手機硬度與劃傷相關(guān)知識

硬度與劃傷背景和目的外觀件在市場中存在劃傷或磨損等問題玻璃鏡片是否如一些廠家宣傳的那樣，不會被劃傷？硬度有哪些測試方法，適用于何種材料？生活中哪些物品會造成外觀件的劃傷？劃傷與硬度之間有什么關(guān)系？硬度測試的起源金屬硬度測量最早起源于18世紀20年代，由雷奧姆爾提出并被應(yīng)用到金屬硬度檢測。它是金屬材料的重要性能指標之一。對于金屬，一般硬度越高，耐磨性越好。鉛筆劃痕法測試涂膜硬度是自八十年代以來被國際普遍采用的測試方法。我國也已在涂料的發(fā)展研究和工業(yè)生產(chǎn)中推廣這種測試方法。硬度的定義硬度分為：①劃痕硬度，主要用于比較不同礦物的軟硬程度，定性地說，硬物體劃出的劃痕長，軟物體劃出的劃痕短。如鉛筆硬度，莫氏硬度等；②壓入硬度，主要用于金屬材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。如布氏硬度（HB），洛氏硬度（HRA，HRB，HRC）維氏硬度（HV），橡膠塑料邵氏硬度（HA，HD）等硬度其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力；③回跳硬度，主要用于金屬材料，以試樣在沖擊過程中儲存應(yīng)變能的多少確定材料的硬度。如里氏硬度（HL），肖氏硬度（HS），其值代表金屬彈性變形功的大小。硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法較多，原理也不相同，測得的硬度值和含義也不完全一樣。因此，硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。常用的硬度計種類和區(qū)別1、布氏硬度計：用于測未經(jīng)淬火的鋼材、鑄鐵、有色金屬及質(zhì)軟的軸承合金材料，用HBW表示，一般用于材料較軟的時候。布氏硬度計2、洛氏硬度計。用于各種鋼材(含合金鋼、不銹鋼)硬度的測試。這是最重要的、最常用的一類硬度計。根據(jù)壓頭匹配和標尺選擇，可測參數(shù)為HRA、B、C、D、E、F、G、H和K。當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度實驗而改用洛氏硬度計量。洛氏硬度計3、維氏硬度計。用于測黑色金屬、有色金屬、硬質(zhì)合金(如鋁合金)及表面滲碳、滲氮層的硬度，用HV表示。

對于表面層很薄、硬度又較低的材料，要用小負荷維氏硬度計。維氏硬度計4、邵氏硬度計：是測定硫化橡膠和塑料制品硬度的儀器。具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、型小體輕、讀數(shù)直觀等特點，既可以隨身攜帶手持測量，也可以裝置在配套的SLX型邵氏硬度計測試機架上使用。邵氏硬度計5、里氏硬度計：這是一種能實現(xiàn)六種硬度（HL、HRB、HRC、HB、HV、HS）間相互轉(zhuǎn)換的較小型的硬度計，主要用于對金屬材料的測試，特別是對較大型的工件。它的基本原理是具有一定質(zhì)量的沖擊體在一定的試驗力作用下沖擊試樣表面，測量沖擊體距試樣表面1mm處的沖擊速度與回跳速度，里氏硬度值以沖擊體回跳速度與沖擊速度之比來表示。

里氏硬度計6、鉛筆硬度計：根據(jù)鉛筆的硬度和涂層上的劃痕來判斷涂層的硬度，主要應(yīng)用于測定涂層表面相對硬度。盡管有人認為鉛筆硬度的技術(shù)含量很低，但由于其簡單實用，可直接在樣品上測定，所以鉛筆硬度法在涂料界仍得到廣泛應(yīng)用。硬度級數(shù)從軟到硬分別為：6B.5B.4B.3B.2B.B.HB.F.H.2H.3H.4H.5H.6H.7H.8H.9H,共17種。

鉛筆硬度計7、莫氏氏硬硬度度計計：莫氏氏硬硬度度計計一一般般用用兩兩種種不不同同的的礦礦物物互互相相刻刻劃劃，，來來比比較較礦礦物物的的相對對硬硬度度，，德德國國礦礦物物學(xué)學(xué)家家摩摩氏氏用用這這種種互互相相刻刻劃劃的的方方法法，，挑挑選選了了十十種種礦礦物物作作為為衡衡量量礦礦物物硬硬度度的的標標準準。。十十個個等等級級分分別別為為：：1.滑石石、、2.石膏膏、、3.方解解石石、、4.螢石石、、5.磷灰灰石石、、6.正長長石石、、7.石英英、、8.黃玉玉、、9.剛玉玉、、10.金剛剛石石。和和鉛鉛筆筆硬硬度度一一樣樣，，硬硬度度值值并并非非絕絕對對硬度度值值，而而是是按按硬硬度度的的順順序序表表示示的的值值。。莫氏氏硬硬度度計計除了了原原本本列列出出的的1~10種礦礦物物，，其其他他常常見見物物品品的的硬硬度度值值供供參參考考：：硬度代表物常見用途1滑石、石墨滑石為已知最軟的礦物，常見應(yīng)用有滑石粉。1.5皮膚,天然砒霜

2石膏用途廣泛的工業(yè)材料2~3冰塊

2.5指甲、琥珀、象牙

2.5~3黃金、銀、鋁黃金、銀常見用于飾品，鋁則常見于工業(yè)應(yīng)用。3方解石，銅、珍珠方解石可作雕刻材料，也是許多工業(yè)的重要原料。銅最早用于裝飾，常見還有用于合金制作，電子工業(yè)的傳輸媒材等。3.5貝殼

4螢石又稱氟石，可作雕刻材料，常見應(yīng)用于冶金、化工、建材工業(yè)。4~4.5鉑金稀有金屬，亦是貴金屬中最硬的。鉑金常用于軍事工業(yè)或飾品加工。4~5鐵常見用于煉鋼、其他工業(yè)應(yīng)用。5磷灰石常見用于飼料、肥料工業(yè)，亦是重要的化工原料。其他他常常見見物物品品的的硬硬度度值值供供參參考考：：硬度代表物常見用途5.5玻璃、不銹鋼

6正長石、丹泉石（坦桑石)、純鈦正長石可作為陶瓷、玻璃、琺郎6~7牙齒（齒冠外層）主要成分為羥基磷灰石。6~6.5軟玉-新疆和闐玉

6.5黃鐵礦硫酸原料來源、提煉黃金、藥用等。6.5~7硬玉-緬甸翡翠或翠玉

7石英，紫水晶為常見的耐火材料與玻璃的主要原料。7.5電氣石、鋯石常見于飾品應(yīng)用8黃玉常見于飾品應(yīng)用8.5金綠柱石常見于飾品應(yīng)用9剛玉、鉻、鎢鋼飾品、磨料等。常見的寶石如紅寶石、藍寶石等天然寶石均屬剛玉；人造寶石，其硬度亦同剛玉等級。9.25莫桑寶石人造寶石，明亮的程度為鉆石2.5倍，但價格約為1/1010鉆石地球最硬天然寶石，常見于飾品應(yīng)用。大于10聚合鉆石納米棒德國科學(xué)家于2005年研制出比鉆石更硬的材料，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。由于測試方方法的側(cè)重重點不同，，用不同的的方法測試試材料的硬硬度會得到到不同的結(jié)結(jié)果，每種種方法都有有其自身的的尺度來確確定材料的的硬度特性性因為側(cè)重點點不同，所所以沒有一一個絕對的的尺度能將將不同方法法測得的硬硬度統(tǒng)一起起來，但同一種方法法得到的結(jié)結(jié)果是具有有可比性的的金屬的壓痕痕硬度，可可以參照ASTME140-02的標準金屬屬硬度換算算表，進行行經(jīng)驗換算算手機外殼OPPOX907Iphone4手機外殼表表面常用材材料：油漆漆/印刷，金屬屬外殼，玻玻璃，電鍍鍍層，塑膠膠常見失效模模式：油漆漆磨損，劃劃傷，鏡片片劃傷等產(chǎn)生原因：：被硬物劃傷傷或空氣中中的灰塵落落在手機上上，擦拭時時造成硬度與手機機抗劃傷和和耐磨性硬度影響手手機品質(zhì)的的主要失效效模式包括括：外殼劃傷和和涂膜磨損損。磨損是兩個固體體表面接觸觸時在力的的作用下將將材料從固固體表面剝剝落的結(jié)果果。磨損時時所受到的的力除正壓壓力外還有有剪切力。。材料的剝剝離以微粒粒和小塊的的形式脫離離母體材料料。材料的表面面不可能是是絕對平的的，從微觀觀上看，接接觸點是一一些凸起的的尖端，一一種材料硬硬度很高或或者在兩接接觸面之間間存在剛性性顆粒時，，受力后造造成表面下下陷，表面面隨后的相相對移動形形成犁溝式式劃痕，這這就產(chǎn)生了了劃傷。兩種材料表表面接觸時時，相對軟軟的表面更更容易被劃劃傷。耐劃傷性反反映的是材材料在大應(yīng)應(yīng)力短時間間作用下的的表面性質(zhì)質(zhì)，耐劃傷傷性不僅與與材料的硬硬度有關(guān)，，也與材料料的韌性有有關(guān)。耐磨性表述述的是在相相同受力條條件下，材材料從母體體剝落的程程度。與抗抗劃傷性一一樣，耐磨磨性與材料料的硬度和和韌性有關(guān)關(guān)，但耐磨磨性反映的的是材料在在小應(yīng)力長長時間作用用下的表面面性能。對于涂料，，并非越硬硬的涂膜耐耐磨性越好好，恰恰相相反，對同同一類型的的聚合物涂涂膜，已經(jīng)經(jīng)發(fā)現(xiàn)越硬硬的涂膜耐耐磨性越差差，見下圖圖，所以作為涂涂料，硬而而韌的涂膜膜才是最好好的涂膜。。涂膜硬度H與耐磨性的的關(guān)系手機表面硬硬度的度量量硬度的度量量方法很多多，綜合以以上各種硬硬度的測量量方法，為為了更好地地表示殼體體的抗劃傷傷能力，需需采用劃痕硬度表示，即通通過鉛筆硬硬度法或莫莫氏硬度法法常用的手機機外殼材料料與莫氏硬硬度表對照照，除了鏡鏡片和不銹銹鋼外殼的的莫氏硬度度在5.5以外，其它它的涂膜等等材料的莫莫氏硬度值值都小于3.0用指甲刻劃劃涂膜判斷斷的硬度只只不過相當當于莫氏硬硬度2度，由于大大多數(shù)塑料料或涂膜的的硬度都在在莫氏3度以下，顯顯然強調(diào)抗抗劃痕性的的莫氏硬度度表征方法法過于粗糙糙鉛筆硬度9H約等于莫氏氏硬度6.0度，莫氏硬度度1-6度就可以用用鉛筆硬度度細分為6B至9H共17個等級所以，手機機行業(yè)一般般使用鉛筆筆硬度來表表征手機表表面的抗劃劃痕能力，，對于莫氏氏硬度大于于5.5度的鏡片，，一般使用用鋼絲絨測測試來代替替鉛筆硬度度的劃傷產(chǎn)生的的介質(zhì)常見的與手手機外表面面接觸的介介質(zhì)包括以以下幾種：：（1）低硬度的的介質(zhì)，莫莫氏硬度小小于2度，如硅膠膠，橡膠，，布料，皮皮料，皮膚膚等，基本本不會產(chǎn)生生劃傷；（2）中等硬度度的介質(zhì)，，莫氏硬度度在2-3之間的，如如噴涂的桌桌面，木制制品，指甲甲，黃金/銀戒指等；；（3）硬度較高高的介質(zhì)，，莫氏硬度度在3-6之間，如金金屬制品，，貝殼裝飾飾件等；（4）高硬度的的介質(zhì)，莫莫氏硬度在在6度以上，如如空氣中的的灰塵，玉玉制品及鉆鉆石等；下面我們就就以最常見見的幾種介介質(zhì)（指甲甲，金屬鑰鑰匙和灰塵塵）來做劃劃傷驗證。。指甲劃傷（（涂膜）電池蓋鉛筆筆硬度：1H無劃痕，3H有劃痕指甲劃傷模模擬測試方方法：用指指甲用力在在電池蓋涂涂膜上劃動動，擦拭后后，檢查是是否有劃傷傷產(chǎn)生測試結(jié)果：：OK結(jié)論：鉛筆硬度達達到1H或2H，就不容易易被指甲劃劃傷鑰匙劃傷（（涂膜）電池蓋鉛筆筆硬度：1H無劃痕，3H有劃痕鑰匙劃傷模模擬測試方方法：用鑰鑰匙尖部用用力在電池池蓋涂膜上上劃動，擦擦拭后，檢檢查是否有有劃傷產(chǎn)生生測試結(jié)果：：電池蓋上上有明顯的的劃傷，涂涂膜被劃穿穿結(jié)論：噴涂件碰到到金屬飾品品時，表面面容易產(chǎn)生生劃傷或磨磨損鑰匙劃傷（（亞克力鏡鏡片）亞克力鏡片片鉛筆硬度度：3H無劃痕，4H有劃痕鑰匙劃傷模模擬測試方方法：用鑰鑰匙尖部用用力在鏡片片上劃動，，擦拭后，，檢查是否否有劃傷產(chǎn)產(chǎn)生測試結(jié)果：：鏡片上有有明顯的劃劃傷結(jié)論：亞克力鏡片片的硬度不不足以抵抗抗金屬飾品品的劃傷，，鑰匙的鉛鉛筆硬度在在4H以上鑰匙劃傷（（玻璃鏡片片）玻璃鏡片鉛鉛筆硬度：：5H無劃痕鑰匙劃傷模模擬測試方方法：用鑰鑰匙尖部用用力在鏡片片上劃動，，擦拭后，，檢查是否否有劃傷產(chǎn)產(chǎn)生測試結(jié)果：：鏡片上無無劃傷結(jié)論：金屬飾品不不會對高耐耐劃玻璃屏屏產(chǎn)生影響響從上面的結(jié)結(jié)果，我們們發(fā)現(xiàn)，玻璃鏡片是是手機表面面最硬的部部件，抗劃劃傷性能最最好。作為智能機機最重要的的外觀部件件，現(xiàn)在很很多的高端端手機，觸觸摸屏玻璃璃都采用了了康寧的大大猩猩玻璃璃，莫氏硬硬度可以達達到7用鑰匙，用用硬幣刮蹭蹭都不會在在玻璃表面面留下痕跡跡，用裁紙紙刀在Gorilla身上劃上兩兩刀，也不不會留下任任何痕跡。。如此高的的強度，是是否就不會會產(chǎn)生劃痕痕了呢？下面我們以以灰塵作為為介質(zhì)，驗驗證玻璃是是否會產(chǎn)生生劃痕？空空氣中的灰灰塵成分主主要是石英英，其硬度度為7，而且還存存在硬度達達到9的微粉塵灰塵劃傷（（玻璃鏡片片）亞克力鏡片片鉛筆硬度度：5H無劃痕灰塵劃傷模模擬測試方方法：清理理掉地面上上的顆粒物物質(zhì)（地面面能用指甲甲劃出痕跡跡），手機機屏幕朝下下，用力按按住手機在在地面上摩摩擦幾次，，擦拭后，，檢查是否否有劃傷產(chǎn)產(chǎn)生測試結(jié)果：：鏡片上有有一條劃痕痕結(jié)論：地面面上灰塵