碳材料表面粗糙度测试

检测项目

基本粗糙度参数：

• 算术平均粗糙度：Ra值（ISO4287:2022）
• 最大高度粗糙度：Rz参数（GB/T3505-2021）
• 轮廓总高度：Rt测量范围（0.1-100μm）

高级轮廓特性：

• 均方根粗糙度：Rq偏差值（ISO4287:2022）
• 轮廓峰谷间距：Sm参数（GB/T1031-2021）
• 轮廓支承长度率：Rmr(c)计算（c=50%）

三维表面分析：

• 算术平均高度：Sa值（ISO25178:2021）
• 最大高度偏差：Sz参数（ASTMD7127-17）
• 表面功能指数：Sdr纹理参数（ISO25178:2021）

波度与形状误差：

• 波度总高度：Wt值（ISO3274:2020）
• 轮廓斜率误差：Δq参数（GB/T3505-2021）
• 形状偏差：FFT分析波段（0.08-0.8mm⁻¹）

材料硬度映射：

• 努氏显微硬度：HK0.1值（ISO4545:2021）
• 硬度均匀性：硬度梯度偏差（±5%）
• 压痕深度相关性：与Ra关联模型

表面摩擦性能：

• 动态摩擦系数：μ值（ASTMG115-10）
• 磨损率量化：体积损失（mm³/N·m）
• 摩擦振动谱：频率分析（1-1000Hz）

润湿与界面特性：

• 静态接触角：θ值（ISO19403:2020）
• 表面能计算：OWRK模型（mJ/m²）
• 界面粘结强度：临界载荷（Lc≥10N）

微观缺陷检测：

• 孔隙分布密度：孔隙率（0.1-10%）
• 裂纹识别率：裂纹长度（≥5μm）
• 晶粒尺寸偏差：平均粒度（1-100μm）

化学组成影响：

• 碳纯度偏差：杂质含量（≤0.05wt%）
• 氧化层厚度：氧化物覆盖率（%）
• 表面官能团：FTIR峰位分析

功能性参数关联：

• 热导率相关性：Λ与Sa模型（ISO22007:2022）
• 电导率映射：电阻率（Ω·cm）
• 生物相容指数：细胞附着率（%）

检测范围

1.石墨电极材料：人造石墨及天然石墨，检测重点为高温环境下的Ra与Rz稳定性，防止电弧侵蚀。

2.碳纤维复合材料：环氧树脂基或热塑性基体，侧重界面粗糙度(Rq)与层间剪切强度关联。

3.金刚石涂层材料：CVD或PVD涂层，关注纳米级Sa参数与附着性测试，确保工具寿命。

4.炭黑填充聚合物：橡胶或塑料制品，检测表面均匀性(Wt参数)与耐磨性相关性。

5.玻璃碳生物材料：植入器械用玻璃碳，重点分析微粗糙度(Sz)与生物膜形成率。

6.炭/炭复合材料：航空刹车系统材料，检测摩擦表面Rt演化与热疲劳裂纹。

7.碳纳米管薄膜：透明导电膜，强调阵列高度一致性(Sa)与电导率映射。

8.石墨烯涂层材料：半导体或传感器应用，侧重表面平整度(Ra≤0.1nm)与缺陷密度。

9.碳化硅陶瓷基板：功率电子器件，重点检测超平滑表面(Sa值)与热应力变形。

10.生物碳环境材料：活性炭或多孔碳，检测粗糙度参数与水体渗透速率关联。

检测方法

国际标准：

• ISO4287:2022表面粗糙度参数术语、定义及测量方法（二维轮廓法）
• ISO25178:2021几何产品规范—表面纹理：三维非接触测量（强调三维参数）
• ASTMD7127-17碳材料表面轮廓标准测试方法（特定碳材料适配）
• ISO3274:2020接触式轮廓仪校准规范（规定仪器精度）
• ASTMG115-10摩擦系数测量标准（动态载荷法）

国家标准：

• GB/T3505-2021表面粗糙度术语、定义及参数（基于二维测量）
• GB/T1031-2021表面粗糙度参数及其数值（参数范围定义）
• GB/T4340.1-2021金属显微硬度试验（扩展至碳材料硬度）
• GB/T2918-2018塑料试样状态调节（预处理差异）
• GB/T228.1-2021金属材料拉伸试验（间接关联界面强度）

（ISO25178使用三维光学法，GB/T3505侧重接触式二维轮廓；ASTMD7127专用于碳材料，GB/T1031覆盖通用材料范围）

检测设备

1.接触式表面轮廓仪：TaylorHobsonFormTalysurfi-Series（垂直分辨率0.005μm）

2.白光干涉轮廓仪：ZygoNewView9000（垂直分辨率0.1nm）

3.原子力显微镜：BrukerDimensionIcon（扫描范围90μm）

4.激光共聚焦显微镜：OlympusLEXTOLS5000（分辨率120nm）

5.三维光学轮廓仪：BrukerContourElite-X（精度0.01nm）

6.扫描电子显微镜：HitachiSU5000（分辨率1nm）

7.摩擦磨损测试机：CSMInstrumentsTribometer（载荷范围0.01-10N）

8.接触角测量仪：DataphysicsOCA20（精度±0.1°）

9.纳米压痕仪：AgilentG200（载荷分辨率50nN）

10.热导率测试仪：HotDiskTPS2500S（范围0.005-500W/mK）

11.电导率测试仪：Keithley2450（电流分辨率1pA）

12.图像分析系统：MountainsMap软件（表面纹理模块）

13.真空镀膜设备：样品导电处理（膜厚≤10nm）

14.超声波清洗机：样品预处理（频率40kHz）

15.环境模拟腔室：温湿度控制（-50℃至150℃）

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"碳材料表面粗糙度测试"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检检测技术研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。