[发明专利]用于测定表面耐磨性的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测定材料表面耐磨性的方法，包括一个试件、一个压痕体和一个带，使该带穿过试件与压痕体之间移动，其中带被压痕体以给定的作用力顶压到试件上并且确定试件表面的耐磨性。

一种用于确定材料表面耐磨性的装置，包括一个试件、一个压痕体和一个带、一个用于在试件表面上固定和导引所述带的固定和输送装置、一个压痕体固定装置和一个通过该固定装置保持垂直运动的压痕体，其中这样设置压痕体固定装置，使压痕体能够被顶压到背离试件表面的带表面上。

背景技术

测定非常薄的表面层的耐磨强度具有越来越重要的意义，因为在许多技术领域越来越致力于微型化而且创新性技术、如微系统技术迅速成长。例如导向体、轴承和滑动接触体的微摩擦最佳化要求使用特别薄的涂层，其厚度经常在次微米范围，并且必需在测量技术上检验和优化其机械耐磨强度。因此对于这种任务要求目前还没有适合的方法供使用。

已知的以AFM方法为基础的微划刻测试头不适用于获得可实际使用和传递的结果，因为通过细针获得的划刻结果不能表达实际的在实践中出现的平面磨损。

为了实现材料表面上磨损特性的局部解析检验，可以使用球体磨损方法。其中在3体接触中在要被测试的表面上产生半球形的磨痕，它们可以实现耐磨强度的光学测量结果。所述磨痕通过一个在材料表面上旋转的球体产生，为此球体通过一种研磨悬浮液(polishingslurry)浸润。

在此缺陷是，研磨介质由于被磨损物质污染、由于颗粒沉积和由于液体成份的蒸发损失都可能改变其研磨特性。此外研磨介质可能由于颗粒沉积在软的表面中而失效，并在开始期间不均匀地分布在压痕体接触段上。球表面也变化。需要经常更换球体。

此外，对于这种负荷变化的方法，由于半球形磨痕半径变小而受到限制。球体的顶压力也只能有限地降低。在评价测量结果时，半球形磨痕形状误差(尤其是棱边圆化)可能引起错误的测量结果。

总之已经确认，所有在此所述的测试方法只能有条件地提供对于各种应用可传递的结果(刮痕测试)或者它们不能限于小的侧面分析面(落砂测试)。

对于漆层检测的反射方法，其结果具有很大的离散性，而对于泰伯磨耗(Taber)测试，不能实现特别薄的表面区域的分析。

在Bushan，B.et al.的“Tribology and Mechanics”Sp.22，ASLESpec.Publ.，Park Ridge 1987 van Groenou et al.中公开了另一种用于确定录像机中磁头耐磨性的测试装置。对于这种所谓的“磁带球体测试”，一个起磨蚀作用的带在一试件表面与一固定在侧面的承载重量的压痕球体之间穿过。通过压痕球体的顶压使起磨蚀作用的带顶压到试件上，由此通过带在试件表面上的摩擦形成一个磨损半球形磨痕。在不同的时间从装置中取出试件并测量半球形磨痕的深度。

在这个装置中，例如带厚变化或试件的复杂表面形状导致衰减问题。此外，不能实现对试件位置准确的监测，并且由于向该装置中装入试件和从该装置中取出试件而不能实现测量自动化。也不能实现在线(in situ)磨损检测。

由上述Broese van Groenou的专业会议文献(1983年材料磨损国际会议)已知已经进行过磁记录器磨损实验。在此，一个移动的带通过其配有磁载体信息的覆层借助于压痕体被压到一个试件上。为了确定磨损，在取出带之后测量由此在试样体中产生的凹陷并确定磨损。这种工作方式的一个缺陷是，不能实现在线测量。因为通过磁性覆层产生磨损，而对带材料本身没有任何影响。

US-B1-6247356描述一种材料硬度测量仪。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种装置和一种方法，用于测定一个试件表面的机械耐磨强度，通过它也可以可靠地、经济地和快速地测量特别薄的表面层和表面覆层的耐磨性。

这个目的通过本发明的方法和本发明的装置得以实现。

按本发明的用于测定材料表面耐磨性的方法，包括一个试件、一个压痕体和一个带，使所述带穿过试件与压痕体之间移动，其中，所述带被压痕体以一个预定的作用力预压到试件上，由此测定试件表面的耐磨性，其特征在于，所述带是一个起磨蚀作用的研磨带，在带穿过的同时，在至少两个不同时刻测定压痕体的位置并且由所测定的位置的差值得到耐磨性。