一种检测硬质涂层质量的方法
【专利摘要】本发明提供了一种检测硬质涂层质量的方法，首先在基体的硬质涂层上按照球磨法加工出球坑，使基体暴露在球坑内并且使硬质涂层在球坑内形成一个环形涂层面；然后用维氏硬度计在环形涂层面上压出底部具有长底边、短底边及相邻的两条径向底边的锥形压痕，其中锥形压痕长底边的中点、短底边的中点与锥形压痕顶点所构成的平面通过球坑所对应球体的球心，接着使用金相显微镜测量环形涂层面上部对应的大圆半径a、环形涂层面下部对应的小圆半径b、锥形压痕长底边两端点的距离L和锥形压痕短底边两端点的距离l，即可利用对应的公式计算出硬质涂层的厚度T和维氏硬度。上述方法能够在测量厚度的同时联合进行硬度的测试，从而简化测量工序，提高检测效率。
【专利说明】一种检测硬质涂层质量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测硬质涂层质量的方法。
【背景技术】
[0002] 涂层技术能够显著提升产品质量，例如应用于立方氮化硼刀具上的硬质涂层，在 立方氮化硼上涂覆一层或者多层硬质涂层，可以大大提高刀具的寿命和加工精度。可用于 立方氮化硼刀具的涂层主要有：氮化钛、氮铝钛、氧化铝等。实际生产中，快速有效地判定硬 质涂层的质量是否达标，不但关系着生产效率，也关系到产品质量和品牌形象。硬质涂层的 质量主要包括厚度、硬度、结合力、表面粗糙度等，实际生产中，一般只测试前三项。
[0003]目前，硬质涂层厚度的测量方法主要有光学方法、涡流法和磁感应法等，但是光学 法要求涂层透明，涡流法要求涂层不导电，磁感应法要求刀具基体为磁性材料，显然立方氮 化硼刀具上的钛系涂层不能满足上述要求，因此一般需要采用具有破坏性的球磨法测试， 球磨法测硬质涂层厚度是现有技术，如图1所示，对硬质涂层92的细微局部使用磨球94进 行球磨处理，得到一个内壁为圆弧面的球坑93,使基体91暴露在球坑93内并且使硬质涂层 92在球坑93内形成一个环形涂层面95,然后使用对应的测试仪器，如金相显微镜进行相应 尺寸的测量，即可计算出硬质涂层厚度。
[0004] 结合力测定方法有划痕法和对照法两种，生产上一般采用对照法，即观察压痕周 围涂层的剥落状况，然后对照相应的参考图谱(如图2所示）来判定是否满足要求。
[0005] 硬质涂层的硬度一般采用维氏硬度标定，根据实验载荷和压痕面积来测定硬度 值。维氏硬度试验方法是一种标准方法，维氏硬度试验原理是：将顶部两相对面夹角为 136°的正四棱锥体金刚石压头用规定的试验力压入试样表面，经一定的保持时间后卸除 试验力，试验力与试样表面的压痕表面积之比即为维氏硬度。在实际操作中测量压痕对角 线长度，即可按以下公式计算出维氏硬度值：
[0006]
【权利要求】
1. 一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 步骤A、在基体的硬质涂层上按照球磨法用磨球加工出球坑，使基体暴露在球坑内并且 使硬质涂层在球坑内形成一个环形涂层面； 步骤B、使用维氏硬度计在环形涂层面上压出底部具有长底边、短底边及相邻的两条径 向底边的锥形压痕，其中锥形压痕长底边的中点、短底边的中点与锥形压痕顶点所构成的 平面通过球坑所对应球体的球心； 步骤C、使用相应的金相显微镜测量环形涂层面上部对应的大圆半径a、环形涂层面下 部对应的小圆半径b、锥形压痕长底边两端点的距离L和锥形压痕短底边两端点的距离1 ; 步骤D、将步骤C中测量得到的a、b值代入以下公式，计算出硬质涂层的厚度T :
式中： --R为磨球半径，单位为微米， --a、b的单位均为微米； 将步骤C中测量得到的L、1值代入以下修正公式，计算出硬质涂层的维氏硬度：
式中： --F为压头压入环形涂层面的试验力，单位为牛， --L、1的单位均为毫米。
2. 根据权利要求1所述的一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于：步骤B之后还 包括以下步骤：利用相应的金相显微镜观察锥形压痕周围的涂层脱落情况，与相应的参考 图谱进行对照以判定硬质涂层的结合力是否合格。
3. 根据权利要求1所述的一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于：所述锥形压痕 形成在环形涂层面靠近球坑开口的位置。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于：维氏 硬度计的压头压入环形涂层面的保压时间为10秒。
5. 根据权利要求1或2或3所述的一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于：所述 维氏硬度计上自带有金相显微镜，所述环形涂层面上部对应的大圆半径a、环形涂层面下部 对应的小圆半径b、长底边两端点的距离L和短底边两端点的距离1均是利用维氏硬度计上 自带的金相显微镜测量得出。
6. 根据权利要求1或2或3所述的一种检测硬质涂层质量的方法，其特征在于：所述 球坑开口处圆形口沿的直径为0. 1毫米一 1毫米。
【文档编号】G01N3/42GK104142280SQ201310484588
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】郭学军, 韩倩斐, 闫晓 申请人:河南富耐克超硬材料股份有限公司