硬质涂层结合性能试验方法 维氏压痕法

硬质涂层结合性能试验方法维氏压痕法范围本文件描述了用维氏硬度计在硬质涂层的表面产生压痕，根据压痕形貌以及涂层剥落情况评价硬质涂层结合性能的试验方法。本文件适用于物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）方法制备的硬质涂层。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4340.2-2025金属材料维氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准JJF1914-2021金相显微镜校准规范术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。原理施加一定的载荷使维氏金刚石压头垂直压入涂层表面，涂层表面产生变形区，诱发涂层-基体界面产生应力集中，从而导致涂层发生变形、开裂、剥落等失效模式，在金相显微镜下通过观察压痕周围涂层的裂纹以及剥落情况来评价涂层的结合性能。仪器设备维氏硬度计维氏硬度计应符合GB/T4340.2的规定，应每年至少使用标准样品进行一次校准。金刚石压头金刚石压头应符合GB/T4340.2的规定。金相显微镜用配备有校准载物台移动装置的金相显微镜拍摄涂层表面压痕形貌，金相显微镜应符合JJF1914的规定。试样准备应清洗涂层试样表面灰尘、颗粒物、油污或者其他污染膜。试样表面应平整。试验条件采用物理气相沉积方法制备的硬质涂层，试验力应为20kgf，在金相显微镜下放大500倍观察涂层剥落情况。采用化学气相沉积方法制备的硬质涂层，试验力应为50kgf，在金相显微镜下放大200倍观察涂层剥落情况。任一压痕中心到试样边缘的距离应至少为压痕对角线长度的2.5倍，两个相邻压痕之间的中心距离应至少为压痕对角线长度的3倍。试验步骤试样应稳固放置于维氏硬度计的试样夹具上，以保证试验中试样不发生位移。根据试样涂层类别确定试验力。压头应与试样表面接触，垂直于试样表面施加试验力，加力过程中不应有冲击和振动，直至将试验力施加至规定值。在金相显微镜下观察试样的压痕情况，按照规定放大倍数观察拍摄压痕。压痕图片使用图像分析软件进行压痕面积与涂层剥落面积测量，计算涂层剥落面积占比。根据表1中压痕试验结果的分类和附录A中不同类别压痕的示例图片，确认样品的涂层结合性能类别。试验结果分类类别现象类别0出现裂纹，无涂层剥落现象类别1压痕边缘出现1处轻微剥落，剥落面积占比不大于5%类别2小面积剥落区域不超过2处，总剥落面积占比不大于15%类别3小面积剥落区域超过2处，或总剥落面积占比不大于30%类别4出现大片剥落，总剥落面积占比不大于50%类别5压痕边缘少量涂层残留，总剥落面积占比不大于80%类别6剥落区域连贯成片或呈现环状剥落，压痕周围涂层几乎完全剥落，剥落面积占比大于80%涂层剥落是涂层剥离，基体清晰可见，或者复合涂层的子涂层剥离，下面的涂层或基体清晰可见。涂层剥落面积占比是涂层剥落面积与压痕总面积之比。类别0、1、2表明结合程度合格，类别3、4、5、6表明结合性能不合格。推荐进行三次以上的试验。有效性判定测定压痕中心到各压痕顶点的长度（见图1），压痕中心到压痕顶点平面长度相差值不应超过压痕对角线长度的12%，满足（D1-D2）/（D1+D2）≤12%且（D3-D4）/（D3+D4）≤12%，其中D1＞D2，D3＞D4。压痕示意图试验报告试验报告应包括以下内容：本文件编号；测试设备的型号、生产商、最后一次校准时间；测试样品的信息：样品名称、样品编号、涂层种类、基体种类；试验条件：试验力，金相显微镜放大倍数；测试位置；