Có nhiều loại lớp phủ kim loại. Các lớp phủ khác nhau yêu cầu lực thử khác nhau trong phép thử độ cứng vi mô, và lực thử không thể được sử dụng một cách ngẫu nhiên. Thay vào đó, các phép thử nên được tiến hành theo các giá trị lực thử được khuyến nghị bởi các tiêu chuẩn. Hôm nay, chúng ta sẽ chủ yếu giới thiệu phép thử độ cứng Vickers vi mô của lớp phủ kẽm hoặc lớp phủ hợp kim kẽm-nhôm-magiê được phủ trên thép.
1. Chuẩn bị mẫu luyện kim chất lượng cao của lớp phủ kẽm (hoặc lớp phủ nhôm-magiê) là bước đầu tiên trong quá trình kiểm tra lớp phủ. Việc chuẩn bị mẫu lớp phủ kẽm bao gồm nhiều bước, bao gồm lấy mẫu, gắn mẫu, và mài sơ bộ và đánh bóng. Mục đích của việc chuẩn bị các mẫu này là để mài bề mặt mặt cắt ngang của phôi thành một bề mặt phẳng, nhẵn, cho phép quan sát rõ ràng các vết lõm Vickers, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo chính xác kích thước vết lõm để thu được giá trị độ cứng.
2. Đối với thử nghiệm độ cứng của lớp phủ kẽm: vì lớp phủ kẽm tương đối dày, nên có thể thực hiện các thử nghiệm độ cứng với các lực thử khác nhau. Trên cùng một mẫu, lực thử càng nhỏ thì kích thước vết lõm càng nhỏ; ngược lại, lực thử càng lớn thì kích thước vết lõm càng lớn. Nếu lớp phủ xung quanh vết lõm có dấu hiệu nứt hoặc biến dạng, nên chọn lực thử nhỏ hơn. Quá trình này được lặp lại cho đến khi lớp phủ xung quanh vết lõm Vickers vẫn tương đối nguyên vẹn mà không bị biến dạng - mức lực thử này là mức thích hợp cho mẫu.
2.1 Độ dày lớp phủ khác nhau tương ứng với các phạm vi lực thử cụ thể, điều này rất quan trọng để tránh làm sai lệch kết quả thử nghiệm. Sau đây là tài liệu tham khảo về việc lựa chọn lực thử cho các lớp phủ thông thường (mạ kẽm, mạ crom), áp dụng cho máy đo độ cứng Vickers vi mô (HV):
| Loại lớp phủ | Lớp phủ Độ dày (μm) | Gợi ý Lực lượng thử nghiệm (gf) | Tương ứng Thang đo HV | Các biện pháp phòng ngừa chính |
| Kẽm Mạ | 5 ~ 15 | 25 ~ 50 | HV0.025, HV0.05 | Lớp mạ kẽm tương đối mềm (thường có độ cứng HV50~150); lực tác động nhỏ sẽ tránh được hiện tượng lõm quá mức. |
| Kẽm Mạ | 15 ~ 50 | 50 ~ 100 | HV0.05, HV0.1 | Khi độ dày tăng lên, có thể tăng lực một cách thích hợp để đảm bảo các cạnh vết lõm rõ nét. |
| Chromium Mạ | 1 ~ 5 | 10 ~ 25 | HV0.01, HV0.025 | Crom cứng (HV800~1200) có độ cứng cao; lực ấn nhỏ giúp tránh làm hỏng đầu ấn. |
| Chromium Mạ | 5 ~ 20 | 25 ~ 100 | HV0.025, HV0.1 | Khi độ dày >10μm, HV0.1force cân bằng giữa độ chính xác và hiệu quả. |
| Vật liệu tổng hợp Lớp phủ | <5 | ≤25 | HV0.01, HV0.025 | Đối với các lớp phủ như hợp kim kẽm-niken và hợp kim crom-niken, cần tuyệt đối ngăn chặn việc vết lõm xuyên thủng lớp phủ. |
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng quan trọng khác
Ngoài độ dày, hai yếu tố sau đây sẽ ảnh hưởng thêm đến việc lựa chọn lực thử nghiệm và cần được đánh giá dựa trên các tình huống thực tế:
Phạm vi độ cứng lớp phủ:
Lớp phủ mềm (ví dụ: mạ kẽm, HV < 200): Nếu lực thử quá nhỏ, vết lõm có thể bị mờ do biến dạng dẻo của lớp phủ. Nên chọn giới hạn trên của phạm vi khuyến nghị (ví dụ: độ dày 10 μm, chọn lực thử 50gf).
Lớp phủ cứng (ví dụ: mạ crom, HV > 800): Độ cứng cao dẫn đến vết lõm nhỏ, do đó lực thử không nên quá nhỏ (ví dụ: độ dày 5 μm, chọn lực thử 25gf) để tránh sai số đo đường chéo vết lõm vượt quá ±5%.
2.3 Yêu cầu của Tiêu chuẩn và Quy cách kỹ thuật
Các ngành công nghiệp khác nhau có những tiêu chuẩn riêng biệt. Ví dụ:
Ngành công nghiệp ô tô thường áp dụng tiêu chuẩn ISO 14577 (Thử nghiệm độ cứng bằng thiết bị đo), cho phép điều chỉnh giá trị lực theo độ dày lớp phủ;
Ngành công nghiệp nói chung tham khảo tiêu chuẩn ASTM E384, yêu cầu đường chéo vết lõm phải nhỏ hơn hoặc bằng 1/2 độ dày lớp phủ và lớn hơn hoặc bằng 10 lần bán kính đầu mũi ấn (để tránh hiệu ứng đầu mũi).
Tóm lại, việc lựa chọn lực thử nghiệm cho phép đo độ cứng micro-Vickers của lớp phủ kim loại cần tuân theo nguyên tắc “độ dày là ưu tiên hàng đầu, sau đó mới đến điều chỉnh độ cứng và đảm bảo tiêu chuẩn”:
Trước tiên, hãy xác định phạm vi lực thử dựa trên độ dày lớp phủ (tham khảo bảng ở trên);
Điều chỉnh giá trị lực theo độ cứng của lớp phủ (chọn giới hạn trên cho lớp phủ mềm và giới hạn dưới cho lớp phủ cứng);
Cuối cùng, cần tuân thủ các tiêu chuẩn ngành (như ISO 14577 và ASTM E384) để đảm bảo tính hợp lệ của kết quả thử nghiệm.
Thời gian đăng bài: 03/09/2025
