Als Galvaniklieferant treffe ich häufig auf Kunden, die sich Sorgen über die Härte galvanischer Beschichtungen machen. Die Härte der Galvanisierung ist eine entscheidende Eigenschaft, die sich auf die Leistung und Haltbarkeit der beschichteten Teile auswirkt. In diesem Blogbeitrag werde ich verschiedene Methoden zur Messung der Härte der Galvanisierung diskutieren und erklären, warum sie in der Galvanikindustrie wichtig ist.
Warum die Messung der galvanischen Härte wichtig ist
Bevor wir uns mit den Messmethoden befassen, ist es wichtig zu verstehen, warum die Härtemessung wichtig ist. Die Härte wirkt sich direkt auf die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Gesamtlebensdauer galvanisierter Komponenten aus. Beispielsweise müssen galvanisierte Teile in Automobilanwendungen hohen Belastungen und konstanter Reibung standhalten. Eine härtere galvanische Beschichtung kann vorzeitigen Verschleiß und Ausfall verhindern und so die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs gewährleisten.
In der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo Komponenten extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, kann die Härte der Galvanisierung die Leistung und Integrität kritischer Teile bestimmen. Darüber hinaus kann die Härte bei der dekorativen Galvanisierung dazu beitragen, das ästhetische Erscheinungsbild des Produkts im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten, indem sie Kratzern und Abrieb widersteht.
Gängige Methoden zur Messung der galvanischen Härte
1. Vickers-Härtetest
Der Vickers-Härtetest ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Messung der Härte galvanischer Beschichtungen. Bei diesem Test wird die Oberfläche der galvanisierten Probe mit einem quadratischen Pyramiden-Diamant-Eindringkörper unter einer bestimmten Last eingedrückt. Anschließend wird die Größe der auf der Oberfläche hinterlassenen Vertiefung mit einem Mikroskop gemessen.
Die Vickers-Härtezahl (HV) wird anhand der aufgebrachten Belastung und der Oberfläche des Eindrucks berechnet. Die Formel zur Berechnung der Vickers-Härte lautet (HV=\frac{1,8544F}{d^{2}}), wobei (F) die aufgebrachte Last in Kilogramm – Kraft und (d) die durchschnittliche diagonale Länge des Eindrucks in Millimetern ist.
Einer der Vorteile des Vickers-Härtetests ist seine Fähigkeit, die Härte über einen weiten Wertebereich zu messen, von sehr weichen bis hin zu extrem harten Materialien. Außerdem verfügt es über eine relativ kleine Vertiefung, die sich zur Messung der Härte dünner galvanischer Beschichtungen eignet. Dieser Test erfordert jedoch ein hochpräzises Mikroskop und erfahrene Bediener, um die Eindruckgröße genau zu messen.
2. Knoop-Härtetest
Der Knoop-Härtetest ähnelt dem Vickers-Test, verwendet jedoch einen rhombischen Diamant-Eindringkörper. Der Knoop-Eindringkörper erzeugt einen länglichen Eindruck, der sich besser zur Messung der Härte spröder Materialien oder dünner Beschichtungen eignet.
Die Knoop-Härtezahl (HK) wird mit der Formel (HK=\frac{14,229F}{L^{2}}) berechnet, wobei (F) die aufgebrachte Last in Kilogramm – Kraft und (L) die Länge der langen Diagonale des Eindrucks in Millimetern ist.
Der Hauptvorteil des Knoop-Härtetests besteht darin, dass er genauere Härtemessungen für dünne galvanische Beschichtungen liefern kann, da die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass der längliche Eindruck durch die Beschichtung und in das Substrat eindringt. Allerdings erfordert auch er, wie der Vickers-Test, präzise Messgeräte und geschultes Personal.
3. Rockwell-Härtetest
Der Rockwell-Härtetest ist eine relativ schnelle und einfache Methode zur Messung der Härte. Dabei wird die Oberfläche der Probe mit einer gehärteten Stahlkugel oder einem Diamantkegel unter großer Belastung eingedrückt, nachdem zunächst eine geringe Belastung aufgebracht wurde.
Die Rockwell-Härtezahl wird durch den Unterschied in der Tiefe des Eindrucks vor und nach dem Aufbringen der Hauptlast bestimmt. Es gibt verschiedene Rockwell-Skalen wie die HRA-, HRB- und HRC-Skalen, die je nach Härte des zu prüfenden Materials verwendet werden.
Der Rockwell-Härtetest eignet sich zur Messung der Härte relativ dicker galvanischer Schichten. Es handelt sich um eine schnelle und kostengünstige Methode, die jedoch bei dünnen Beschichtungen möglicherweise nicht so genau ist wie die Vickers- oder Knoop-Tests, da die Vertiefung relativ groß sein kann und in das Substrat eindringen kann.
4. Nanoindentation
Die Nanoindentation ist eine moderne Technik zur Messung der Härte dünner Filme und kleiner Materialien. Dabei wird eine sehr kleine Eindringkörperspitze, typischerweise ein Berkovich-Diamant-Eindringkörper, verwendet, um eine kontrollierte Last auf die Oberfläche der galvanisierten Probe auszuüben.
Während des Nanoindentationsprozesses werden die Belastung und Verschiebung des Eindringkörpers kontinuierlich überwacht und die Härte und der Elastizitätsmodul des Materials können anhand der Last-Verschiebungs-Kurve berechnet werden. Die Nanoindentation kann hochauflösende Härtemessungen im Nanobereich ermöglichen und eignet sich daher ideal für die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften ultradünner galvanischer Beschichtungen.
Allerdings sind Nanoindentationsgeräte relativ teuer und der Test erfordert eine sorgfältige Probenvorbereitung und Datenanalyse.
Faktoren, die die Messung der galvanischen Härte beeinflussen
Bei der Messung der Galvanisierungshärte können mehrere Faktoren die Genauigkeit der Ergebnisse beeinflussen. Zu diesen Faktoren gehören:
- Beschichtungsdicke: Wie bereits erwähnt, kann die Dicke der galvanischen Beschichtung die Wahl der Methode zur Härtemessung beeinflussen. Für sehr dünne Beschichtungen sind möglicherweise Methoden wie die Nanoindentation oder der Knoop-Härtetest geeigneter, während dickere Beschichtungen mit dem Rockwell-Härtetest gemessen werden können.
- Substratmaterial: Auch die Härte des Untergrundes kann Einfluss auf die Messergebnisse haben. Wenn die Vertiefung durch die Beschichtung und in das Substrat eindringt, ist die gemessene Härte eine Kombination aus Beschichtungs- und Substrathärte. Daher ist es wichtig, eine Messmethode zu wählen, die den Einfluss des Untergrundes minimiert.
- Galvanische Prozessparameter: Die Härte galvanischer Beschichtungen kann durch verschiedene Prozessparameter wie Stromdichte, Galvanisierungszeit, Temperatur und die Zusammensetzung der Galvanisierungslösung beeinflusst werden. Höhere Stromdichten können beispielsweise zu härteren Beschichtungen führen, können aber auch zu anderen Problemen wie schlechter Haftung oder Rissbildung führen.
Unsere Galvanotechnik und Härtesicherung
In unserem Unternehmen sind wir uns der Bedeutung der galvanischen Härte und ihres Einflusses auf die Leistung der beschichteten Teile bewusst. Wir bieten einGalvanisierungsservice für MetallteileDas sorgt für hochwertige galvanische Beschichtungen mit gleichbleibender Härte.
Unsere erfahrenen Techniker verwenden fortschrittliche Härtemesstechniken, um die Härte unserer galvanischen Beschichtungen zu überwachen und zu steuern. Um sicherzustellen, dass die Beschichtungen die vorgegebenen Härteanforderungen erfüllen, führen wir während des Galvanikprozesses regelmäßige Qualitätskontrollen durch.
Ganz gleich, ob Sie galvanisierte Teile für die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie oder andere Branchen benötigen, wir können maßgeschneiderte Lösungen anbieten, die Ihren spezifischen Anforderungen gerecht werden. Unsere Galvanisierungsdienstleistungen sind darauf ausgelegt, die Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit Ihrer Metallteile zu erhöhen und so deren Gesamtleistung und Haltbarkeit zu verbessern.
Kontaktieren Sie uns für die Beschaffung von Galvanotechnik
Wenn Sie an unseren Galvanikdienstleistungen interessiert sind und Ihre spezifischen Anforderungen besprechen möchten, empfehlen wir Ihnen, sich an uns zu wenden. Wir verfügen über ein Expertenteam, das Ihnen detaillierte Informationen zu unseren Galvanisierungsprozessen, Härtemessmethoden und dazu geben kann, wie wir Ihnen helfen können, die besten Ergebnisse für Ihre Projekte zu erzielen.
Zögern Sie nicht, uns für die Beschaffung und weitere Gespräche zu kontaktieren. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten, um qualitativ hochwertige galvanisierte Produkte anzubieten.
Referenzen
- ASTM International. (2018). Standardtestmethoden für die Vickers-Härte und Knoop-Härte metallischer Materialien. ASTM E92 – 17e1.
- ASTM International. (2018). Standardtestmethoden für die Rockwell-Härte und die Rockwell-Oberflächenhärte metallischer Materialien. ASTM E18 - 18a.
- Oliver, WC, & Pharr, GM (2004). Messung von Härte und Elastizitätsmodul durch instrumentierte Eindringung: Fortschritte im Verständnis und Verfeinerung der Methodik. Journal of Materials Research, 19(1), 3 - 20.