涂膜硬度是表征涂膜機械強度的重要性能之一，其物理意義可理解為涂膜表面對作用于它的另一硬度較大的物體所表現(xiàn)的阻力，即在較小的涂膜接觸平面上測定其抵抗變形的張力。涂料的應(yīng)用，往往針對不同的目的與環(huán)境，對涂膜硬度提出不同的要求，而采用各種試驗方法及配套儀器測定涂膜硬度，則是合理改良涂料配方，控制涂膜硬度，保證涂裝質(zhì)量的有效手段之一。筆者在本文中擬簡要敘述目前國內(nèi)外通用的涂膜硬度試驗方法及相關(guān)儀器開發(fā)狀況，供作涂料、涂裝業(yè)界同仁應(yīng)用選擇之參考。國內(nèi)外廣泛采用的涂膜硬度試驗方法主要包括擺桿硬度試驗，斯華特(sward)硬度試驗、克里曼(clemen)硬度試驗、鉛筆劃痕硬度試驗和巴克霍爾茲(Buchhelg)壓痕硬度試驗。

　　1、擺桿硬度試驗

　　擺桿硬度試驗利用擺桿在涂膜上規(guī)定振幅內(nèi)的震減時間與在標準玻璃板上規(guī)定振幅內(nèi)的震減時間之比來表征被測涂膜的硬度值。目前國產(chǎn)的擺桿硬度計分別采用M-3擺、科尼格(koenig)擺(以下簡稱K擺)和珀薩茲(Persog)擺(以下簡稱P擺)三種方式，各自主要技術(shù)參數(shù)列如表2。三者相比，雖工作原理相 同，但應(yīng)用性能各有長短。如M-3擺擺條較長，且單 薄，試驗中易抖動因而有可能影響測試精度。再者，由于結(jié)構(gòu)上的欠缺和未采取自動記數(shù)顯示手段，更易造成測定誤差，因此在國內(nèi)外M-3擺逐漸被K擺或P擺所取代。而QBY-Ⅱ型和QHB型則各有光電記數(shù)器，可自動記錄試驗數(shù)據(jù)和監(jiān)視儀器工作狀態(tài)。應(yīng)用實踐表明，新一代的擺桿阻尼試驗儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，K擺與P擺互換方便，拋光合金球軸承耐磨損，測試精度大大提高等優(yōu)點，因而得到迅速推廣。其不足之點是試驗需限定最小膜厚，且只在膜厚相同時才能進行比較。

　　2、斯華特硬度試驗

　　軟涂膜表面要比硬涂膜表面對搖擺輪的擺動阻尼作用大�；�于此一原理的斯華特硬度試驗是以金屬環(huán)在涂膜上來回擺動，從始點到終點所需的擺動次數(shù)來表現(xiàn)該涂膜硬度的。德國BYK、ERICHSEN、英國Sheen 等公司早在上世紀七十年代開發(fā)的搖擺式硬度計均屬斯華特硬度試驗法。儀器的結(jié)構(gòu)形式是兩個不銹鋼環(huán)形滑圈通過跨距為25mm的幾根棒橫向連結(jié)，并以重物調(diào)節(jié)環(huán)形滑圈的擺動頻率。兩個酒精水平儀分別刻有環(huán)狀標記。試驗時將試樣置于調(diào)節(jié)板上調(diào)至水平狀態(tài)，搖擺式硬度計放在試樣表面撥其搖動，要使左側(cè)酒精水平儀中的氣泡超過刻線。當氣泡下降其邊緣到達刻線時開始計 擺動次數(shù)，至右側(cè)酒精水平儀中的氣泡一到環(huán)形刻線時，即停止計數(shù)。搖擺式硬度計結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，操作容易，售價低廉，測試對試樣無損傷，因而應(yīng)用廣泛。但試驗時要求試樣表面平整，且膜厚需大于30μm，而水平表面的粗糙度及其污物則會使試驗結(jié)果存在較大偏差。近年，國外的改良型斯華特硬度計已實現(xiàn)光電跟蹤自動記數(shù)。

　　3、克里曼硬度試驗

　　該硬度試驗是通過涂膜表面承受劃針刻劃的抗穿透能力大小，即變更負荷(0～2kg)以劃針犁破涂膜時承載的(砝碼)最小荷重來反映涂膜的硬度。試驗儀器主要由劃針架和工作臺構(gòu)成。劃針應(yīng)垂直地作用于涂膜表面，固定試樣的工作臺通過電動或手動應(yīng)能保持勻速穩(wěn)定地橫向或縱向移動。國產(chǎn)的QHZ型和SY-154型的兩種涂膜劃痕儀屬克里曼硬度試驗的理想儀器。根據(jù)國家標準GB/T9279-88規(guī)定，劃針的一直徑1mm的淬火硬質(zhì)鋼的半球形針頭，需用滾珠軸承中的鋼珠(含1%C和1%Cr)焊接在鋼質(zhì)劃針桿上制得。憑借導(dǎo)電性，這兩種儀器均備有涂膜穿透時的電流指示器。與其它試驗方法的儀器相比，該類似器調(diào)試方 便，顯示直觀，易于判斷，但需經(jīng)常檢查半球狀針頭的磨損缺陷并及時更新。再者，由于劃針載荷(砝碼)的最小增量為50g，相對而言，其測量精度似顯偏低。

　　4、鉛筆劃痕硬度試驗

　　該硬度試驗是通過變更(6H～6B)十三個不同硬度等級的鉛筆筆芯，并在恒定(1kg)的載荷作用下，以犁破涂膜時其下一級筆芯硬度來標定被測涂膜的硬度。與克里曼硬度試驗方法比較，該方法的不同特點在于：①只變更劃痕鉛筆的硬度等級而其載荷固定不變;②砝碼重心的垂線必須調(diào)節(jié)在筆芯與涂面的交點上，而裝鉛筆的筆架則需調(diào)整到使筆尖與涂面成45°角。自上世紀八十年代中期始，該試驗方法在中國迅速推廣，應(yīng)用實踐表明，鉛筆劃痕硬度試驗一是要求鉛筆硬度等級的規(guī)格齊全;二是筆尖形狀的修整要求嚴格;三是對于試驗結(jié)果及其鉛筆硬度等級的判斷似顯復(fù)雜。

　　5、巴克霍爾茲壓痕硬度試驗

　　當壓痕儀在規(guī)定條件下施壓涂膜時;即可產(chǎn)生壓痕長度，并以壓痕長度倒數(shù)的函數(shù)表示涂膜的抗壓痕性能。依據(jù)這一原理，巴克霍爾茲壓痕硬度試驗，近年已在大陸廣泛應(yīng)用。壓痕試驗裝置由矩形金屬塊、塊痕器和兩個尖角構(gòu)成。整個裝置重1000±5g;壓痕器上的有效荷重為500±5g;壓痕器是由硬質(zhì)工具鋼制成有尖銳刀刃的金屬輪。壓痕長度的測量裝置由放大20倍的顯微鏡和配有能讀到0.1mm刻度值的目鏡組成。該試驗方法的優(yōu)點在于可廣泛用于較軟或較薄涂膜的硬度測定，而且壓痕用重物和支架均由碳化鎢制成，實際上屬于非破壞性試驗。缺點是需限制最小膜厚，且涂膜必須是非彈性的，只能在膜厚相等時進行對比。

　　國內(nèi)外涂膜硬度試驗技術(shù)的發(fā)展，將突出表現(xiàn)為如下三項基本特征：

　　1、全力推進國際間試驗方法標準的技術(shù)協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，加速已有標準的修訂和新技術(shù)標準制訂，并將大大促進中國標準化技術(shù)迅速與國際接軌。

　　2、每一試驗方法的建立及配套儀器開發(fā)，體現(xiàn)著某一專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)展，但一經(jīng)檢測手段的應(yīng)用，又都有其自身的局限性，因此檢測技術(shù)發(fā)展日趨要求多種試驗方法的相互補充，并應(yīng)努力探索評價其試驗結(jié)果的科學(xué)性。

　　3、從一定意義上說，試驗儀器的進步成為反映專業(yè)試驗技術(shù)水平的主要標志，因此強化以試驗儀器為主體的檢測手段，增加品種、拓展功能、提高精度，將成為試驗技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。