光电工程师社区

标题: 纳米压痕仪/硬度仪_德国菲希尔 [打印本页]

作者: gemini4545 时间: 2016-7-8 15:07
标题: 纳米压痕仪/硬度仪_德国菲希尔
本帖最后由 gemini4545 于 2017-5-3 13:39 编辑

   菲希尔（HELMUT FISCHER）集团是一家专业生产和销售涂镀层测厚仪、材料分析仪、微纳米压痕仪和材料测试仪的全球性集团公司。集团总部位于德国和瑞士，在德国、美国和英国各建有一个工厂、并设立了一个研究院和一个全球用户应用实验室，在全世界设有近50个分公司。

   菲希尔的微纳米压痕仪属于仪器化压痕试验方法，依据ISO 14577标准设计生产，采用仪器化压入的原理，能够在微纳米尺度自动精确地测量各种材料的硬度及相关参数，无需光学测量残留压痕对角线长度，尤其适合极薄的膜和涂镀层的硬度和相关力学性能的测量，在材料表面科学、薄膜材料和微纳米科学等研发领域具有广泛的应用，做到真正意义的涂镀层性能测试而避免基材的影响。

   根据该标准的规定，材料仪器化压痕试样分为三个应用范围，常规范围：2 N ≤F ≤ 30 kN，显微范围：2 N > F， h > 0,2 μm；纳米范围：h ≤ 0,2 μm。一般工厂所用的硬度计都属于常规范围，显微硬度计相比较而言载荷更小、精度更高，但也只能显微层面的，连第二个范围的下限0.2μm都很难保证，而纳米压痕设备，从载荷到压入深度的控制，都是极其精确和微小的，控制的分辨率往往能到达纳牛（1/1000微牛）、皮米（1/1000纳米）级别，这是普通显微硬度计都远远不能企及的，也是很多人把硬度计、显微硬度计和微纳米压痕仪混淆的地方。正因为如此，微纳米压痕仪可以应用在很多普通硬度计乃至显微硬度计无法精确测量的地方，如：

l  彩漆及漆层，如汽车面漆、底漆层；
l  电镀层，如电子、电器产品零部件表面镀金层或其它镀层；
l  硬质涂层(PVD或CVD)；
l  阳极氧化涂层；
l  植入材料，如人工心脏瓣膜，人工关节等；
l  合成材料或橡胶，例如研究材料耐候性或填料对材料性能的影响；
l  材料学研究，如研究复相材料中不同相的力学性能；材料性能研究；

   德国菲希尔公司就是一家专业设计和生产微纳米压痕仪的跨国公司，跟同类产品相比，它能提供更小及更宽的载荷范围，使用户不必在显微硬度和纳米压痕硬度之间抉择，全自动化的可编程测量模式、模块的设计理念、友好的操作界面、有效的减震措施（在纳米级别测量，震动对测量结果影响极大），使用户不但能够轻松上手，还能根据自己的需求随意添加各种辅助配件如AFM，加热平台等。

如有需求请直接咨询：
菲希尔测试仪器有限公司（在华总部，HELMUT FISCHER的全资子公司，非代理）

电话：021-32513131-151       官网：http://www.helmutfischer.com.cn/

   更详细的介绍可见跟帖

作者: gemini4545 时间: 2016-7-8 15:36
本帖最后由 gemini4545 于 2016-7-8 15:41 编辑

相比较传统显微硬度计的优势：

更小更精确的载荷和压入深度控制，达到nN和pm级别，保证压痕不受基材影响，更不会穿透薄膜或涂层；
无需光学测量压痕大小，不因压痕过小导致人为的不可避免的测量误差；
测量结果不只提供硬度值，还可提供其他力学性能参数，如弹性模量、蠕变量、松弛量等；
可同时反映被测材料的弹性变形性能和塑性变形性能；
一次测量即可获得不同深度的硬度值等力学参量信息；

可测参数：
一次测量即可获得以下28种性能参数

HM	HM(h)	HM(F)	HMCr	HUpl	HMs(F1,F2)	HIT
HV	HVpl	EIT	nplast	nIT	Wt	We
Wr	CIT1	CIT2	h(F)	hmax	hmax1	hc
hp	hpl	hr	h0	Ap	As	compliance

作者: gemini4545 时间: 2016-7-8 15:59
本帖最后由 gemini4545 于 2016-7-8 17:21 编辑

应用实例：
用不同载荷试压HV900标准片，获得不同载荷-压入深度的曲线图
首先可见红色曲线10mN载荷下，压入深度控制在0.5μm以内，依然可以获得很好的测量效果和曲线；
其次在不同载荷下，曲线重合度很高，表明设备对于不同深度的测量结果的一致性，反应了该设备对于测量涂镀层硬度结果的可靠性。
（纵坐标单位 mN，横坐标单位μm）

载荷-压入深度曲线.jpg (95.12 KB, 下载次数: 17)

载荷-压入深度曲线

作者: gemini4545 时间: 2016-7-27 10:24
对于薄覆盖层的硬度测试，传统方法是根据标准GB/T 9701-1988是比较老的（1988年）使用传统显微硬度计的测试方法从侧面进行薄膜硬度的测试，目的是从侧面避开基材对薄膜的影响。该方法有一定的局限性，标准中明确规定该方法要求覆盖层必须具有足够的厚度。当膜很薄时对于传统显微硬度计来说，会有以下影响：
- 精确定位测量点（压入点与观察点的偏差），避免压入点压出薄膜范围，或太靠近边缘影响区扩展到基材；
- 控制合适的载荷，载荷太大会有膜剥落的影响，以及较大压痕的侧面影响区也会扩展到侧面基材，导致测量结果偏差；
- 光学测量压痕对角线尺寸，对于小载荷小压痕测试的情况下，光学方法测量而导致的误差；

而纳米压痕是目前最直接最精确测量涂镀层或薄膜硬度的测试方法，国际标准ISO14577和国标GBT21838是目前专门针对仪器化压痕法测量涂镀层和膜硬度的标准，这种测试手段也突破了显微硬度计的测量限制，无需光学测量压痕尺寸，不因压痕过小导致测量误差，且能实时掌握压入深度等参数，对于不同膜厚控制不同的载荷和压入深度以保证避免基材的影响。传统的显微硬度计因无法做到这些所以只能采用侧面测试的方法。对于菲希尔的纳米压痕仪，无论是侧面还是正面都可以满足测试要求，而对于大部分致密覆盖层而言，纳米压痕仪直接从正面测量即可。菲希尔的设备是完全按照ISO14577标准设计的，且菲希尔本身也是制定该标准的成员之一，对于涂镀层或薄膜的硬度测试的标准要求更为熟知。菲希尔设备最低载荷能达到5μN（0.005mN）,对于1μm甚至更薄的薄层也能测试其硬度等其它力学参量。

欢迎光临光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/)