GB/T 15821-1995 金属覆盖层 延展性测量方法

GB/T 15821-1995 金属覆盖层 延展性测量方法的部分内容

中华人民共和国国家标准

金属需层延展性测方法

Metallic coatings-Methods of measurementof ductility

GB/T 15821—1995

本标准等效采用国际标准IS08401-19864金展覆盖层延展性测量方法评述》1主题内容与适用范围

本标准规定了巾电键、自催化沉积或其他工艺所制备的，厚度不超过200I的金属揽盖层的延展性的一般测量方法。

本标准适用于测量单层金属覆盖层或多层金属复合覆盖层的延展性，并能确定复合层巾各单层金属覆盖层对总延展性的影响。

本标摊也适用于测量镀覆工艺导致的基体的脆性。当国家标准中包含有行种覆盖层的专用试验方法时，应优先于本标准中叙述的方法而被采用，并事先得到供需双方的同意。

2术语

2.1延展性ductility

金属其他覆盖层在应力作用下，产生塑性形变或弹性形变，惑者同时产生两种形变时·而不断裂或开裂的能力。

2.2线性延伸率lincarelongation试件形变的延长部分与形变前长度L的比值，该值作为延展性的一种量度。通常用百分率表示。

3概述

测量金属覆盖层延展性的方法可分为二大类：一类是在有基体的覆盖层上测量，一类是在去除格体后的覆盖层箔上测量。测量的上要方法都是在一定的装置上，对上述两类金屑爱盖层试样进行拉伸或弯曲试验，直至断裂或开裂、然后计算其延伸率。通常，测量材料延展性总是将试件沿一定方向延仲.拉仲法是如此，沿直线方向延伸。弯曲法中的一些方法，也是将试片的外层（即覆盖层）在某曲面方向延伸（见图3），故可直接用线性延伸率计算其延展性。然而对弯曲法中有些方法，如杯突试验，箔的整个表面被延伸，应该用厚度的减薄来计算其线性延伸率，若仅用一个轴向的形变分量计算材料的延展性将会得出错误的结果（见图4）。在这种情况下，用表面积的增大来计算箱层的减薄量，是测量延展性较好的方法（见附录B(补充件),

延展性是材料的·种性能，它不受试样尺寸的影响，但覆盖层厚度可能影响线性延伸率（/L，）的数值。非带薄的覆盖层表现出与较摩覆盖层不同的性质，这是由于最初形成的遗盖层受到基体的影响含产生晶体取向生长，商的内应力可能存在于初始覆盖层中，从而影响延展性。厚度不均匀的盖层试片，试验中较薄部位过开裂，较厚部位与较薄部位廷展性不一致，所以，应用本标准制备试片时，其整个试片上的夏盖层厚度应尽可能均匀。国家扩

4对去基体覆盖层箔的试验

GB/T 15821-1995

下述五种试验方法适用于从基体上剥离下来的覆盖层箔（见图1)。覆盖层箔可由数层组成。所以，可以测量底层对箔夹层总延展性的影响。制备去基体覆盖层箔的方法见附录A（补充件）。4.1拉伸试验

4. 1.1概述

用拉力试验机持覆盖层箱进行直线拉伸试验，直至盖层箱拉伸至断裂，测量试验前后试片尺寸的变化，计算其延展性，

4.1.2装置

拉力试验机。如在拉力试验机上配备观测显微镜，则实验结果更精确。4.1.3试片的制备

取去基体覆盖层箱制成矩形且两端加宽的试片，两端加宽的目的在于避免试片在爽爪中断裂，按（图7)所示。在试片上刻上等距离标记。按录A制成的體盖层落边缘处应无不应有的微裂纹，以免过中断裂导致结果不稳定，同时也应保证覆盖层箔的均匀性（见图10）。4.1.4试验过程

首先测定标记之间的距离，再将试片夹持在拉力试验机的卡瓜之间，用根据试片总厚度选定的宁头速度进行拉伸。试验后再测量试片标记间的距离（见图8）。4. 1. 5结果表示

4.1.5.1 计算

以百分率表示的延展率D，由下式计莞：D=么+-×100%

式中，L-试验前标记闻的距离，mmL十L，一试验后标记间的距离,mm。4.1.5.2变化域

机械加丁方法制备的试片其结巢可能有·个变化域，其变化系数S/（S一标准偏差，万一平均延展率）可高达20环，覆盖层较均匀的试片变化域较小，4.1.石试验过程中注意事项

4.1.6.1由于试片断面的收缩(见图8).可能需要对较小的长度变化进行测量，固此,最好采用带游标尺的显徽镜。

4.1. 6. 2如果是脆性薄试样,则装到拉力试验机卡爪中可能提高试片的预应力,以致延展性的测定值将偏低。

4.1.6. 3试验过程中必须避免试片扭曲(见图9)。4.1.6.4当4.1.6.1至4.1.6.3所列错误因紊不能消除时，应当采用其他延展性试验方法。4.2弯曲试验（测微计弯曲试验）4.2.1概述

用测微计挤压覆盖层籍使其弯曲的试验方法。它仅适用于评价脆性金属箔。例如光亮镀镍层。4.2.2装置

测微计。

4.2.3试片的制备

取去基体差盖层箔制成0. 5 cm×7. 5 cm的试片带,箱的厚度通常为2~～40 m.在弯血点上测量试片厚度，被测厚度要求精确达到其标称值的5%。4.1.3的要求也适用于本方法。4.2.4

GB/T15821—1995

将试片弯曲成形，置于测微计的卡爪之间，缓慢地闭合测微计卡爪瓜，使试片继续弯出直至试片箔开裂。此试验至少进行两次记录测微计的该数和箱的厚度(见图11）。4.2.5结果表示

4.2.5.1计算

计算测微计读数的平均值（见4.2.4），以百分率表示的延展率)，由下式计算（见图12）：D = 2- =- 8100%

式中：试片的总厚度，mm

2F-—测微计读数的平均值,mm。4.2.5.2精确度

由式（2）可见测量出其有高精确度的值很重要。否则D值将出现较人偏差，4.3台钳弯曲试验

4.3.1概述

用台钳夹持试片作往复弯曲的试验方法。此方法较简单并有一定实用性，但弯曲引起的冷作硬化和其他因素可能影响试验结果，故多采用对比性试验结果。4.3.2试验装置

配有钳口板的钳工台钳（见图13）。4.3.3试片的制备

将去基体覆盖层箔制成1cmX5cm的试片带。4.3.4试验过程

将试片置于台钳夹车，燃后在土90\之问正反向连续迅速弯曲试片，并多次反复直至试片断裂，4.3.5结果表示

延展性结果以试片断裂时弯曲的次数表示。4.4液压改起试验

4.4.1概述

本方法悬将试片夹持在液压缸底部和一块预压板之间，正板上有一个直径与液乐缸直径相同的开口圆孔，缓慢增高水压，使试片稳定变形到凸起或拱圆，直至试片箱爆破（见图14）。本方法可用米精确地测基薄片材料的延展性，尤其适合测量延展性高的材料。4.4.2试验装置。

见图15。

4.4.3试验过程

采用图15所示装置，将液压缸注满水至边缘，置试片-水面上，用带空心椎的盖板爽紧试片。从水中引水注入空心椎内，过量的水上升至玻璃最规中，当水平线超过光敏装登时，将控制储水罐流水阀门关闭。开动马达缓慢升高光敏装置，当装置和弯月形液面在同*直线上时，由于装些中的光线产生折射，由此而引起电压降低将马达关闭。采用杜塞的方式升高试片下方的压力。当胶璃量规中弯月面开始升高，马达将自动启动，光敏装置也随若水平面的上升而上升。采用电位测量的方式在X-Y计录仪上记录体积增大值。液压缸中的压力传感器同时记录试片下面的压力。在市售的装中，采用压敏元关，在爆破的瞬时关闭马达。这样能从电位计的数字显示器上占接读出水的总排出母。4.4.4结果衣示

4.4.4. 1算

CB/T 15821—1995

破时的玉力慎来测定。具体计算将在附录C(补充件)中讨论。4.4.4.2变化域

由于试验是在箔（30mm)的中心部位进行，在电镀时这个部位电流密度分布和厚度较均勾。变化系数S/D0.05即5为的值是容易达例的。4.4.5试验过程证意事项，

试片上的针孔可能使试验结果产生误差,在试验前可采用照光的办法检查针孔。即，用--个100的灯泡，放在--个盒了里，盒产的顶板上有个比装置中圆锥开口直径稍小的孔，将试片胃于顶板上就能很容易地发现针孔。

当有针孔时，可以放一片很薄的塑料薄膜在试片底部，以阻止水通过针孔。用甘视观测，能发现开裂的瞬间。此刻关闭光敏装置的马达，会清晰地指示出多孔箔的延展率。4.5机械凸起试验

4.5.1概述

利用转动测微计拱起钢球顶破试片而测量延展率，如图16所示。4. 5.2试验装肾

简单的试验装置可由-“个测微计、一个带有钢球的上轴延长部分和两快在中央有圆孔的圆形板及夹持架组成，主延长部分和试片之间的两端申联电源和灯泡（见图17)。4.5.3试验过程

将试片置于两块圆形板之间+用螺栓将两块圆形板爽紧。然后，转动测微计推动主轴延长部分使钢球压向试片箔，钢球接触试片箱时灯泡亮，记下测微计上这时的读数，再继续推动钢球至用15倍放大镜日测到金属箔发生裂纹，这时再记下测微计上的读数。4.5.4结果表示

计算试片箔凸起锥面部分试验前后的面积变化，最后用锥面顶点凸起高度值计算延展率见附录D（补充件）。

4.5.5特殊情况

可以优先使用--种改进的方法，如图18、19和20所示原现装置中，钢球是静止的，用马达带动两块夹持板和试片箔向下移，直至试片元裂。用70倍显微镜在试片观测处观测初始开裂试验一开始，当钢球与试片之前形成电接触，马达即停止：然后手动断开回辟，驱动马达带动试片继续下移，在开裂的瞬间，闭合回路，关闭马达。试片凸起的高度用一个分辩率为5m的位移电位计来测量。采用马达驱动的装胃，比较穿易得到好的结果，因为：a。试验过程中，钢或与试片间，没有因转动测微计螺施产生的扭矩。h.最好采用Namarski型于涉显微镜，它能较可靠地观测出初始裂纹出现的时刻。c.电位计测试片箱凸起的高度比测微计更为精确。d，改进方法改善试验过程中的光照、并保持显微镜与试片凸起顶点间相对位置不变，比上述测微计法的重现性更好，比较容易达到变化系数S/D=0.05即6%的值。5对有基体霾盖层的试验

下述七种试验方法适用十对有基体的覆盖层进行试验。这些方法要求微盖层与基体应有良好的结合力，基体比覆靠层的延展性要好，尤其是在评价很脆的电沉积层时更为重要例如基体可使用退过火的、黄铜或适宜的ABS塑料材料等。这类方法可避免对有苯体覆盖层试验中山于制箔所引起的许多缺陷，但在用目测（包括矫正视力）或放大镜观测覆盖层出现开裂时，需非常仔细地发现其开裂点，如果基体是电镀过的ABS塑料，试验中测量護盖层电润变化能准确发现开裂出现的时刻<见图21）。这些方法有时也可用米测定电镀过程造成的基体的脆性，如镀锌箍的氮脆

七种方法述如下。

5.1拉伸试验

5. 1. 1 装置

见4.1.2.

5.1.2试片的雅备

GB/T158211995

为便于试片安装到拉力机的卡瓜中，并避免不向轴心，试片最好制成缩颈状。试片边缘可以抛光，去掉毛逆，防止边缘开裂。

5.1.3试验过程

见4.1.4。

5.2三点弯曲试验

5.2.1概述

试片两端用两个垂真力点支撑，在两力点的中心部位垂直方向，向试片另面反向随加一力点，使试片缓慢弯曲直至镀层开裂。

5.2.2装宵

可选用图2么所列的三种加载方式的装置。这些装置可以安装在万能试验机上或者采用专用弯曲装置。

5.2. 3试验过程

将试片上三点按上述方式缓慢地连续加载，定期反复检查表面，以确定镀层开裂的准确时刻。但要注意，在整个弯曲过程中，要不断地观测试片在试验中有无扭曲或折合如图23a）所示。因为试片在试验过程中的扭曲或折合会产生误差。5.2.4结果表示

以百分率表示的延展率D，由下式计算485

式中：——试片总厚度值,mm;

S垂直位移，mmt

1.标准长度（两支撑点间的距离）、mm见图12和图23b，

5.3四点弯曲试验

5.3.1概述

×100%

（3）

本试验类似三点弯曲试验，但试片受对称于中心区两个力点载荷的作用（见图24）。本试验的主要优点在于避免试片扭曲。

5. 3. 2结果表示

以百分率表尔的延展率D，内下式计算：as

+2L,100%

中：子一试片总厚度值，mn；

S.-垂直位移，mm

L—两载荷作用力点间距离的华，m;1+Ig-两支撑点间距离的一半，mm。见图24。

5.4圆柱芯轴弯断

CB/T 15821—1995

将待测覆盖层的窄带状试片或丝状试样依次绕在组直径递减的芯轴进行弯曲试验5.4.2装置

一个夹了和-组直径为5～~50mm，级差为3mm的芯轴（见图25）。5. 4. 3 试片的准备

试片的基体厚度和延展性必须使其绕最小直径芯轴弯曲而不发生开裂。例如可以使用低碳钢或可延性销制备原度为1.0~2.5mm，宽度为10mm，长度至少为150mm的镀覆的试片。5.4.4试验过程

将试片绕在直径递减的心轴弯曲，记录下弯曲时不发牛覆盖层开裂的最小芯轴直径，确定其延展率。如果裂纹不易观测，可将试验后弯曲的试片再进行孔隙率试验，此时裂纹会扩展成明显裂纹线条。5.4.5结果表示

以百分率表示的延展率D由下式计算：8

Dma+a× 100%

式中：—试样总厚度值,nm;

d—覆盖层不发生开裂的最小芯轴直径,mm。5.5螺旋线芯轴弯曲

5.5.1概述

将有覆盖层的试带绕在一曲率逐渐变小的螺旋线芯轴避行弯曲试验，5. 5.2装置

螺旋线心轴（见图26）。

5.5.3试验过程

将试片贴合螺旋线芯轴沿曲率碱小方向弯曲，直至覆盖层出现裂纹，记录开裂部位的曲率半径。如果辈体是一种非导电体，可用电测方法，测定开裂的时刻见图21)。5. 5.4结果表示

弯曲辆的角度（见图27）能作为延展忙相对大小的量度，以百分率表示的延展率按5.4，5计算。5.6瞬锥芯轴弯曲

5. 6. 1概述

将有覆盖层的方形试片或丝状试样绕在一圆饿形芯轴进行弯曲试验（见图28、图29）。此方法由于装置最小曲率半径为4mm，且只能对厚度小于0.5mm试片进行贴合弯曲，所以，不适合测定延展率大于11%的覆盖层试片。

5.6.2装置

阀锥形芯轴。

5.6.3试验过程

将试片紧绕锥形芯轴弯曲后，用10倍放大镜或显微镜检查试样表面，以阐定开裂部位及其所处位置锥形的曲率平径

5. 6. 4 结果,表示

以试样开裂点所处锥体的曲率半径由公式(5)计算出延展率的百分比。5.7机械凸起(杯突试验）

5.7.1概述

将钊球(或球状冲头)均勾压向夹紧于规定乐模内的要盖层试片，使其产生开裂。5.7.2装置

林突试验机参见4.5.5)。

GB/T 15821—1995

试片一般采用无擦伤的延展性如的较薄钢板作为基体，以使试验结果更可靠。因为试验弯曲部分基体有擦伤时，将会影响试验结果的猜确度。5.7.4试验过程

同4.5.3。

试验装暨压模孔的直径应确保100倍显微镜视野能观测到预期有裂纹的区域。根据试片的厚度选择匹配的孔和钢球(或球状冲头)的尺寸，可能会得到重现的结果。5.7.5结果表示

其结果计算见附录D。

6试验方法的选择

6.1不可能推荐--种能适合于测量所有材料和用途的覆盖层的延展率的方法。附录E（补充件)表中所列的指导原则将有助于试验方法的选择。但要注意的是用不同的方法获得的结果很少有可比性。6.2厚度小于10um的覆盖层应在合适的基体上进行试验。脆性沉积层优先采用拉伸试验方法，但也可选用弯曲试验（5.4和5.5）。可延性沉积层优先采用弯曲试验（5.3)。6.3厚度超过10um的覆盖层可用去基体箔的形式进行试验，可延性箔可来用液体凸起法（4.4)或拉伸法（4.1)进行试验。脆性箔可采用测微计弯曲试验（4.2）或机械凸起法（4.5）进行试验。6.4脆性和（或）高应力的覆盖层，即使其厚度超过1m，也应使便其覆盖在适当的可延性基体上进行试验。在此情况下，虽然能采用圆柱形芯轴弯曲（5.4）或螺旋线芯轴弯曲（5.5）试验，但应首先进行拉伸试验(5.1)。

7试验报告

试验接告至少应包括下列内穿：被测试样的名称、数母及说明：b.

本标难号及使用的试验方法！

试验装置及设备；

试验条件及试片准备情况，

试验结果及计算公式t

试验日期及试验人员。

金属箔

ryz= (z-dx)(y-dy)(z+de)

ryz =ryr + uydy — ady yedad

图8拉试验

Tu (r d)(y - dy)( / d)

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图4杯突试验

材料流动

yz =( + dr)y +dy)z -- d)

GB/T 15821—1995

(r+dr)(y+uy) A+aA

材料流动

2(r*) = (z - dz)(r + dr)ty + dy)2A = (α—dA + A)

图6杯突试验（液压或机械）

CB/T15821-1995

拉伸试片可用尺寸

标难长度，nm

宽度，nm

测微计

钳门瓶

GB/T15821--:1995

尊曲乎

图 14

GB/T 158211995

数字显示器

储水罐

空心推，

压数组作。

旭龙线

玻抽量规

用光敏元件测量

阿流面商度

一试片

北检院检验检测中心能够参考《GB/T 15821-1995 金属覆盖层 延展性测量方法》中的检验检测项目，对规范内及相关产品的技术要求及各项指标进行分析测试。并出具检测报告。

检测范围包含《GB/T 15821-1995 金属覆盖层 延展性测量方法》中适用范围中的所有样品。

测试项目

按照标准中给出的实验方法及实验方案、对需要检测的项目进行检验测试，检测项目包含《GB/T 15821-1995 金属覆盖层 延展性测量方法》中规定的所有项目，以及出厂检验、型式检验等。

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