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【簡(jiǎn)介】
電鍍錫板弧表面抗劃傷性近來(lái)受到越來(lái)越多的重視，但至今對(duì)此尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。經(jīng)過(guò)分析比較，移植兩種簡(jiǎn)單有效的測(cè)試方法－涂膜鉛筆硬度泮和涂膜劃痕硬度法來(lái)測(cè)試和評(píng)價(jià)電鍍錫板表面抗劃傷性，試驗(yàn)結(jié)果表明該測(cè)試方法可以用來(lái)比較電鍍錫板表面抗劃傷性。
關(guān) 鍵 詞：電鍍錫板;抗劃傷性;鉛筆硬度;劃痕硬度
中圖分類號(hào)：TQ153.13
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 前 言
電鍍錫板 將鋼的強(qiáng)度和成形性與金屬錫的無(wú)毒、耐蝕、延展性好、錫焊性以及富有光澤的外觀相結(jié)合起來(lái)。因而電鍍錫板廣泛用于食品業(yè)、電器、儀表、玩具、化工、裝飾等領(lǐng)域。眾所周知，錫是一種很軟(12 HV)的金屬，電鍍錫板成品在堆垛、運(yùn)輸、涂飾、制罐、裝罐等操作中所產(chǎn)生的劃傷不僅會(huì)影響到電鍍錫板的外觀，而且有時(shí)可能會(huì)造成FeSn。合金層甚至鋼鐵基體暴露在外，從而使電鍍錫板的耐蝕性大大降低。
隨著對(duì)電鍍錫板質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)抗劃傷性也引起了重視。但至今對(duì)此尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，我們?cè)谶@方面試做了了些探索工作。電鍍錫板表面在實(shí)際應(yīng)用中所產(chǎn)生的劃傷從摩擦學(xué)角度分析其本質(zhì)上是粘著磨損和磨料磨損的結(jié)果。由摩擦學(xué)原理[2]可知，在一定條件下，抗劃傷性與被磨損材料的硬度存在密切的關(guān)系。一項(xiàng)情況下，被磨損材料的硬度越高，抗劃傷性越好;反之。則越差。
常規(guī)的硬度測(cè)試方法都是通過(guò)測(cè)量壓痕大小或壓痕面積來(lái)計(jì)算硬度的。然而。這些常規(guī)的布氏、洛氏、維氏等硬度計(jì)的壓痕在幾十微米至幾百微米之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電鍍錫板的鍍層厚度(通常在零點(diǎn)幾個(gè)微米到一點(diǎn)幾個(gè)微米之間)，所以這些常規(guī)方法并不能反映出鍍層表面硬度的大小。再者，這些常規(guī)硬度測(cè)試方法并沒有從實(shí)質(zhì)上反映電鍍錫板抵抗動(dòng)態(tài)機(jī)械力作用的能力大小。
在研究過(guò)程中。為考察電鍍錫板的表面抗劃傷性，曾使用過(guò)超顯微硬度法、微牛頓級(jí)力學(xué)探針以及納牛頓劃痕儀等微區(qū)測(cè)試方法，均因鍍層表面太薄太軟、表面粗糙度高及微觀不均勻性等原因而得不到重現(xiàn)的結(jié)果。因此我們轉(zhuǎn)向探索采用常規(guī)的涂膜硬度測(cè)試方法(鉛筆硬度法和劃痕硬度法)進(jìn)行電鍍錫板表面抗劃傷性的實(shí)驗(yàn)。涂膜硬度鉛筆測(cè)定法(參照GB6739—86和ASTM D3363—92)與色漆和清漆劃痕試驗(yàn)法(參照GB9279—88)一直使用于有機(jī)涂料行業(yè)，主要用來(lái)測(cè)試有機(jī)涂膜的硬度、強(qiáng)度、附著力大小。其測(cè)試方法簡(jiǎn)單，所得數(shù)據(jù)重現(xiàn)性較好。鉛筆硬度法和劃痕硬度法雖然在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中稱之為硬度測(cè)試方法，但按其實(shí)質(zhì)更接近于磨損試驗(yàn)，可以反映涂膜的抗劃傷性、耐磨損性、耐磨粒性、耐擦傷性等。因?yàn)殂U筆(劃針)與鍍層表面問(wèn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為此。我們認(rèn)為選用鉛筆硬度和劃痕硬度作為測(cè)試鍍錫層抗劃傷性是比較合理的，從實(shí)際使用情況來(lái)看，使用鉛筆硬度法和劃痕硬度法不僅有可能對(duì)極軟的錫鍍層進(jìn)行測(cè)試，拉開差距，而且更能反映鍍層表面的抗劃傷性。通過(guò)對(duì)抗劃傷性本質(zhì)及硬度測(cè)試方法原理的分析比較，我們嘗試移植這兩種方法常用的兩種儀器一QHQ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀和QHZ型涂膜劃痕試驗(yàn)儀用來(lái)測(cè)試電鍍錫板的抗劃傷性。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)樣板
實(shí)驗(yàn)所用樣板分析為4家國(guó)內(nèi)外不同公司生產(chǎn)的電鍍錫板。樣板的規(guī)格均為120 rDrD×50 rDrl-1。試驗(yàn)溫度：(23±2)C;相對(duì)濕度(50±5) 。各個(gè)試樣的游離錫厚度和合金層厚度用EGS~G公司的M273電化學(xué)測(cè)試儀測(cè)量。所用溶液是1.o mol/L 的鹽酸液。電流密度是10mA/cm 。該方法一次可以同時(shí)測(cè)出游離錫和合金層厚度。因?yàn)椴煌瑥S家可能采用不同種類的保護(hù)油，為了消除不同油膜對(duì)抗劃傷性的影響，在測(cè)試前先用丙酮把表面油膜去除。
2.2 鉛筆硬度測(cè)試法
由于鉛筆硬度方法主要用于有機(jī)涂膜層的硬度測(cè)定，我們移植到電鍍錫層表面抗劃傷性的測(cè)定，其中一些特殊性需要考慮，就是電鍍錫板鍍層既薄、總厚度一般小于1.5 m 又軟，為此，以下特作若干專門的規(guī)定。以便使測(cè)試結(jié)果可能作定量或半定量的評(píng)定分析。
測(cè)試儀器：天津建筑儀器試驗(yàn)機(jī)公司生產(chǎn)的QHQ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀。
測(cè)試方法：參照國(guó)標(biāo)GB6739—86進(jìn)行。1)每次測(cè)試時(shí)在樣板表面劃五道劃痕，從最硬的鉛筆開始測(cè)試，并相繼換上低一級(jí)的鉛筆，直至找出五道劃痕中只有一次犁傷膜的鉛筆，以其下一級(jí)鉛筆代表所測(cè)電鍍錫板表面的鉛筆硬度。如未犁傷電鍍錫板表面，則以此級(jí)的鉛筆代表所測(cè)電鍍錫板
表面的鉛筆硬度。
2)由于GB6739—86中6B為最軟一級(jí)，而我們?cè)趯?shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)鍍錫層厚度較大時(shí)，用6B鉛筆測(cè)試時(shí)，往往不止一道犁劃痕，按標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)調(diào)換下一級(jí)鉛筆。而目前比6B更軟的標(biāo)準(zhǔn)鉛筆無(wú)法取得，因此，根據(jù)我們測(cè)得的實(shí)際情況，我們參照原有定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行定級(jí)，以便進(jìn)行相對(duì)硬度的比較。a)規(guī)定硬度分為20級(jí)，依次從1 Hp到20 Hp。其中1 Hp最硬，20 Hp最軟，由1 Hp一2O Hp硬度遞減。
b)當(dāng)用6H 鉛筆測(cè)試時(shí)，若未犁傷鍍層，則硬度定為1 Hp;當(dāng)用5H鉛筆測(cè)試時(shí)，若未犁傷膜，則硬度定為2 Hp;以此類推。
c)用6B鉛筆測(cè)試時(shí)，若五道劃痕中，只有一道鉛筆劃痕線中有一條犁傷痕的定為¨ Hp;有二道或二道以上的劃痕中有犁傷痕，每道鉛筆劃痕線中有一條犁傷痕定為15 Hp，每道鉛筆劃痕線中有二條犁傷痕者定為16 Hp，以此類推。這里是以犁傷痕數(shù)目為依據(jù)。
2.3 劃痕硬度測(cè)試法
測(cè)試儀器：天津建筑儀器試驗(yàn)機(jī)公司生產(chǎn)的QHZ型涂膜劃痕試驗(yàn)儀。
測(cè)試方法：參照國(guó)標(biāo)GB/T9279—88進(jìn)行。
該試驗(yàn)原理是將一標(biāo)準(zhǔn)劃針(劃針針頭是一直徑 1 mm 的淬火硬質(zhì)鋼球)在一定負(fù)荷下壓人被測(cè)樣板表面內(nèi)，然后使劃針以一恒定速度(30～4Omm/s)作水平移動(dòng)，從而在鍍層表面劃出一條劃痕。劃痕硬度 值是用一定負(fù)荷下(經(jīng)試驗(yàn)我們選擇5Og負(fù)荷)劃痕的寬度大小來(lái)表示。一定負(fù)荷下，劃痕越寬，表示劃痕硬度越小，抗劃傷性越差;劃痕越窄，表示劃痕硬度越高，抗劃傷性越好。關(guān)于劃痕寬度的測(cè)量，應(yīng)注意由于劃痕硬度試驗(yàn)時(shí)首先要產(chǎn)生大的塑性變形，劃痕兩邊會(huì)產(chǎn)生凸緣。在測(cè)量時(shí)，不應(yīng)測(cè)量劃痕的凸緣和外邊緣，而應(yīng)測(cè)量真實(shí)劃痕的寬度。我們用6JA 干涉顯微鏡(放大500倍)觀察劃痕刻度。
