硬度测试计和硬度测试方法技术

技术编号:18613641 阅读:45 留言:0更新日期:2018-08-04 23:55
本发明专利技术提供一种硬度测试计和硬度测试方法。硬度测试计包括测量部(CPU),用于随着压痕的形成来测量样品的材料特性值;获取部(CPU),用于获取与所述测量部所测量出的所述样品的材料特性值相关联的测量数据;以及判断部(CPU),用于基于所述获取部所获取到的所述测量数据来累积预定的材料特性值,并基于所累积的材料特性值来判断更换所述压头的时间。

【技术实现步骤摘要】
硬度测试计和硬度测试方法
本专利技术涉及一种硬度测试计和硬度测试方法。
技术介绍
传统上,作为材料测试计已知如下的硬度测试计:其通过将压头柱压入样品的表面中来形成压痕,其中,压头柱在其最前端具有压头。然后,硬度测试计使用移位计测量形成压痕时的压入深度(压头的移位量)。硬度测试计使用所测量出的移位量和压头上所加载的测试力之间的关系测量样品的材料特性值,诸如硬度等(例如,参见日本特开2013-019862和日本专利4942579)。在使用上述硬度测试计来评价诸如纳米压痕仪等的压头的压入深度的材料测试方法(仪器化压入测试)中,通过动态测量压头被压入至样品的深度来计算材料特性值。因此,监视压头的尖端形状是重要的,以使得不会由于因磨损等所引起的压头的尖端形状的改变而对计算结果产生不利影响。在上述传统技术中,在用于控制硬度测试计的系统上记录测试次数,并且更换压头的时间完全由用户判断。例如,在所记录的测试次数超过预设值的情况下,进行是否需要更换压头的判断。然后,在利用硬度基准片来进行测试并且确认了硬度值的改变(增大)的情况下,更换压头。然而,在上述传统技术中,用户需要判断何时更换压头,由此导致需要过多的精力。另外,由于存在各用户可能作出不同判断的风险,因此难以精确地判断更换压头的时间。
技术实现思路
本专利技术提供使得能够更精确地判断更换压头的时间并且使得能够显著改善可维护性的硬度测试计和硬度测试方法。为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,硬度测试计对压头加载预定的测试力并通过将所述压头压入样品的表面来形成压痕。所述硬度测试计包括:测量部,用于随着压痕的形成而测量所述样品的材料特性值;获取部,用于获取与所述测量部所测量出的所述样品的材料特性值相关联的测量数据;以及判断部,用于基于所述获取部所获取到的所述测量数据来累积预定的材料特性值,并基于所累积的材料特性值来判断更换所述压头的时间。根据本专利技术的另一方面的硬度测试计,所述测量部还进行以下测量:测量形成所述压痕时的压入深度,以及使用所述压入深度和对所述压头所加载的所述测试力之间的关系来测量所述样品的材料特性值,以及所述判断部还基于所述测量数据来计算压入期间所产生的机械工作量,针对各硬度值累积所计算出的机械工作量,并且基于针对各硬度值所累积的机械工作量来判断更换所述压头的时间。根据本专利技术的另一方面的硬度测试计,还设置有:显示控制部,用于在判断为需要更换所述压头的情况下使显示器显示用于提示更换所述压头的警告。在根据本专利技术的另一方面的硬度测试计中,在测试次数(测量所述样品的材料特性值的次数)超过设置值的情况下,所述判断部判断为需要更换所述压头;以及在测试次数没有超过设置值的情况下,所述判断部基于所述获取部所获取到的所述测量数据来判断更换所述压头的时间。根据本专利技术的另一方面是一种硬度测试计的硬度测试方法,所述硬度测试计对压头加载预定的测试力并通过将所述压头压入样品的表面来形成压痕,所述硬度测试方法包括:测量步骤,用于随着压痕的形成而测量所述样品的材料特性值;获取步骤,用于获取与所述测量步骤中所测量出的所述样品的材料特性值相关联的测量数据;以及判断步骤,用于基于所述获取步骤中所获取到的所述测量数据来判断更换所述压头的时间)。利用本专利技术,可以更精确地判断更换压头的时间,并且可以显著改善可维护性。附图说明在以下的详细说明中,通过本专利技术的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述的多个附图来进一步说明本专利技术,其中在附图的几个视图中,相同的附图标记表示相似的部件,并且其中:图1是示出根据本专利技术的硬度测试计的整体结构的侧面图;图2是示出根据本专利技术的硬度测试计的控制构造的框图;图3A和3B是从一侧观看到的压头的截面图;图4示出典型按压曲线;图5是示出根据实施例的硬度测试计的操作的流程图;图6示出压入期间所产生的机械工作量的典型计算方法;图7示出针对各测量硬度值所累积的典型工作量;以及图8示出典型压头更换引导曲线。具体实施方式这里所示的细节是举例,并且仅用于例示性地论述本专利技术的实施例的目的,并且是为了提供被认为是本专利技术的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这方面,没有尝试以比本专利技术的基本理解所需的细节更详细的方式示出本专利技术的结构细节,其中利用附图所进行的说明使得在实践中如何能够实现本专利技术的各种形式对于本领域技术人员而言是明显的。以下,参考附图来详细说明本专利技术的实施例。1.结构的说明根据本实施例的硬度测试计100是能够连续监视置于压头3上的负荷(测试力)以及压头3的移位量(压入深度)的仪器化压入测试计。如图1和2所示,硬度测试计100包括设置有各组件的测试计主体1以及进行测试计主体1的全体控制的控制部10。测试计主体1包括:使样品S沿X、Y和Z方向移位的XYZ台2作为压痕形成机构;载荷杆4,其在一端具有压头3,该压头3用于在样品S中形成压痕;负荷部5,其将预定负荷置于载荷杆4上;移位计6,用于检测压头3的移位量;摄像部7,用于拍摄样品S的表面上所形成的至少压痕的图像;显示装置8;以及控制台9。XYZ台2被配置为根据从控制部10输入的控制信号来沿X、Y和Z方向(即水平和垂直方向)移位。通过XYZ台2使样品S前/后、左/右和上/下移位,以调整样品S相对于压头3的位置。另外,XYZ台2利用样品保持台2a来保持样品S,以使得其上面所载置的样品S在测试测量期间不会发生偏移。样品S的示例包括DLC、硅橡胶和天然橡胶。具体地,根据本实施例的硬度测试计100可以测量诸如气相沉积膜和半导体材料等的薄膜;表面处理层;各种类型的塑料;各种类型的橡胶;诸如微细丝状物、玻璃和陶瓷等的脆性材料;以及微电子产品等。压头3被设置成在放置样品S的XYZ台2的上方可垂直移位。向压头3提供预定负荷,并且使压头主体31的底端(尖端)垂直地压入至样品S的上面(测试面),从而在样品S的上面形成压痕。如图3A和3B所示,压头3配置有:从尖端压入样品S中的压头主体31;以及压头主体31被按入至并且保持压头主体31的保持部32。压头主体31的尖端按诸如Vickers(维氏)、Berkovich(玻式)、Rockwell(洛氏)、Knoop(努氏)或者Brinell(布氏)压头等的各种压头中的任何压头所规定的形状来形成。在本实施例中,使用Berkovich压头作为压头主体31。Berkovich压头是三角锥金刚石(three-sidedpyramiddiamond)压头。Berkovich压头具有相对于压头中心轴的65.03°的面角,并且相对于压入深度方向具有与Vickers压头相同的压头表面积比。与四角锥相比,利用三角锥更容易使尖端集中到一点(换句话说,更容易使尖端锐化)。根据本实施例的硬度测试计100是用于测量微小压入深度的测试计,并且压头尖端的形状方面的轻微差异会极大地影响测试结果。因此,在本实施例中,使用Berkovich压头(三角锥金刚石压头)。通过将压头主体31的后端部分(上端部分)压入保持部32中,这种压头主体31被保持部32可拆卸地保持。由于压头主体31相对于保持部32可拆卸,因此可以在例如压头主体31的尖端变得磨损或损坏的情况下,仅更换压头主体31。保持部32是具有能够容纳压头主体31的后端部分的内部空间的筒状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬度测试计,用于对压头加载预定的测试力并通过将所述压头压入样品的表面来形成压痕,所述硬度测试计包括处理器和用于存储指令的存储器,在所述处理器执行所述存储器中所存储的指令的情况下,所述硬度测试计还包括以下结构:测量部,用于随着压痕的形成而测量所述样品的材料特性值;获取部,用于获取与所述测量部所测量出的所述样品的材料特性值相关联的测量数据;以及判断部,用于基于所述获取部所获取到的所述测量数据来累积预定的材料特性值,并基于所累积的材料特性值来判断更换所述压头的时间。

【技术特征摘要】
2017.01.27 JP 2017-0127501.一种硬度测试计,用于对压头加载预定的测试力并通过将所述压头压入样品的表面来形成压痕,所述硬度测试计包括处理器和用于存储指令的存储器,在所述处理器执行所述存储器中所存储的指令的情况下,所述硬度测试计还包括以下结构:测量部,用于随着压痕的形成而测量所述样品的材料特性值;获取部,用于获取与所述测量部所测量出的所述样品的材料特性值相关联的测量数据;以及判断部,用于基于所述获取部所获取到的所述测量数据来累积预定的材料特性值,并基于所累积的材料特性值来判断更换所述压头的时间。2.根据权利要求1所述的硬度测试计,其中,所述测量部还进行以下测量:测量形成所述压痕时的压入深度,以及使用所述压入深度和对所述压头所加载的所述测试力之间的关系来测量所述样品的材料特性值,以及所述判断部还基于所述测量数据来计算压入期间所产生的机械工作量,针对各硬度值累积所计算出的机械工作量,并且基于针对各硬度值所累积的机械工作量来判断更换所述压头的时间。3.根据权利要求1所述的硬度测试计,其中,在所述处理器执行所述存储器中所存储的指令的情况下,所述硬度测试计还包括以下结构:显示控制部,用于在所述判断部判断为需要更换所述压头的情况下,使显示器显示用于提示更换所述压头的警告。4.根据权利要求2所述的硬度测试计,其中,在所述处理器执行所述存储器中所存储的指令的情况下,所述硬度测试计还包括以下结构:显示控制部,用于在所述判断部判断为需要更换所述压头的情况下,使显示器显示用于提示更换所述压头的警告。5.根据权利要求1所述的硬度测试计,其中,在测量所述样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员:辻井正治森聪子山田贵幸
申请(专利权)人:株式会社三丰
类型:发明
国别省市:日本,JP

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