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摘 要:電鍍錫板弧表面抗劃傷性近來受到越來越多的重視，但至今對此尚無統(tǒng)一的標準測試方法。經過分析比較，移植兩種簡單有效的測試方法－涂膜鉛筆硬度泮和涂膜劃痕硬度法來測試和評價電鍍錫板表面抗劃傷性，試驗結果表明該測試方法可以用來比較電鍍錫板表面抗劃傷性。
關 鍵 詞：電鍍錫板;抗劃傷性;鉛筆硬度;劃痕硬度
中圖分類號：TQ153.13
文獻標識碼：A
1 前 言
電鍍錫板 將鋼的強度和成形性與金屬錫的無毒、耐蝕、延展性好、錫焊性以及富有光澤的外觀相結合起來。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、運輸、涂飾、制罐、裝罐等操作中所產生的劃傷不僅會影響到電鍍錫板的外觀，而且有時可能會造成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。
隨著對電鍍錫板質量要求的不斷提高，對抗劃傷性也引起了重視。但至今對此尚無統(tǒng)一的標準測試方法，我們在這方面試做了了些探索工作。電鍍錫板表面在實際應用中所產生的劃傷從摩擦學角度分析其本質上是粘著磨損和磨料磨損的結果。由摩擦學原理[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系。一項情況下，被磨損材料的硬度越高，抗劃傷性越好;反之。則越差。
常規(guī)的硬度測試方法都是通過測量壓痕大小或壓痕面積來計算硬度的。然而。這些常規(guī)的布氏、洛氏、維氏等硬度計的壓痕在幾十微米至幾百微米之間，遠遠超過了電鍍錫板的鍍層厚度(通常在零點幾個微米到一點幾個微米之間)，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)硬度測試方法并沒有從實質上反映電鍍錫板抵抗動態(tài)機械力作用的能力大小。
在研究過程中。為考察電鍍錫板的表面抗劃傷性，曾使用過超顯微硬度法、微牛頓級力學探針以及納牛頓劃痕儀等微區(qū)測試方法，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的結果。因此我們轉向探索采用常規(guī)的涂膜硬度測試方法(鉛筆硬度法和劃痕硬度法)進行電鍍錫板表面抗劃傷性的實驗。涂膜硬度鉛筆測定法(參照GB6739—86和ASTM D3363—92)與色漆和清漆劃痕試驗法(參照GB9279—88)一直使用于有機涂料行業(yè)，主要用來測試有機涂膜的硬度、強度、附著力大小。其測試方法簡單，所得數據重現性較好。鉛筆硬度法和劃痕硬度法雖然在國家標準中稱之為硬度測試方法，但按其實質更接近于磨損試驗，可以反映涂膜的抗劃傷性、耐磨損性、耐磨粒性、耐擦傷性等。因為鉛筆(劃針)與鍍層表面問有相對運動。為此。我們認為選用鉛筆硬度和劃痕硬度作為測試鍍錫層抗劃傷性是比較合理的，從實際使用情況來看，使用鉛筆硬度法和劃痕硬度法不僅有可能對極軟的錫鍍層進行測試，拉開差距，而且更能反映鍍層表面的抗劃傷性。通過對抗劃傷性本質及硬度測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型涂膜劃痕試驗儀用來測試電鍍錫板的抗劃傷性。
2 實驗方法
2.1 實驗樣板
實驗所用樣板分析為4家國內外不同公司生產的電鍍錫板。樣板的規(guī)格均為120 rDrD×50 rDrl-1。試驗溫度：(23±2)C;相對濕度(50±5) 。各個試樣的游離錫厚度和合金層厚度用EGS~G公司的M273電化學測試儀測量。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測出游離錫和合金層厚度。因為不同廠家可能采用不同種類的保護油，為了消除不同油膜對抗劃傷性的影響，在測試前先用丙酮把表面油膜去除。
2.2 鉛筆硬度測試法
由于鉛筆硬度方法主要用于有機涂膜層的硬度測定，我們移植到電鍍錫層表面抗劃傷性的測定，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。以便使測試結果可能作定量或半定量的評定分析。
測試儀器：天津建筑儀器試驗機公司生產的QHQ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀。
測試方法：參照國標GB6739—86進行。1)每次測試時在樣板表面劃五道劃痕，從最硬的鉛筆開始測試，并相繼換上低一級的鉛筆，直至找出五道劃痕中只有一次犁傷膜的鉛筆，以其下一級鉛筆代表所測電鍍錫板表面的鉛筆硬度。如未犁傷電鍍錫板表面，則以此級的鉛筆代表所測電鍍錫板
表面的鉛筆硬度。
2)由于GB6739—86中6B為最軟一級，而我們在實際測試中發(fā)現當鍍錫層厚度較大時，用6B鉛筆測試時，往往不止一道犁劃痕，按標準應調換下一級鉛筆。而目前比6B更軟的標準鉛筆無法取得，因此，根據我們測得的實際情況，我們參照原有定級標準重新進行定級，以便進行相對硬度的比較。a)規(guī)定硬度分為20級，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)當用6H 鉛筆測試時，若未犁傷鍍層，則硬度定為1 Hp;當用5H鉛筆測試時，若未犁傷膜，則硬度定為2 Hp;以此類推。
c)用6B鉛筆測試時，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。這里是以犁傷痕數目為依據。
2.3 劃痕硬度測試法
測試儀器：天津建筑儀器試驗機公司生產的QHZ型涂膜劃痕試驗儀。
測試方法：參照國標GB/T9279—88進行。
該試驗原理是將一標準劃針(劃針針頭是一直徑 1 mm 的淬火硬質鋼球)在一定負荷下壓人被測樣板表面內，然后使劃針以一恒定速度(30～4Omm/s)作水平移動，從而在鍍層表面劃出一條劃痕。劃痕硬度 值是用一定負荷下(經試驗我們選擇5Og負荷)劃痕的寬度大小來表示。一定負荷下，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。關于劃痕寬度的測量，應注意由于劃痕硬度試驗時首先要產生大的塑性變形，劃痕兩邊會產生凸緣。在測量時，不應測量劃痕的凸緣和外邊緣，而應測量真實劃痕的寬度。我們用6JA 干涉顯微鏡(放大500倍)觀察劃痕刻度。
