亜鉛めっきやクロムめっきなどの金属表面コーティングに対するマイクロビッカース硬さ試験における試験力の選定

金属コーティングには様々な種類があります。コーティングの種類によって微小硬度試験に必要な試験力は異なり、試験力を無作為に使用することはできません。試験は、規格で推奨されている試験力値に従って実施する必要があります。本日は、主に鋼材に施された亜鉛コーティングまたは亜鉛アルミニウムマグネシウム合金コーティングの微小ビッカース硬度試験についてご紹介します。

1.亜鉛めっき（またはアルミニウムマグネシウムめっき）の高品質な金属組織学的試料を準備することは、めっき試験の最初のステップです。亜鉛めっき試料の準備には、試料採取、取り付け、前研削、研磨など、複数のステップが含まれます。このような試料を準備する目的は、ワークピースの断面を滑らかで平坦な表面に研削し、ビッカース圧痕をはっきりと視認できるようにすることで、圧痕寸法の正確な測定を容易にし、硬度値を取得することです。

2. 亜鉛めっきの硬度試験：亜鉛めっきは比較的厚いため、異なる試験力で硬度試験を実施できます。同じサンプルでは、​​加える試験力が小さいほど圧痕サイズは小さくなり、逆に、試験力が大きいほど圧痕サイズは大きくなります。圧痕周辺のめっきに亀裂や変形が見られる場合は、より小さな試験力を選択する必要があります。このプロセスを、ビッカース圧痕周辺のめっきが変形することなく比較的無傷の状態になるまで繰り返します。この試験力レベルが、サンプルに適したレベルです。

2.1 異なるコーティング厚さは、特定の試験力範囲に対応しており、これは試験結果の歪みを回避するために非常に重要です。以下は、マイクロビッカース硬度計（HV）に適用可能な、一般的なコーティング（亜鉛めっき、クロムめっき）の試験力選択に関する参考情報です。

2.2 その他の主要な影響要因

厚さに加えて、以下の2つの要素も試験力の選択をさらに左右するため、実際の状況に基づいて判断する必要があります。

コーティング硬度範囲：

軟質コーティング（例：亜鉛めっき、HV < 200）：試験力が小さすぎると、コーティングの塑性変形により圧痕がぼやけることがあります。推奨範囲の上限を選択することをお勧めします（例：厚さ10μmの場合、試験力50gfを選択）。

硬質コーティング（例：クロムメッキ、HV > 800）：硬度が高いため、圧痕が小さくなるので、圧痕対角線の測定誤差が±5%を超えないように、試験力を小さすぎないようにする必要があります（例：厚さ5μmの場合、25gfの試験力を選択）。

2.3 規格および仕様の要件

業界ごとに明確な基準があります。例えば：

自動車業界では、コーティングの厚さに応じて力の値を調整できるISO 14577（計装圧痕試験）が一般的に採用されている。

一般的には、ASTM E384規格が参照されます。この規格では、圧痕の対角線がコーティングの厚さの1/2以下であり、かつ圧子先端の半径の10倍以上であること（先端効果を避けるため）が求められています。

結論として、金属コーティングのマイクロビッカース硬度試験における試験力の選択は、「厚さ優先、硬度調整、標準保証」の論理に従うべきである。

まず、コーティングの厚さに基づいて試験力の範囲を決定します（上記の表を参照）。

コーティングの硬さに応じて力の値を調整します（軟質コーティングの場合は上限値を、硬質コーティングの場合は下限値を選択します）。

最後に、試験結果の妥当性を確保するために、業界標準（ISO 14577やASTM E384など）に準拠してください。