硬度與劃傷手機硬度與劃傷第1頁背景和目標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那樣，不會被劃傷？硬度有哪些測試方法，適合用于何種材料？生活中哪些物品會造成外觀件劃傷？劃傷與硬度之間有什么關系？手機硬度與劃傷第2頁硬度測試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用到金屬硬度檢測。它是金屬材料主要性能指標之一。對于金屬，普通硬度越高，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取測試方法。我國也已在涂料發展研究和工業生產中推廣這種測試方法。手機硬度與劃傷第3頁硬度定義硬度分為：①劃痕硬度，主要用于比較不一樣礦物軟硬程度，定性地說，硬物體劃出劃痕長，軟物體劃出劃痕短。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大小比較被測材料軟硬。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變能多少確定材料硬度。如里氏硬度（HL），肖氏硬度（HS），其值代表金屬彈性變形功大小。硬度是衡量材料軟硬程度一個性能指標。硬度試驗方法較多，原理也不相同，測得硬度值和含義也不完全一樣。所以，硬度不是一個單純物理量，而是反應材料彈性、塑性、強度和韌性等一個綜合性能指標。手機硬度與劃傷第4頁慣用硬度計種類和區分1、布氏硬度計：用于測未經淬火鋼材、鑄鐵、有色金屬及質軟軸承合金材料，用HBW表示，普通用于材料較軟時候。布氏硬度計手機硬度與劃傷第5頁2、洛氏硬度計。用于各種鋼材(含合金鋼、不銹鋼)硬度測試。這是最主要、最慣用一類硬度計。依據壓頭匹配和標尺選擇，可測參數為HRA、B、C、D、E、F、G、H和K。當HB>450或者試樣過小時，不能采取布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。洛氏硬度計手機硬度與劃傷第6頁3、維氏硬度計。用于測黑色金屬、有色金屬、硬質合金(如鋁合金)及表面滲碳、滲氮層硬度，用HV表示。

對于表面層很薄、硬度又較低材料，要用小負荷維氏硬度計。維氏硬度計手機硬度與劃傷第7頁4、邵氏硬度計：是測定硫化橡膠和塑料制品硬度儀器。含有結構簡單、使用方便、型小體輕、讀數直觀等特點，既能夠隨身攜帶手持測量，也能夠裝置在配套SLX型邵氏硬度計測試機架上使用。邵氏硬度計手機硬度與劃傷第8頁5、里氏硬度計：這是一個能實現六種硬度（HL、HRB、HRC、HB、HV、HS）間相互轉換較小型硬度計，主要用于對金屬材料測試，尤其是對較大型工件。它基本原理是含有一定質量沖擊體在一定試驗力作用下沖擊試樣表面，測量沖擊體距試樣表面1mm處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。

里氏硬度計手機硬度與劃傷第9頁6、鉛筆硬度計：依據鉛筆硬度和涂層上劃痕來判斷涂層硬度，主要應用于測定涂層表面相對硬度。盡管有些人認為鉛筆硬度技術含量很低，但因為其簡單實用，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用。硬度級數從軟到硬分別為：6B.5B.4B.3B.2B.B.HB.F.H.2H.3H.4H.5H.6H.7H.8H.9H,共17種。

鉛筆硬度計手機硬度與劃傷第10頁7、莫氏硬度計：莫氏硬度計普通用兩種不一樣礦物相互刻劃，來比較礦物相對硬度，德國礦物學家摩氏用這種相互刻劃方法，挑選了十種礦物作為衡量礦物硬度標準。十個等級分別為：1.滑石、2.石膏、3.方解石、4.螢石、5.磷灰石、6.正長石、7.石英、8.黃玉、9.剛玉、10.金剛石。和鉛筆硬度一樣，硬度值并非絕對硬度值，而是按硬度次序表示值。

莫氏硬度計手機硬度與劃傷第11頁除了原本列出1~10種礦物，其它常見物品硬度值供參考：

硬度代表物常見用途1滑石、石墨滑石為已知最軟礦物，常見應用有滑石粉。1.5皮膚,天然砒霜

2石膏用途廣泛工業材料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，鋁則常見于工業應用。3方解石，銅、珍珠方解石可作雕刻材料，也是許多工業主要原料。銅最早用于裝飾，常見還有用于合金制作，電子工業傳輸媒材等。3.5貝殼

4螢石又稱氟石，可作雕刻材料，常見應用于冶金、化工、建材工業。4~4.5鉑金稀有金屬，亦是貴金屬中最硬。鉑金慣用于軍事工業或飾品加工。4~5鐵常見用于煉鋼、其它工業應用。5磷灰石常見用于飼料、肥料工業，亦是主要化工原料。手機硬度與劃傷第12頁其它常見物品硬度值供參考：

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）主要成份為羥基磷灰石。6~6.5軟玉-新疆和闐玉

6.5黃鐵礦硫酸原料起源、提煉黃金、藥用等。6.5~7硬玉-緬甸翡翠或翠玉

7石英，紫水晶為常見耐火材料與玻璃主要原料。7.5電氣石、鋯石常見于飾品應用8黃玉常見于飾品應用8.5金綠柱石常見于飾品應用9剛玉、鉻、鎢鋼飾品、磨料等。常見寶石如紅寶石、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，常見于飾品應用。大于10聚合鉆石納米棒德國科學家于研制出比鉆石更硬材料，含有廣泛工業應用前景。手機硬度與劃傷第13頁因為測試方法側重點不一樣，用不一樣方法測試材料硬度會得到不一樣結果，每種方法都有其本身尺度來確定材料硬度特征因為側重點不一樣，所以沒有一個絕正確尺度能將不一樣方法測得硬度統一起來，但同一個方法得到結果是含有可比性金屬壓痕硬度，能夠參考ASTME140-02標準金屬硬度換算表，進行經驗換算手機硬度與劃傷第14頁手機外殼OPPOX907Iphone4手機外殼表面慣用材料：油漆/印刷，金屬外殼，玻璃，電鍍層，塑膠常見失效模式：油漆磨損，劃傷，鏡片劃傷等產生原因：被硬物劃傷或空氣中灰塵落在手機上，擦拭時造成手機硬度與劃傷第15頁硬度與手機抗劃傷和耐磨性硬度影響手機品質主要失效模式包含：外殼劃傷和涂膜磨損。磨損是兩個固體表面接觸時在力作用下將材料從固體表面剝落結果。磨損時所受到力除正壓力外還有剪切力。材料剝離以微粒和小塊形式脫離母體材料。材料表面不可能是絕對平，從微觀上看，接觸點是一些凸起尖端，一個材料硬度很高或者在兩接觸面之間存在剛性顆粒時，受力后造成表面下陷，表面隨即相對移動形成犁溝式劃痕，這就產生了劃傷。兩種材料表面接觸時，相對軟表面更輕易被劃傷。手機硬度與劃傷第16頁耐劃傷性反應是材料在大應力短時間作用下表面性質，耐劃傷性不但與材料硬度相關，也與材料韌性相關。耐磨性表述是在相同受力條件下，材料從母體剝落程度。與抗劃傷性一樣，耐磨性與材料硬度和韌性相關，但耐磨性反應是材料在小應力長時間作用下表面性能。對于涂料，并非越硬涂膜耐磨性越好，恰恰相反，對同一類型聚合物涂膜，已經發覺越硬涂膜耐磨性越差，見下列圖，所以作為涂料，硬而韌涂膜才是最好涂膜。涂膜硬度H與耐磨性關系手機硬度與劃傷第17頁手機表面硬度度量硬度度量方法很多，綜合以上各種硬度測量方法，為了更加好地表示殼體抗劃傷能力，需采取劃痕硬度表示，即經過鉛筆硬度法或莫氏硬度法慣用手機外殼材料與莫氏硬度表對照，除了鏡片和不銹鋼外殼莫氏硬度在5.5以外，其它涂膜等材料莫氏硬度值都小于3.0用指甲刻劃涂膜判斷硬度只不過相當于莫氏硬度2度，因為大多數塑料或涂膜硬度都在莫氏3度以下，顯然強調抗劃痕性莫氏硬度表征方法過于粗糙鉛筆硬度9H約等于莫氏硬度6.0度，莫氏硬度1-6度就能夠用鉛筆硬度細分為6B至9H共17個等級所以，手機行業普通使用鉛筆硬度來表征手機表面抗劃痕能力，對于莫氏硬度大于5.5度鏡片，普通使用鋼絲絨測試來代替鉛筆硬度手機硬度與劃傷第18頁劃傷產生介質常見與手機外表面接觸介質包含以下幾個：（1）低硬度介質，莫氏硬度小于2度，如硅膠，橡膠，布料，皮料，皮膚等，基本不會產生劃傷；（2）中等硬度介質，莫氏硬度在2-3之間，如噴涂桌面，木制品，指甲，黃金/銀戒指等；（3）硬度較高介質，莫氏硬度在3-6之間，如金屬制品，貝殼裝飾件等；（4）高硬度介質，莫氏硬度在6度以上，如空氣中灰塵，玉制品及鉆石等；下面我們就以最常見幾個介質（指甲，金屬鑰匙和灰塵）來做劃傷驗證。手機硬度與劃傷第19頁指甲劃傷（涂膜）電池蓋鉛筆硬度：1H無劃痕，3H有劃痕指甲劃傷模擬測試方法：用指甲用力在電池蓋涂膜上劃動，擦拭后，檢驗是否有劃傷產生測試結果：OK結論：鉛筆硬度到達1H或2H，就不輕易被指甲劃傷手機硬度與劃傷第20頁鑰匙劃傷（涂膜）電池蓋鉛筆硬度：1H無劃痕，3H有劃痕鑰匙劃傷模擬測試方法：用鑰匙尖部用力在電池蓋涂膜上劃動，擦拭后，檢驗是否有劃傷產生測試結果：電池蓋上有顯著劃傷，涂膜被劃穿結論：噴涂件碰到金屬飾品時，表面輕易產生劃傷或磨損手機硬度與劃傷第21頁鑰匙劃傷（亞克力鏡片）亞克力鏡片鉛筆硬度：3H無劃痕，4H有劃痕鑰匙劃傷模擬測試方法：用鑰匙尖部用力在鏡片上劃動，擦拭后，檢驗是否有劃傷產生測試結果：鏡片上有顯著劃傷結論：亞克力鏡片硬度不足以抵抗金屬飾品劃傷，鑰匙鉛筆硬度在4H以上手機硬度與劃傷第22頁鑰匙劃傷（玻璃鏡片）玻璃鏡片鉛筆硬度：5H無劃痕鑰匙劃傷模擬測試方法：用鑰匙尖部用力在鏡片上劃動，擦拭后，檢驗是否有劃傷產生測試結果：鏡片上無劃傷結論：金屬飾品不會對高耐劃玻璃屏產生影響手機硬度與劃傷第23頁從上面結果，我們發覺，玻璃鏡片是手機表面最硬部件，抗劃傷性能最好。作為智能機最主要外觀部件，現在很多高端手機，觸摸屏玻璃都采取了康寧大猩猩玻璃，莫氏硬度能夠到達7用鑰匙，用硬幣刮蹭都不會在玻璃表面留下痕跡，用裁紙刀在Gorilla身上劃上兩刀，也不會留下任何痕跡。如此高強度，是否就不會產生劃痕了呢？下面我們以灰塵作為介質，驗證玻璃是否會產生劃痕？空氣中灰塵成份主要是石英，其硬度為7，而且還存在硬度到達9微粉塵手機硬度與劃傷第24頁灰塵劃傷（玻璃鏡片）亞克力鏡片鉛筆硬度：5H無劃痕灰塵劃傷模擬測試方法：清理掉地面上顆粒物質（地面能用指甲劃出痕跡），手機屏幕朝下，用力按住手機在地面上摩擦幾次，擦拭后，檢驗是否有劃傷產生測試結果：鏡片上有一條劃痕結論：地面上灰塵中礦物粉塵會對玻璃產生劃痕，所以高抗劃痕鏡片也還是可能被劃傷手機硬度與劃傷第25頁總結材料抗劃傷能力不但與硬度相關，還與材料韌性相關，而且對于同一個涂膜，硬度越高，耐磨性越差，所以硬度并不是越高越好當前企業外觀件標準，