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给材料表面做一次“全科体检”——HEIDON表面性能测量仪全系列技术解析

更新时间:2026-08-13      浏览次数:17

摘要

材料表面的摩擦、磨损、划痕硬度、附着力和剥离强度等性能,直接影响产品的使用寿命、用户体验和安全性。HEIDON(新东科学)作为日本摩擦学测量领域的代表性品牌,推出了涵盖14FW、22L/22H、38、HHS2000/3000等多个系列的表面性能测量仪产品线,实现了从实验室精密分析到现场快速检测的全场景覆盖。本文从技术架构、核心参数、创新设计及选型建议等维度,对HEIDON表面性能测量仪系列进行系统分析,探讨其在材料研发与质量控制中的技术价值。

关键词:HEIDON;表面性能测量仪;摩擦系数;划痕硬度;涂层附着力

一、引言

一块手机屏幕是否耐刮?一张薄膜在包装线上会不会打滑?一层汽车涂装在石击下会不会剥落?这些看似简单的问题,背后都指向同一个核心——材料的表面性能

表面性能是决定材料“好不好用"的关键指标。摩擦系数决定了物体之间滑动时的阻力大小;划痕硬度决定了表面抵抗刮擦的能力;涂层附着力决定了镀层或漆面会不会脱落;耐磨性则决定了产品能用多久。然而,长期以来,这些性能的测试分散在不同设备上——测摩擦用摩擦计、测硬度用硬度计、测附着力用剥离试验机——一台设备往往只能回答一个问题。

HEIDON新东科学株式会社凭借其在摩擦学测量领域超过六十年的技术积累,推出了覆盖从实验室到生产线、从台式精密分析到手持现场检测的全系列表面性能测量仪。其核心理念可以概括为一句话:用一台仪器,给材料的表面做一次“全科体检"。

二、产品系列概览

HEIDON表面性能测量仪产品线可划分为三大类别:

类别代表型号核心定位
多功能表面性能测量仪14FW系列一台仪器完成摩擦、磨损、划痕、粘着、剥离等多参数测试
连续加载式表面性能测量仪22L/22H系列专注涂层附着力与划痕硬度的精密定量分析
高性能摩擦磨损试验机38系列、HHS2000/3000系列面向专业摩擦学研究的深度分析平台
便携式摩擦计37i/94i-II/3D Muse系列现场快速检测静摩擦系数

以下对各核心系列进行逐项解析。

三、14FW系列:一台仪器,多重“体检项目"

3.1 产品定位

14FW是HEIDON表面性能测量仪产品线中的旗舰多功能机型。其设计理念是“将多功能凝聚于一台仪器"——通过更换不同的测量夹具和测头,一台14FW即可完成摩擦系数、划痕硬度、磨损特性、薄膜附着力、粘着性、拉伸强度和剥离强度等多项表面性能测试

3.2 核心技术参数

参数项规格
移动速度5~6000 mm/min(无级可调)
驱动电机交流伺服电机
驱动方式齿轮&齿条传动
移动距离1~100 mm
测量范围0~100 gf 或 0~2000 gf(可切换)
工作台尺寸240 mm × 120 mm
重复模式最大次数99,999,999次
主体尺寸W630 mm × D350 mm × H580 mm

3.3 核心技术解析

(1)高精度摩擦阻力传导结构

14FW采用由双支点纵向机器臂和水平机器臂组成的摩擦阻力传导结构。水平臂一端安装平衡器以抵消适配器自重使垂直负荷归零,另一端可加载高达1000g的砝码。这一机械结构确保了测量结果的准确性和可重复性。

(2)高灵敏度动态应变放大器

检测到的摩擦阻力通过动态应变放大器放大后输出至记录装置。放大器具备数字伺服自动归零功能,输出非线性误差控制在±0.05% FS以内,信噪比达60dB

(3)触摸屏操作与软件分析

14FW采用触摸屏进行参数设定和数据显示。配合选配的摩擦磨损解析软件(TriboSoft),可实现测试数据的自动采集、分析与报告生成

3.4 符合标准

14FW支持多项国际与行业标准测试方法,包括:

  • JIS K7125:塑料薄膜和片材摩擦系数测试

  • JIS P8147:纸和纸板静摩擦与动摩擦系数测定

  • JIS L0823:摩擦坚牢度试验

  • JIS K5600:表面划痕硬度测定

  • ASTM D1894:塑料薄膜静态和动态摩擦系数测试

  • JIS P8139:剥离强度试验

3.5 典型应用场景

14FW的应用场景极为广泛

  • 消费电子:手机外壳与键盘涂层的耐磨损性能检测

  • 包装行业:纸张间摩擦系数测量,预防打印机、复印机卡纸

  • 汽车工业:橡胶与玻璃摩擦评价(雨刷片)、涂装面蜡效果测试

  • 材料研发:砂纸研磨力数值化、橡胶磨损性能评估

  • 特殊环境:油液环境、加热环境、冷却环境下的摩擦磨损试验

四、22L/22H系列:涂层附着力的“精准探针"

4.1 产品定位

如果说14FW是一位“全科医生",那么22L/22H系列就是专注涂层附着力和划痕硬度的“专科专家"。该系列专为涂层附着力、划痕硬度与摩擦磨损性能测试打造,能精准评估从超薄薄膜到厚质涂层、从软质膜到硬质膜的全谱系表面性能

4.2 核心技术参数

参数项22L22H
移动速度60~600 mm/min60~600 mm/min
负荷范围(载荷传感器)0~100 gf0~1000 gf
垂直负荷(连续加载)0~50 g0~500 g
试件尺寸最大220×100 mm,t8mm最大220×100 mm,t8mm
移动模式SINGLE / REPEAT(最大9,999次)SINGLE / REPEAT(最大9,999次)

4.3 核心技术解析

(1)双脉冲电机同步驱动

22系列采用两台脉冲马达分别驱动移动台和连续加载砝码导轨。连续加载砝码在安装有划针的臂上滚动,使划针随试样移动时垂直负荷成比例增加

(2)内置载荷传感器直接检测

划针安装部位内置检测阻力的载荷传感器,可在低负荷范围直接获取从摩擦阻力到划痕阻力、再到剥离阻力的微小变化。膜层剥离发生时的垂直负荷即为附着力判定依据

(3)可更换划针

划针备有5μmR至200μmR等多种规格,可广泛适配从纳米级功能薄膜到微米级硬质涂层的测试需求

(4)机械式连续加载,无需繁琐校准

22系列采用独特的机械作动方式实现连续加载,无需繁琐的校正,具有系统可靠性

4.4 符合标准

22L/22H符合JIS K 7317:2022(塑料功能性薄膜划痕硬度测定方法)

五、高性能专业机型:38系列与HHS系列

5.1 38系列:高性价比的多功能平台

38系列表面性能试验机以“易用性"为设计理念,仅通过一台仪器即可进行摩擦、磨损、划痕、粘着、剥离强度的评价试验。试验条件通过触摸屏设定,无需掌握繁琐的操作方法

核心参数:移动速度5~6000 mm/min,测量范围0~1000 gf,工作台尺寸240×120 mm

38系列还衍生出两款行业专用机型

  • 38P:硬涂层评价测试仪,专为硬涂层薄膜和面板的耐刮擦性与表面耐久性测量而设计。采用新开发的负荷传感器,消除了垂直加载时产生的多余应力,测量灵敏度高

  • 38F:钢丝绒耐久性测试仪,专为JIS K 7317:2022及其他表面耐久性评估设计

5.2 HHS2000/3000系列:摩擦学研究的“旗舰平台"

HHS2000/3000是HEIDON TRIBOGEAR系列的顶级设备,与东北大学联合开发。该系列可实现更高级别的磨损试验——使用一张试片即可制作出表示磨损次数、垂直负载、摩擦力、磨损体积关系的三维磨损形态图表,确定磨损变迁的临界负载

核心创新

  • 在摩擦力测量的基础上追加了位移测量图像记录功能

  • 可选配摩擦CCD系统,对磨损粉轨迹和润滑剂移动状态进行解析

  • 加载方式从传统手放置砝码升级为数值输入式自动模式

  • 可加装加热装置,检测发动机耐热涂层的紧贴性

垂直负载范围:HHS2000为10~1000g(高负载单元)/1~50g(低负载单元),HHS3000最高可达100~10000g

六、便携式系列:把实验室带到现场

对于需要在生产线、仓库或户外现场快速检测的场景,HEIDON提供了多款便携式摩擦计

型号核心特点
TYPE37i(3D Muse)手持式静摩擦系数测试仪,打破场地限制,实现室内外任意角度测量
TYPE37N可测量水平、倾斜、墙壁、天花板等所有表面
94i-II便携式测量工具,任何人都可轻松操作

便携式系列测量静摩擦系数范围0~1.500,分辨率0.001,适用于地板防滑检测、化妆品滑动性评价、生产线部件间摩擦测量等场景

七、选型指南

面对HEIDON丰富的表面性能测量仪产品线,用户可根据以下原则进行选型:

选择14FW:当需要一台设备完成多种表面性能测试(摩擦、磨损、划痕、附着力、剥离等),且测试对象以平板状试样(薄膜、片材、纸张、涂层板等)为主时。14FW是覆盖面广的“全能型"选手。

选择22L/22H:当核心需求是涂层附着力的精准定量评价,且需要连续加载模式下测试从薄膜到厚膜的全谱系涂层时。22L适用于低负荷精细测量,22H适用于高负荷硬质涂层。

选择38/38P/38F:当需要兼顾测试功能多样性与高性价比,且有特定行业标准测试需求(如硬涂层评价、钢丝绒耐久测试)时

选择HHS2000/3000:当需要进行深度的摩擦学机理研究,需要三维磨损形态分析、位移测量和图像记录等高级功能时

选择便携式系列:当需要在生产线现场、户外或无法将试样带回实验室的场景中进行快速摩擦系数检测时

八、结语

从14FW的“一机多能"到22系列的“精准聚焦",从38系列的“高性价比"到HHS系列的“深度研究",再到便携式的“现场快检"——HEIDON新东科学的表面性能测量仪产品线,构建了一个覆盖材料表面性能测试全场景的技术矩阵。

在材料科学的演进中,“表面"早已不再是“表层"那么简单。一张几微米厚的功能薄膜,可能决定一块显示屏的寿命;一层几十纳米厚的涂层,可能影响一颗心脏支架的生物相容性。HEIDON表面性能测量仪所做的,正是用精密的力学感知,将这些肉眼看不见的表面性能“翻译"成可量化、可追溯的数据——让材料的“表面功夫",经得起苛刻的检验。


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