎糜?立方氮化硼刀具的涂層主要有：氮化鈦、氮鋁鈦、氧化鋁等。實(shí)際生產(chǎn)中，快速有效地判定硬 質(zhì)涂層的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，不但關(guān)系著生產(chǎn)效率，也關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和品牌形象。硬質(zhì)涂層的 質(zhì)量主要包括厚度、硬度、結(jié)合力、表面粗糙度等，實(shí)際生產(chǎn)中，一般只測試前三項(xiàng)。
[0003]目前，硬質(zhì)涂層厚度的測量方法主要有光學(xué)方法、渦流法和磁感應(yīng)法等，但是光學(xué) 法要求涂層透明，渦流法要求涂層不導(dǎo)電，磁感應(yīng)法要求刀具基體為磁性材料，顯然立方氮 化硼刀具上的鈦系涂層不能滿足上述要求，因此一般需要采用具有破壞性的球磨法測試， 球磨法測硬質(zhì)涂層厚度是現(xiàn)有技術(shù)，如圖1所示，對(duì)硬質(zhì)涂層92的細(xì)微局部使用磨球94進(jìn) 行球磨處理，得到一個(gè)內(nèi)壁為圓弧面的球坑93,使基體91暴露在球坑93內(nèi)并且使硬質(zhì)涂層 92在球坑93內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形涂層面95,然后使用對(duì)應(yīng)的測試儀器，如金相顯微鏡進(jìn)行相應(yīng) 尺寸的測量，即可計(jì)算出硬質(zhì)涂層厚度。
[0004] 結(jié)合力測定方法有劃痕法和對(duì)照法兩種，生產(chǎn)上一般采用對(duì)照法，即觀察壓痕周 圍涂層的剝落狀況，然后對(duì)照相應(yīng)的參考圖譜(如圖2所示）來判定是否滿足要求。
[0005] 硬質(zhì)涂層的硬度一般采用維氏硬度標(biāo)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)載荷和壓痕面積來測定硬度 值。維氏硬度試驗(yàn)方法是一種標(biāo)準(zhǔn)方法，維氏硬度試驗(yàn)原理是：將頂部兩相對(duì)面夾角為 136°的正四棱錐體金剛石壓頭用規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)一定的保持時(shí)間后卸除 試驗(yàn)力，試驗(yàn)力與試樣表面的壓痕表面積之比即為維氏硬度。在實(shí)際操作中測量壓痕對(duì)角 線長度，即可按以下公式計(jì)算出維氏硬度值：
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 步驟A、在基體的硬質(zhì)涂層上按照球磨法用磨球加工出球坑，使基體暴露在球坑內(nèi)并且 使硬質(zhì)涂層在球坑內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形涂層面； 步驟B、使用維氏硬度計(jì)在環(huán)形涂層面上壓出底部具有長底邊、短底邊及相鄰的兩條徑 向底邊的錐形壓痕，其中錐形壓痕長底邊的中點(diǎn)、短底邊的中點(diǎn)與錐形壓痕頂點(diǎn)所構(gòu)成的 平面通過球坑所對(duì)應(yīng)球體的球心； 步驟C、使用相應(yīng)的金相顯微鏡測量環(huán)形涂層面上部對(duì)應(yīng)的大圓半徑a、環(huán)形涂層面下 部對(duì)應(yīng)的小圓半徑b、錐形壓痕長底邊兩端點(diǎn)的距離L和錐形壓痕短底邊兩端點(diǎn)的距離1 ; 步驟D、將步驟C中測量得到的a、b值代入以下公式，計(jì)算出硬質(zhì)涂層的厚度T :
式中： --R為磨球半徑，單位為微米， --a、b的單位均為微米； 將步驟C中測量得到的L、1值代入以下修正公式，計(jì)算出硬質(zhì)涂層的維氏硬度：
式中： --F為壓頭壓入環(huán)形涂層面的試驗(yàn)力，單位為牛， --L、1的單位均為毫米。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于：步驟B之后還 包括以下步驟：利用相應(yīng)的金相顯微鏡觀察錐形壓痕周圍的涂層脫落情況，與相應(yīng)的參考 圖譜進(jìn)行對(duì)照以判定硬質(zhì)涂層的結(jié)合力是否合格。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于：所述錐形壓痕 形成在環(huán)形涂層面靠近球坑開口的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于：維氏 硬度計(jì)的壓頭壓入環(huán)形涂層面的保壓時(shí)間為10秒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于：所述 維氏硬度計(jì)上自帶有金相顯微鏡，所述環(huán)形涂層面上部對(duì)應(yīng)的大圓半徑a、環(huán)形涂層面下部 對(duì)應(yīng)的小圓半徑b、長底邊兩端點(diǎn)的距離L和短底邊兩端點(diǎn)的距離1均是利用維氏硬度計(jì)上 自帶的金相顯微鏡測量得出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種檢測硬質(zhì)涂層質(zhì)量的方法，其特征在于：所述 球坑開口處圓形口沿的直徑為0. 1毫米一 1毫米。
【文檔編號(hào)】G01N3/42GK104142280SQ201310484588
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】郭學(xué)軍, 韓倩斐, 閆曉 申請(qǐng)人:河南富耐克超硬材料股份有限公司