Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Application Note | Stent Coating Adhesion Testing

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Quantifying Coating Failure and Adhesion Performance on Drug-Eluting Stents

Research & Experimental Testing

دوانجي لي ، دكتوراه

Visual Design & Editorial

أندرو شور

مقدمة

Blood is carried through arteries from the heart to the rest of the body. Any weakening or blockage of these vessels can pose significant health risks and may become life-threatening. A stent is a small mesh tube inserted into the lumen of a blood vessel to treat narrowed or weakened arteries. Stent implantation is now a widely used procedure to support the arterial wall and restore blood flowᶦ.

Metal stent mesh geometry illustrating the structural complexity of vascular implant design.

Why coating adhesion matters in drug-eluting stents

Drug-eluting stents represent a major advancement in stent technology. They incorporate a biodegradable, biocompatible polymer coating that enables controlled drug release at the arterial site, helping to inhibit intimal thickening and reduce the risk of restenosisᶦᶦ.

A critical concern in these systems is the delamination of the polymer coating from the metallic stent substrate. This coating carries the drug-eluting layer, and its adhesion directly impacts device performance and reliability.

To improve coating adhesion, stents are often designed with complex geometries. In this study, the polymer coating is located at the bottom of grooves within the stent mesh. This configuration presents a significant challenge for adhesion measurement.

A reliable method is required to quantitatively evaluate the interfacial strength between the polymer coating and the metal substrate. The small diameter of the stent mesh, comparable to a human hair, combined with its three-dimensional geometry, requires:

ultrafine X-Y positioning accuracy
precise control of applied load
accurate depth measurement during testing

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the جهاز اختبار ميكانيكي NANOVEA PB1000, in Nano Scratch Mode, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal mesh of stent samples.

Controlled scratch measurements are carried out on stent geometries with dimensions comparable to a human hair, enabling precise evaluation of coating adhesion on complex stent structures.

نانوفيا PB1000 Advanced

اختبار ميكانيكي

شروط الاختبار

1. Regular Stent Samples

The stent is fixed on the sample stage, with a support wire inserted inside the stent tube to ensure stability during nano scratch testing. The NANOVEA Mechanical Tester is used to perform nano scratch measurements using the parameters summarized in Table 1, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal substrate.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	مخروطي
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	20 µm
درجة حرارة	24°C (room)

الجدول 1: Test parameters for nano scratch measurements on regular stent samples

2. Grooved Stent Samples

The SEM image in Fig. 1 shows the cross-section of the stent sample. The stent features a groove with a depth of approximately 30 µm. The polymer coating, with a thickness of 10.8 µm, is located at the bottom of the groove.

Standard 60° conical diamond tips are not sharp enough to reach the bottom of the groove without contacting the sidewalls. Therefore, a sharper 40° conical diamond tip is used in this study (Fig. 2).

Nano scratch measurements are performed using the parameters summarized in Table 2.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
معدل التحميل	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	5 µm

Table 2: Test parameters for nano scratch measurements on grooved stent samples

Fig. 1: SEM cross-section of a grooved stent showing polymer coating located at the bottom of the groove, highlighting the challenge of coating adhesion measurement in recessed geometries.

Fig. 2: Schematic of a 40° conical diamond tip designed for nano scratch testing inside stent grooves, enabling accurate adhesion measurement without sidewall interference.

النتائج والمناقشة

The stent mesh has a diameter of approximately 100 μm, comparable to a human hair. Precise positioning is therefore critical to ensure the scratch test is performed at the center of the stent mesh. The NANOVEA Mechanical Tester provides X–Y positioning accuracy down to 0.25 μm, enabling accurate test placement under the integrated optical microscope.

1. Regular Stent Samples

Nano scratch testing is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch track on the stent is shown in Fig. 3a, while failure behavior at different stages is presented in Fig. 3b and 3c.

Two critical loads are identified:

Lc1: the load at which the first visible damage appears on the coating
Lc2: the load at which the coating is fully removed and the substrate is exposed

The evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth is shown in Fig. 4, providing insight into the progression of coating failure during the test.

The first signs of coating damage appear at Lc1 ≈ 14.5 mN. As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a wider and deeper scratch track. During this phase, the COF increases from approximately 0.05 to 0.7.

At Lc2 ≈ 78.1 mN, the coating is fully delaminated from the metal substrate. Beyond this point, as the load continues to increase, both COF and penetration depth remain relatively stable due to the mechanical support of the underlying metal substrate.

(a) Full Scratch Track

(b) Lc1 ≈ 14.5 mN

Fig. 3: Nano scratch track on a stent coating under progressively increasing load, showing (a) full scratch path, (b) initial coating failure at Lc1 ≈ 14.5 mN, and (c) complete coating delamination at Lc2 ≈ 78.1 mN.

Fig. 4: Evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth during nano scratch testing of a stent coating under progressively increasing load, showing the progression of coating failure and transition to substrate support.

Failures during nano scratch testing up to a maximum load of 300 mN occur at critical loads below 100 mN. To enable a more quantitative comparison of coating performance, additional tests are performed with a maximum load of 100 mN on two stent samples, referred to as Sample 1 and Sample 2.

Fig. 5 compares the scratch tracks of Sample 1 and Sample 2 after nano scratch testing. Sample 1 exhibits the first sign of coating damage at a critical load of Lc1 ≈ 13.2 mN, while Sample 2 shows initial failure at a higher load of Lc1 ≈ 21.1 mN.

Coating delamination occurs at 62.5 mN for Sample 1. In contrast, the coating on Sample 2 remains intact throughout the test, continuing to protect the metal substrate under the same loading conditions.

This behavior is further reflected in the evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth, as shown in Fig. 6. When the diamond tip penetrates through the coating and contacts the metal substrate in Sample 1, the COF reaches a peak while the penetration depth decreases due to the increased stiffness of the underlying substrate.

(a) Sample 1 – Early Coating Failure

(b) Sample 2 – Improved Coating Integrity

Fig. 5: Comparison of nano scratch tracks for two stent coatings, showing (a) early coating failure and delamination in Sample 1, and (b) improved coating integrity in Sample 2 under the same loading conditions.

Fig. 6: Comparison of coefficient of friction (COF) and penetration depth for Sample 1 and Sample 2 during nano scratch testing, showing earlier substrate contact and higher friction response in Sample 1, indicating weaker coating adhesion.

2. Grooved Stent Samples

As shown in Fig. 1 and Fig. 7, the grooved stent mesh has a diameter of approximately 90 μm, comparable to a human hair. The groove has a width of ~50 μm and a depth of 30 μm. This geometry presents a significant challenge for nano scratch testing, particularly for evaluating coating adhesion at the bottom of the groove.

Precise positioning is critical to locate the scratch test within the groove. The nano scratch test is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch tracks of grooved stent Samples 3 and 4 are compared in Fig. 7.

The critical load Lc is defined as the load at which the coating fails and the substrate becomes exposed. The evolution of normal load and penetration depth, shown in Fig. 8, provides further insight into the progression of coating failure during testing.

As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a deeper scratch track. When the critical load Lc is reached, the coating delaminates from the metal substrate.

Sample 3 exhibits coating failure at Lc ≈ 126 mN, while Sample 4 fails at a higher load of Lc ≈ 173 mN. This difference indicates stronger adhesion of the coating in Sample 4.

The measured critical loads enable quantitative comparison of coating adhesion performance. Under the same testing conditions, the coating on Sample 4 demonstrates higher resistance to delamination, making it the better-performing candidate in this study.

(d) Sample 4 – Higher Adhesion in Groove (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 7: Nano scratch tracks inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing (c) coating failure at Lc ≈ 126 mN in Sample 3 and (d) higher adhesion with delayed failure at Lc ≈ 173 mN in Sample 4.

(a) Sample 3 – Earlier Coating Failure (Lc ≈ 126 mN)

(b) Sample 4 – Delayed Failure and Higher Adhesion (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 8: Evolution of normal load and penetration depth during nano scratch testing inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing earlier coating failure in Sample 3 and delayed failure at higher load in Sample 4. The vertical green line indicates the critical load (Lc) where coating delamination occurs.

خاتمة

This study demonstrates the ability of the NANOVEA Mechanical Tester to quantitatively evaluate the cohesive and adhesive strength of polymer coatings on both regular and grooved stent geometries using nano scratch testing.

The recessed geometry of the stent grooves, approximately 50 μm wide and 30 μm deep, presents a significant challenge for coating adhesion measurement. The high X–Y positioning accuracy of 0.25 μm enables precise placement of the scratch test within these confined regions, allowing direct evaluation of coating performance where failure is most critical.

By applying a controlled, progressively increasing load, critical loads associated with coating failure can be identified and compared across samples. This approach enables reliable differentiation of coating adhesion performance and interfacial integrity, even on small, complex stent structures.

مراجع

[I] http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/stents
[II] http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-99402006000300008

Frequently Asked Questions About Stent Coating Adhesion Testing

What is stent coating adhesion testing?

Stent coating adhesion testing evaluates how strongly a polymer coating is bonded to the metal substrate of a stent. Techniques such as nano scratch testing quantify the load at which coating damage and delamination occur, providing measurable indicators of adhesion strength.

What is critical load (Lc) in nano scratch testing?

Critical load (Lc) is the applied load at which a coating fails during a scratch test.

Lc1 corresponds to the first visible damage in the coating
Lc2 indicates complete coating removal and exposure of the substrate

These values are used to quantify and compare coating adhesion performance.

Why is coating adhesion important in drug-eluting stents?

Coating adhesion directly affects the reliability of drug-eluting stents. Poor adhesion can lead to coating delamination, which may compromise controlled drug release and increase the risk of device failure.

How do you measure coating adhesion inside stent grooves?

Measuring adhesion inside stent grooves requires high positioning accuracy and appropriate indenter geometry. Nano scratch testing with sharp diamond tips allows access to recessed coating regions, enabling direct evaluation of adhesion within complex stent geometries.

What does coefficient of friction (COF) indicate in scratch testing?

The coefficient of friction (COF) reflects changes in surface interaction during the scratch test. A sudden increase in COF often indicates coating failure and contact between the indenter and the underlying metal substrate.

How can nano scratch testing compare different coating formulations?

Nano scratch testing enables direct comparison of coatings by measuring critical loads under controlled conditions. Higher critical loads indicate stronger adhesion and improved resistance to delamination, allowing selection of better-performing coating systems.

Need Reliable Stent Coating Adhesion Testing?

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

أُعدت بواسطة

Walter Alabiso, PhD; Davide Morrone, MPhys; Andrew Shore, MA

مقدمة

The ability to accurately characterize tooth surfaces, including micro-roughness and 3D surface topography at the nanometer scale, enables advanced research and applications in orthodontics and dental materials science. Non-contact optical profilometry provides a precise method for measuring dental surface roughness and analyzing tooth surface morphology without damaging delicate structures. These measurements support the development of composite dental materials that replicate the natural surface roughness of enamel, as well as the design and fabrication of patient-specific dental casts and restorative components.

Low surface roughness plays a primary role in limiting bacterial adhesion and plaque formation, thereby reducing the risk of cavities. An increase in average roughness (Ra) above 2 µm leads to a steep increase in biofilm formation in vivo.¹ An Ra of 0.2 µm is considered the threshold value below which no further reduction in bacterial adhesion can be expected.²

Reconstruction of the tooth’s 3D surface topography enables the fabrication of dental casts, which are essential for accurate diagnosis, treatment planning, and the fabrication of dental appliances.

Non-Contact Optical Profilometry for Dental Surface Analysis

The present study illustrates the potential of NANOVEA’s high-precision non-contact optical profilometers for dental surface roughness measurement and 3D tooth topography analysis. Chromatic Light technology offers significant advantages over classical touch probe techniques. It acquires data points from deep crevices and complex geometries without introducing measurement errors or artifacts caused by local plastic deformation and without requiring extensive data manipulation.

Compared to focus variation systems, single-point optical sensing provides superior lateral and height accuracy, with X/Y resolution below 0.5 µm, maximum vertical resolution of 1.9 nm, and the ability to measure surface angles up to 87°. The technique is effective on transparent, opaque, specular, diffusive, polished, and rough dental surfaces, making it well suited for comprehensive dental surface characterization.

ℹ️ اعرف المزيد عن non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

في هذا التطبيق ، فإن ملف NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to analyze the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar previously affected by tooth decay. The side of the tooth was scanned using a PS2–MG140 single-point optical sensor to measure surface roughness parameters over a defined region of interest and along multiple line profiles.

The crown of the tooth was then scanned and reconstructed using a PS5–MG35 single-point optical sensor, which is suited for larger-area acquisition and full 3D tooth topography measurement.

نانوفيا JR25 Portable
الملف الشخصي البصري

Surface Measurement Using NANOVEA Optical Profilometer

Surface roughness measurements were performed on the lateral side of the molar crown, followed by full 3D reconstruction of the crown surface. Separate single-point optical sensors were used to optimize measurement accuracy for both localized roughness analysis and large-area surface topography acquisition.

PS2 – MG140

Surface roughness analysis by area and parallel line profiles on the side of the tooth’s crown.

PS5 – MG35

Full 3D surface reconstruction of the tooth’s crown.

معلمات القياس

The following measurement parameters were used for localized surface roughness analysis and full 3D surface reconstruction of the molar crown using NANOVEA single-point optical sensors.

Parameter	Roughness Analysis (Area)	Roughness Analysis (Profiles)	Full 3D Reconstruction
Optical Pen	PS2-MG140	PS2-MG140	PS5-MG35
Z-Range [µm]	300	300	10000
X-Distance [mm]	2.00	3.00	7.50
X-Step Size [µm]	1.70	1.70	10.00
Y-Distance [mm]	2.00	1.00	7.00
Y-Step Size [µm]	1.70	100.00	10.00
Average (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Double Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Surface Roughness Analysis (Area)

The PS2 single-point optical sensor was used to investigate fine surface features on the side of the tooth. The image below shows a false-color 2D surface map of the scanned region obtained by non-contact optical profilometry.

A least-squares degree-8 polynomial form removal was applied to isolate the surface roughness component. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm and L-Gaussian 0.8 mm were then applied according to ISO 25178. The resulting filtered surface and corresponding roughness parameters are presented below.

ISO 25178 – Roughness (S-L)
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
F: [Workflow] Form removed (LS-poly 8)
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Height Parameters
سكوير	2.433	µm	ارتفاع الجذر التربيعي
SSK	-0.102		انحراف
SKU	3.715		التفرطح
Sp	18.861	µm	أقصى ارتفاع ذروة
سيفيرت	16.553	µm	Maximum pit depth
س	35.414	µm	أقصى ارتفاع
سا	1.888	µm	حسابي يعني الارتفاع

The average surface roughness Sa is 1.888 µm, while the peak-to-valley height Sz reaches 35.414 µm.

A 3D surface rendering of the filtered area is shown below for visualization.

Roughness Analysis (Profiles)

Surface roughness profiles were measured using a series of 11 parallel line scans along the X direction on the side of the tooth. The false-color 2D surface map of the raw scan is shown below.

The surface form was removed using a least-squares 8-degree polynomial prior to applying the metrological filters, leaving the residual surface shown below.

A statistical analysis of the measured surface roughness profiles reveals the following line roughness parameters.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Evaluation length: All λc (3)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	5.683	0.761	4.315	6.610
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	6.242	1.009	4.701	8.438
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	11.925	1.676	9.123	15.048
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	2.063	0.297	1.710	2.629
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	2.523	0.361	2.057	3.175

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

The value of Ra is consistent with the Sa value extracted from the surface area measurement.

Different metrological filters can be applied to distinguish between macroscopic waviness and microscopic surface roughness. For example, a coarser filter cut-off, such as the 8 mm cut-off used with the Robust Gaussian order-2 filter, produces a smoother waviness profile (red) that is less sensitive to sharp local variations and follows the original surface profile more loosely.

Alternatively, a finer cut-off (e.g., 0.08 mm) enables the analysis of micro-roughness by removing the waviness component that follows the original profile at a larger scale, leaving the finer surface roughness features of the tooth visible.

The microroughness analysis obtained using a 0.08 mm L-Gaussian filter is presented below.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.08 mm
Evaluation length: All λc (37)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	1.582	0.122	1.342	1.748
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	1.466	0.119	1.254	1.661
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	3.049	0.196	2.820	3.409
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	0.495	0.047	0.423	0.597
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	0.643	0.056	0.562	0.762

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

Full 3D Tooth Surface Topography Reconstruction

The extended Z-scan range of the PS5 optical sensor enables high-fidelity scanning of the entire tooth crown surface. The resulting 3D surface topography is shown below.

2D VIEW: 2D surface map of the tooth crown measured with optical profilometry

3D VIEW: High-fidelity 3D rendering of the molar crown surface obtained with optical profilometry

خاتمة

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar.

Both the area scan and the line profile analysis revealed a roughness Rq of approximately 2.5 µm and an Ra of about 1.9–2.0 µm. These values are consistent with results reported in the literature.³ The use of a narrower L-Gaussian filter with an 80 µm cut-off enabled further investigation of micro-roughness, revealing an Rq of 0.643 µm and an Ra of 0.495 µm.

The full 3D surface topography of the molar crown was reconstructed with high fidelity. The high measurement resolution allows detection of fine surface features and crevices. The resulting surface data can be easily processed and exported as STL files, enabling the design and fabrication of customized dental devices and restorative components.

مراجع

[1] Shin, B.W., et al. Surface Roughness of Prefabricated Pediatric Zirconia Crowns Following Simulated Toothbrushing. Pediatric Dentistry 44.5 (2022): 363–367.
[2] Bollen, C.M.L., Paul Lambrechts, and Marc Quirynen. Comparison of surface roughness of oral hard materials to the threshold surface roughness for bacterial plaque retention: A review of the literature. Dental Materials 13.4 (1997): 258–269.
[3] Suputtamongkol, K., et al. Surface roughness resulting from wear of lithia-disilicate-based posterior crowns. Wear 269.3–4 (2010): 317–322.

Frequently Asked Questions About Dental Surface Roughness Measurement

What is dental surface roughness measurement?

Dental surface roughness measurement quantifies the microscopic texture of tooth surfaces using parameters such as Ra, Rq, and Sa. Optical profilometers measure these features without contacting the surface, allowing accurate analysis of enamel, restorative materials, and dental crowns.

Why use optical profilometry to measure tooth roughness?

Optical profilometry provides non-contact surface measurement with nanometer-scale vertical resolution. It captures 2D surface maps and full 3D surface topography of dental structures without damaging soft or polished surfaces.

What roughness parameters are used for dental surface analysis?

Common roughness parameters include Ra (arithmetic mean roughness), Rq (root mean square roughness), Sa (areal roughness), and Sz (maximum surface height). These parameters help evaluate enamel wear, plaque adhesion risk, and the performance of restorative materials.

Why is surface roughness important in dentistry?

Surface roughness affects plaque retention, wear resistance, and the long-term performance of dental restorations. Controlling micro-roughness can reduce bacterial adhesion and improve the durability of dental materials.

Need Reliable Surface Roughness Measurement for Dental Materials?

اختبار مقاومة الخدش لواقيات شاشة الهاتف للخدش

أُعدت بواسطة

ستايسي بيريرا وجوسلين إسبارزا وبيير لورو

فهم مقاومة الخدش في واقيات شاشة الهاتف المحمول

تلعب الطلاءات الواقية على شاشات الهواتف دورًا حاسمًا في مقاومة الخدوش وقوة الالتصاق والمتانة على المدى الطويل. وبمرور الوقت، يمكن أن تؤدي الخدوش والتشققات الدقيقة وتشققات الطلاء إلى تقليل الوضوح البصري والموثوقية - خاصة في البيئات عالية الاستخدام. لتقييم كيفية مقاومة واقيات الشاشة المختلفة للضرر الميكانيكي، يوفر اختبار الخدش باستخدام الأجهزة رؤية قابلة للقياس الكمي لآليات فشل الطلاء، بما في ذلك الالتصاق والتماسك وسلوك الكسر.

في هذه الدراسة, جهاز اختبار ميكانيكي NANOVEA PB1000 يستخدم لمقارنة واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة المصنوعة من الزجاج المقسّى تحت التحميل التدريجي المتحكم به. باستخدام الكشف الدقيق للانبعاثات الصوتية، نحدد أحمال الفشل الحرجة ونميز كيفية استجابة كل مادة لزيادة الضغط الميكانيكي.

لماذا يعتبر اختبار مقاومة الخدش مهمًا بالنسبة لواقيات الشاشة

يفترض العديد من المستخدمين أن الواقيات الأكثر سمكًا أو الأكثر صلابة يكون أداؤها تلقائيًا أفضل، ولكن المتانة الحقيقية تعتمد على كيفية تصرف المادة تحت الحمل التدريجي وتشوه السطح والإجهاد الموضعي. يسمح اختبار الخدش الآلي للمهندسين بقياس التصاق الطلاء وقوة التماسك ومقاومة تآكل السطح والأحمال الدقيقة التي تبدأ عندها الأعطال أو تنتشر.

من خلال تحليل نقاط بدء التصدع وسلوك التفكك وأنماط الفشل، يمكن للمصنعين التحقق من أداء واقي الشاشة لأغراض البحث والتطوير أو مراقبة الجودة أو القياس المقارن. يوفر اختبار الخدوش النانوية والخدوش الدقيقة رؤية قابلة للتكرار وقائمة على البيانات حول المتانة في العالم الحقيقي بما يتجاوز تقييمات الصلابة التقليدية.

هدف اختبار الخدش:
قياس أحمال الفشل في واقيات الشاشة

الهدف من هذه الدراسة هو توضيح كيفية قيام جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 بإجراء اختبار مقاومة الخدش القياسي القابل للتكرار على واقيات الشاشة البوليمرية والزجاجية. من خلال زيادة الحمل المطبق تدريجيًا، يكتشف النظام الأحمال الحرجة لفشل التماسك والالتصاق، ويلتقط إشارات الانبعاثات الصوتية، ويربط هذه الأحداث بعمق الخدش وقوة الاحتكاك وتشوه السطح.

توفر هذه المنهجية صورة ميكانيكية كاملة لكل طلاء واقٍ، مما يسمح للمصنعين وفرق البحث والتطوير بتقييم تركيبات المواد وقوة التصاق الطلاء ومتانة السطح والسماكة المثلى للطلاء لتحسين أداء المنتج. تُعد تقييمات الخدش هذه جزءًا من مجموعة NANOVEA الأوسع نطاقًا من حلول الاختبارات الميكانيكية تُستخدم لتوصيف الطلاءات والأغشية والركائز في بيئات البحث والتطوير ومراقبة الجودة والإنتاج.

نانوفيا المنصة الكبيرة PB1000
اختبار ميكانيكي

معلمات اختبار الخدش وإعداد الجهاز

تم إجراء تقييم مقاومة الخدش لواقيات الشاشة المصنوعة من البولي يوريثان البولي يوريثان والزجاج المقسّى في ظل ظروف محكومة لضمان إمكانية التكرار والكشف الدقيق عن حمل الفشل. تحدد المعلمات التالية إعداد اختبار الخدش بالحمل التدريجي المستخدم في جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000.

نوع التحميل	متقدم
التحميل الابتدائي	0.1 N
التحميل النهائي	12 N
سرعة انزلاق	3.025 مم/دقيقة
مسافة انزلاق	٣ مم
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	روكويل (مخروط 120 درجة)
مادة المسافة البادئة (طرف)	دياموند
نصف قطر الخارق	50 ميكرومتر
أَجواء	الهواء
درجة حرارة	24 درجة مئوية (درجة حرارة الغرفة)

الجدول 1: معلمات الاختبار المستخدمة في اختبار الخدش

عينة من واقي الشاشة مثبتة على جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 أثناء قياس الخدش بالحمل التدريجي.

عينات واقي الشاشة المستخدمة لاختبار مقاومة الخدش

تم اختيار مادتي واقي شاشة متوفرتين تجاريًا لمقارنة الاختلافات في مقاومة الخدش وسلوك الفشل والمتانة الميكانيكية. تم تركيب كلتا العينتين بإحكام على جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 وتم تقييمهما في ظروف تحميل تدريجي متطابقة لضمان إجراء مقارنة متسقة وغير متحيزة.

يمثل واقي الشاشة TPU طبقة بوليمرية مرنة ذات مرونة عالية ولكن مقاومة أقل للتآكل، بينما يمثل واقي الشاشة المصنوع من الزجاج المقسّى مادة صلبة وهشة مصممة لصلابة عالية وحماية معززة من الصدمات. يتيح اختبار كلتا المادتين تحت نفس ملف التحميل تقييمًا واضحًا لكيفية تأثير تركيبة المادة ومرونتها وصلابتها على أنماط فشل الخدش.

واقي الشاشة TPU

زجاج مقسّى

شكل ١: واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU والزجاج المقسّى والمعدّة لاختبار مقاومة الخدوش.

نتائج اختبار الخدش: أنماط الفشل في واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة المصنوعة من الزجاج المقوى

نوع واقي الشاشة	الحمولة الحرجة #1 (ن)	الحمولة الحرجة #2 (ن)
TPU	غير متاح	2.004 ± 0.063
زجاج معالج بالحرارة	3.608 ± 0.281	7.44 ± 0.995

الجدول 2: ملخص الأحمال الحرجة لكل عينة من واقيات الشاشة.

نظرًا لأن واقيات الشاشة المصنوعة من البولي بروبيلين المقوى (TPU) والزجاج المقسى لها خواص ميكانيكية مختلفة اختلافًا جوهريًا، فقد أظهرت كل عينة أنماط فشل مميزة وعتبات حمل حرجة أثناء اختبار الخدش التدريجي للحمل. يلخص الجدول 2 الأحمال الحرجة المقاسة لكل مادة.

يمثّل الحمل الحرج #1 أول نقطة يمكن ملاحظتها لفشل التماسك تحت المجهر الضوئي، مثل بدء التشقق أو الكسر الشعاعي.

يتوافق الحمل الحرج #2 مع أول حدث كبير يتم اكتشافه من خلال رصد الانبعاثات الصوتية (AE)، والذي يمثل عادةً فشلًا هيكليًا أكبر أو حدث اختراق.

واقي الشاشة TPU - سلوك البوليمر المرن

أظهر واقي شاشة TPU حدثًا حرجًا واحدًا مهمًا (الحمل الحرج #2). يتوافق هذا الحمل مع النقطة على طول مسار الخدش حيث بدأ الغشاء في الرفع أو التقشير أو الانفصال عن سطح شاشة الهاتف.

بمجرد تجاوز الحمولة الحرجة #2 (≈2.00 نيوتن)، اخترقت أداة التسديد بما يكفي لإحداث خدش مرئي مباشرةً على شاشة الهاتف لبقية الاختبار. لم يكن بالإمكان اكتشاف أي حدث منفصل للحمل الحرج #1، بما يتفق مع مرونة المادة العالية وقوة التماسك المنخفضة.

واقي الشاشة الزجاجي المقسّى - سلوك الفشل الهش

أظهر واقي الشاشة المصنوع من الزجاج المقسّى حمولتين حرجتين متميزتين من خصائص المواد الهشة:

الحمل الحرج #1 (≈3.61 نيوتن): لوحظت كسور شعاعية وبدء التشقق تحت المجهر، مما يشير إلى فشل التماسك المبكر للطبقة الزجاجية.
الحمل الحرج #2 (≈7.44 نيوتن): يشير الارتفاع الكبير في درجة حرارة AE والزيادة الحادة في عمق الخدش إلى اختراق الواقي عند الأحمال الأعلى.

على الرغم من أن حجم الإنبعاثات الكهرومغناطيسية كان أعلى من TPU، إلا أنه لم ينتقل أي ضرر إلى شاشة الهاتف، مما يدل على قدرة الواقي المصنوع من الزجاج المقسى على امتصاص وتوزيع الحمل قبل حدوث عطل كارثي.

في كلتا المادتين، يتوافق الحمل الحرج #2 مع اللحظة التي اخترقت فيها المسافة البادئة واقي الشاشة، مما يؤكد الحد الحمائي لكل عينة.

واقي شاشة TPU: بيانات اختبار الخدش وتحليل الأعطال

يخدش	الحمولة الحرجة #2 (ن)
1	2.033
2	2.047
3	1.931
متوسط	2.003
الانحراف المعياري	0.052

الجدول 3: الأحمال الحرجة التي تم قياسها أثناء اختبار خدش واقي الشاشة TPU.

الشكل 2: قوة الاحتكاك، والحمل العادي، والانبعاث الصوتي (AE)، وعمق الخدش مقابل طول الخدش لواقي الشاشة TPU. (ب) الحمل الحرج #2

الشكل 3: صورة مجهرية بصرية لواقي شاشة TPU عند التحميل الحرج #2 (تكبير 5×؛ عرض الصورة 0.8934 مم).

الشكل 4: صورة كاملة الطول بعد الخدش لواقي شاشة TPU تُظهر مسار الخدش الكامل بعد اختبار التحميل التدريجي.

واقي الشاشة الزجاجي المقسّى: بيانات الحمولة الحرجة وسلوك الكسر

يخدش	الحمولة الحرجة #1 (ن)	الحمولة الحرجة #2 (ن)
1	3.923	7.366
2	3.382	6.483
3	3.519	8.468
متوسط	3.653	6.925
الانحراف المعياري	0.383	0.624

الجدول 4: الأحمال الحرجة التي تم قياسها أثناء اختبار خدش واقي الشاشة الزجاجي الحراري.

ℹ️ للمقارنة مع طلاءات البوليمر غير السيليكات، انظر دراستنا عن اختبار تآكل طلاء PTFE, والذي يسلط الضوء على سلوك الفشل في أغشية البوليمر منخفضة الاحتكاك في ظل ظروف تحميل تدريجي مماثلة.

الشكل 5: قوة الاحتكاك، والحمل العادي، والانبعاث الصوتي (AE)، وعمق الخدش مقابل طول الخدش لواقي الشاشة الزجاجي المقسّى. (أ) الحمل الحرج #1 (ب) الحمل الحرج #2

الشكل 6: صور مجهرية ضوئية تُظهر مواقع الفشل للحمل الحرج #1 (يسار) والحمل الحرج #2 (يمين) بتكبير 5× (عرض الصورة: 0.8934 مم).

الشكل 7: صورة مجهرية ضوئية بعد الاختبار لمسار خدش الزجاج المقسّى، تبرز بدء الكسر (CL#1) ومنطقة الاختراق النهائي (CL#2) بعد اختبار الحمل التدريجي.

الخلاصة: مقارنة الأداء ضد الخدش بين واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة الزجاجية المقواة

توضح هذه الدراسة كيف أن جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 يوفر قياسات مقاومة الخدش الميكانيكية التي يمكن التحكم فيها وتكرارها وحساسيتها العالية باستخدام التحميل التدريجي والكشف عن الانبعاثات الصوتية (AE). ومن خلال الالتقاط الدقيق لأحداث الفشل المتماسكة واللاصقة على حد سواء، يتيح النظام إجراء مقارنة واضحة لكيفية تصرف واقيات الشاشة المصنوعة من البولي يوريثان ثلاثي البولي يوريثان والزجاج المقسى تحت ضغط ميكانيكي متزايد.

تؤكد النتائج التجريبية أن الزجاج المقسّى يُظهر أحمالاً حرجة أعلى بكثير من البولي يوريثان تيرفثالات البولي يوريثان TPU، مما يوفر مقاومة فائقة للخدش وتأخر بدء الكسر وحماية موثوقة ضد اختراق البادئ. تسلط قوة التماسك المنخفضة لبلاستيك TPU والتفكك المبكر الضوء على محدوديته في البيئات عالية الضغط.

بعد تحديد أحمال الأعطال، يمكن أيضًا تحليل مسارات الخدش الناتجة باستخدام مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد غير المتصل لقياس عمق الأخدود والتشوه المتبقي وتضاريس ما بعد الخدش. يساعد ذلك في استكمال المظهر الميكانيكي لكل مادة.

صُمم جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA لاختبار المسافة البادئة والخدش والتآكل بدقة وقابلة للتكرار، ويدعم وحدات النانو والميكرو المتوافقة مع معايير ISO و ASTM. إن تعدد استخداماته يجعله حلاً مثاليًا لتقييم المظهر الميكانيكي الكامل للأغشية الرقيقة والطلاءات والبوليمرات والنظارات والركائز في مجالات البحث والتطوير والإنتاج ومراقبة الجودة.

الأسئلة المتداولة
حول اختبار مقاومة الخدش

ما هو اختبار مقاومة الخدش؟

يقيّم اختبار مقاومة الخدش كيفية استجابة المادة أو الطلاء عندما يطبق قلم ماسي حملاً متزايدًا تدريجيًا. يحدد الاختبار الأحمال الحرجة التي يحدث فيها فشل في التماسك أو الالتصاق، مما يوفر مقياسًا قابلاً للقياس الكمي لقوة التحمل وقوة الالتصاق ومقاومة التلف السطحي.

ما الفرق بين فشل التماسك والالتصاق؟

يحدث فشل التماسك ضمن الطلاء أو المادة، مثل التشقق أو التمزق أو الكسر الداخلي.
يحدث تعطل المادة اللاصقة عندما ينفصل الطلاء عن الركيزة، مما يشير إلى عدم كفاية قوة الترابط.

يكتشف جهاز NANOVEA PB1000 كلاهما باستخدام مراقبة الانبعاثات الصوتية المتزامنة وتتبع عمق الخدش وتحليل الاحتكاك.

لماذا استخدام جهاز اختبار ميكانيكي بدلاً من الطرق اليدوية؟

يوفر جهاز الاختبار الميكانيكي مثل NANOVEA PB1000 قياسات دقيقة وقابلة للتكرار وموحدة، مما يضمن بيانات موثوقة للبحث والتطوير والتحقق من صحة الإنتاج ومراقبة الجودة. كما أنه يوفر ميزات متقدمة، مثل الكشف عن الانبعاثات الصوتية ومراقبة العمق في الوقت الحقيقي، والتي لا يمكن للطرق اليدوية توفيرها.

هل تحتاج إلى اختبار خدش موثوق للمواد الخاصة بك؟

اختبار تآكل الصخور باستخدام مقياس تريبيومتر نانوفا

علم الاحتكاك الصخري:اختبار كشط الصخور باستخدام مقياس الاحتكاك NANOVEA

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

تتكون الصخور من حبيبات معدنية. ويحدد نوع هذه المعادن ووفرتها، بالإضافة إلى قوة الترابط الكيميائي بين الحبيبات المعدنية، الخواص الميكانيكية والترايبولوجية للصخور. اعتمادا على دورات الصخور الجيولوجية، يمكن للصخور أن تخضع للتحولات وتصنف عادة إلى ثلاثة أنواع رئيسية: النارية والرسوبية والمتحولة. تظهر هذه الصخور تركيبات معدنية وكيميائية مختلفة، ونفاذية، وأحجام جسيمات، وتساهم هذه الخصائص في تنوع مقاومتها للتآكل. يستكشف علم ترايبولوجيا الصخور سلوكيات التآكل والاحتكاك للصخور في مختلف الظروف الجيولوجية والبيئية.

أهمية اختبار الكشط الصخري

تحدث أنواع مختلفة من التآكل ضد الصخور، بما في ذلك التآكل والاحتكاك، أثناء عملية حفر الآبار، مما يؤدي إلى خسائر مباشرة وتابعة كبيرة تعزى إلى إصلاح واستبدال لقم الحفر وأدوات القطع. ولذلك، فإن دراسة قابلية الحفر، وقابلية التحمل، وقابلية القطع، وكشط الصخور أمر بالغ الأهمية في صناعات النفط والغاز والتعدين. تلعب أبحاث علم ترايبولوجيا الصخور دورًا محوريًا في اختيار استراتيجيات الحفر الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، وبالتالي تعزيز الكفاءة الشاملة والمساهمة في الحفاظ على المواد والطاقة والبيئة. بالإضافة إلى ذلك، يعد تقليل الاحتكاك السطحي مفيدًا للغاية في تقليل التفاعل بين لقمة الحفر والصخور، مما يؤدي إلى تقليل تآكل الأداة وتحسين كفاءة الحفر/القطع.

هدف القياس

في هذه الدراسة، قمنا بمحاكاة ومقارنة الخصائص الترايبولوجية لنوعين من الصخور لإظهار قدرة مقياس الاحتكاك NANOVEA T50 في قياس معامل الاحتكاك ومعدل التآكل للصخور بشكل محكم ومراقب.

نانوفيا T50 المدمج
مقياس الاحتكاك الحر

العينات

إجراء الاختبار

تم تقييم معامل الاحتكاك وCOF ومقاومة التآكل لعينتين من الصخور بواسطة مقياس Tribometer NANOVEA T50 باستخدام وحدة ارتداء Pin-on-Disc. تم استخدام كرة Al2O3 (قطرها 6 مم) كمادة مضادة. تم فحص مسار التآكل باستخدام مقياس ملف تعريف عدم الاتصال NANOVEA بعد الاختبارات. تم تلخيص معلمات الاختبار أدناه.

تم تقييم معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=V/(F×s)=A/(F×n)، حيث V هو الحجم البالي، F هو الحمل الطبيعي، s هي مسافة الانزلاق، A هي مساحة المقطع العرضي لمسار التآكل، وn هو عدد الثورات. تم تقييم خشونة السطح ومسارات التآكل باستخدام مقياس التعريف البصري NANOVEA، وتم فحص مورفولوجيا مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام كرة Al2O3 كمادة مضادة كمثال في هذه الدراسة. يمكن تطبيق أي مادة صلبة بأشكال مختلفة باستخدام أداة تثبيت مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

معلمات الاختبار

عينات	الحجر الجيري والرخام
ارتداء نصف قطر الحلقة	5 ملم
قوى طبيعية	10 شمال
مدة الاختبار	10 دقائق
سرعة	100 دورة في الدقيقة

النتائج والمناقشة

تتم مقارنة الصلابة (H) والمعامل المرن (E) لعينات الحجر الجيري والرخام في الشكل 1، وذلك باستخدام وحدة المسافة البادئة الدقيقة في جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي. أظهرت عينة الحجر الجيري قيمًا أقل لـ H وE، حيث بلغت 0.53 و25.9 GPa، على التوالي، على عكس الرخام، الذي سجل قيم 1.07 لـ H و49.6 GPa لـ E. وقد لوحظ التباين الأعلى نسبيًا في قيم H وE في يمكن أن تعزى عينة الحجر الجيري إلى عدم تجانس سطحها بشكل أكبر، وذلك بسبب خصائصها الحبيبية والمسامية.

يظهر الشكل 2 تطور COF أثناء اختبارات التآكل لعينتي الصخور. يواجه الحجر الجيري في البداية زيادة سريعة في COF إلى حوالي 0.8 في بداية اختبار التآكل، مع الحفاظ على هذه القيمة طوال مدة الاختبار. يمكن أن يعزى هذا التغيير المفاجئ في COF إلى اختراق كرة Al2O3 في العينة الصخرية، نتيجة للتآكل السريع وعملية الخشونة التي تحدث عند وجه التلامس داخل مسار التآكل. في المقابل، تُظهر عينة الرخام زيادة ملحوظة في COF إلى قيم أعلى بعد حوالي 5 أمتار من مسافة الانزلاق، مما يدل على مقاومتها الفائقة للتآكل عند مقارنتها بالحجر الجيري.

شكل ١: مقارنة الصلابة ومعامل يونغ بين عينات الحجر الجيري والرخام.

الشكل 2: تطور معامل الاحتكاك (COF) في عينات الحجر الجيري والرخام أثناء اختبارات التآكل.

يقارن الشكل 3 الملامح المقطعية لعينات الحجر الجيري والرخام بعد اختبارات التآكل، ويلخص الجدول 1 نتائج تحليل مسار التآكل. ويبين الشكل 4 مسارات تآكل العينات تحت المجهر الضوئي. يتماشى تقييم مسار التآكل مع ملاحظة تطور COF: تظهر عينة الرخام، التي تحافظ على COF منخفض لفترة أطول، معدل تآكل أقل يبلغ 0.0046 مم مكعب / نيوتن متر، مقارنة بـ 0.0353 مم مكعب / نيوتن متر للحجر الجيري. تساهم الخصائص الميكانيكية الفائقة للرخام في مقاومة التآكل بشكل أفضل من الحجر الجيري.

الشكل 3: ملامح المقطع العرضي لمسارات التآكل.

الجدول 1: ملخص نتائج تحليل مسار التآكل.

الشكل 4: قم بارتداء المسارات تحت المجهر الضوئي.

خاتمة

تم في هذه الدراسة عرض قدرة جهاز NANOVEA Tribometer في تقييم معامل الاحتكاك ومقاومة التآكل لعينتين صخريتين، وهما الرخام والحجر الجيري، بطريقة مضبوطة ومراقبتها. تساهم الخصائص الميكانيكية الفائقة للرخام في مقاومته الاستثنائية للتآكل. هذه الخاصية تجعل من الصعب الحفر أو القطع في صناعة النفط والغاز. وعلى العكس من ذلك، فهو يزيد من عمره الافتراضي بشكل ملحوظ عند استخدامه كمادة بناء عالية الجودة، مثل بلاط الأرضيات.

توفر أجهزة قياس الاحتكاك NANOVEA إمكانات دقيقة ومتكررة لاختبار التآكل والاحتكاك، مع الالتزام بمعايير ISO وASTM في كل من الوضعين الدوراني والخطي. بالإضافة إلى ذلك، فهو يوفر وحدات اختيارية للتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية، والتشحيم، والتآكل الثلاثي، وكلها مدمجة بسلاسة في نظام واحد. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطبقات الرقيقة أو السميكة، الناعمة أو الصلبة، والأفلام، والركائز، وعلم احتكاك الصخور.

هل لديك تطبيق مماثل؟

طلقة النار Peened تحليل السطح

تحليل الأسطح المنبثقة من الرصاص

استخدام مقياس الأبعاد ثلاثي الأبعاد غير المتصل

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

الطلقة بالرصاص هي عملية يتم فيها قصف الركيزة بمعدن كروي أو زجاجي أو خرز خزفي - يشار إليه عادة باسم "طلقة" - بقوة تهدف إلى تحفيز اللدونة على السطح. يوفر تحليل الخصائص قبل وبعد التثبيط رؤى حاسمة لتعزيز فهم العملية والتحكم فيها. تعد خشونة السطح ومنطقة تغطية الدمامل التي خلفتها اللقطة من الجوانب الجديرة بالملاحظة بشكل خاص.

أهمية مقياس الملامح ثلاثي الأبعاد غير الملامس لتحليل الأسطح المشقوقة بالرصاص

على عكس مقاييس ملفات تعريف الاتصال التقليدية، والتي تم استخدامها تقليديًا لتحليل السطح المسطح، يوفر قياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد صورة ثلاثية الأبعاد كاملة لتقديم فهم أكثر شمولاً لمنطقة التغطية والتضاريس السطحية. وبدون القدرات ثلاثية الأبعاد، سيعتمد الفحص فقط على المعلومات ثنائية الأبعاد، وهو ما لا يكفي لتوصيف السطح. يعد فهم التضاريس ومنطقة التغطية والخشونة ثلاثية الأبعاد أفضل طريقة للتحكم في عملية التنعيم أو تحسينها. نانوفيا مقاييس عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد الاستفادة من تقنية Chromatic Light مع قدرة فريدة على قياس الزوايا الحادة الموجودة على الأسطح المجهزة والمسطحة. بالإضافة إلى ذلك، عندما تفشل التقنيات الأخرى في توفير بيانات موثوقة بسبب اتصال المسبار، أو اختلاف السطح، أو الزاوية، أو الانعكاس، تنجح مقاييس ملفات التعريف NANOVEA.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام مقياس NANOVEA ST400 غير الملامس لقياس المواد الخام واثنين من الأسطح المثقوبة بشكل مختلف لإجراء مراجعة مقارنة. توجد قائمة لا حصر لها من معلمات السطح التي يمكن حسابها تلقائيًا بعد المسح السطحي ثلاثي الأبعاد. هنا ، سنراجع السطح ثلاثي الأبعاد ونحدد المناطق ذات الأهمية لمزيد من التحليل ، بما في ذلك التحديد الكمي والتحقيق في الخشونة والدمامل ومساحة السطح.

نانوفيا ST400 قياسي
مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد

العينة

نتائج

سطح صلب

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

SA	0.399 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	0.516 ميكرومتر	خشونة RMS
س	5.686 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	2.976 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	2.711 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.9344	التفرطح
SSK	-0.0113	انحراف
سال	0.0028 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.0613	نسبة أبعاد الملمس
سدار	26.539 ملم²	مساحة السطح
سفك	0.589 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

نتائج

سطح مثقوب 1

تغطية السطح 98.105%

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

سا	4.102 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	5.153 ميكرومتر	خشونة RMS
س	44.975 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	24.332 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	20.644 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.0187	التفرطح
SSK	0.0625	انحراف
سال	0.0976 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.9278	نسبة أبعاد الملمس
سدار	29.451 ملم²	مساحة السطح
سفك	5.008 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

نتائج

سطح مثقوب 2

تغطية السطح 97.366%

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

سا	4.330 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	5.455 ميكرومتر	خشونة RMS
س	54.013 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	25.908 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	28.105 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.0642	التفرطح
SSK	0.1108	انحراف
سال	0.1034 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.9733	نسبة أبعاد الملمس
سدار	29.623 ملم²	مساحة السطح
سفك	5.167 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

خاتمة

في تطبيق تحليل السطح هذا ، أظهرنا كيف أن NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profiler يميز بدقة كل من تفاصيل التضاريس والنانومتر لسطح مثقوب. من الواضح أن كلا من Surface 1 و Surface 2 لهما تأثير كبير على جميع المعلمات المذكورة هنا عند مقارنتها بالمواد الخام. يكشف الفحص البصري البسيط للصور عن الاختلافات بين الأسطح. يتم تأكيد ذلك أيضًا من خلال مراقبة منطقة التغطية والمعلمات المدرجة. بالمقارنة مع السطح 2 ، يُظهر السطح 1 متوسط خشونة أقل (Sa) ، وخدوش أقل عمقًا (Sv) ، ومساحة سطح مخفضة (Sdar) ، ولكن مساحة تغطية أعلى قليلاً.

من خلال قياسات السطح ثلاثية الأبعاد هذه ، يمكن تحديد مناطق الاهتمام بسهولة وإخضاعها لمجموعة شاملة من القياسات ، بما في ذلك الخشونة ، والانتهاء ، والملمس ، والشكل ، والتضاريس ، والتسطيح ، والصفقة ، والاستواء ، والحجم ، والارتفاع ، وغيرها. يمكن اختيار المقطع العرضي ثنائي الأبعاد بسرعة لتحليل مفصل. تسمح هذه المعلومات بإجراء تحقيق شامل للأسطح المثقوبة ، باستخدام مجموعة كاملة من موارد قياس السطح. يمكن دراسة مجالات الاهتمام المحددة بشكل أكبر باستخدام وحدة AFM المتكاملة. توفر مقاييس ملف التعريف NANOVEA 3D سرعات تصل إلى 200 مم / ثانية. يمكن تخصيصها من حيث الحجم والسرعات وإمكانيات المسح ، ويمكن حتى أن تتوافق مع معايير Class 1 Clean Room. تتوفر أيضًا خيارات مثل ناقل الفهرسة والتكامل للاستخدام المضمن أو عبر الإنترنت.

شكر خاص للسيد هايدن من شركة IMF لتزويدنا بالعينة الموضحة في هذه المذكرة. Industrial Metal Finishing Inc. | indmetfin.com

هل لديك تطبيق مماثل؟

مورفولوجيا سطح الطلاء

صبغ السطح السطحي

مراقبة التطور في الوقت الحقيقي الآلي
استخدام NANOVEA 3D PROFILOMETER

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

تلعب الخصائص الوقائية والزخرفية للطلاء دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من الصناعات ، بما في ذلك صناعة السيارات والصناعات البحرية والعسكرية والبناء. لتحقيق الخصائص المرغوبة ، مثل مقاومة التآكل ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة التآكل ، يتم تحليل صيغ الطلاء والبنيات بعناية وتعديلها وتحسينها.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لتحليل التشريح السطحي للطلاء الجاف

عادة ما يتم تطبيق الطلاء في صورة سائلة ويخضع لعملية تجفيف تتضمن تبخر المذيبات وتحويل الطلاء السائل إلى طبقة صلبة. أثناء عملية التجفيف ، يغير سطح الطلاء شكله وملمسه تدريجيًا. يمكن تطوير أشكال وتشطيبات الأسطح المختلفة باستخدام مواد مضافة لتعديل التوتر السطحي وخصائص تدفق الطلاء. ومع ذلك ، في حالة وجود وصفة طلاء سيئة الصياغة أو معالجة غير صحيحة للأسطح ، قد تحدث أعطال غير مرغوب فيها على سطح الطلاء.

يمكن للمراقبة الدقيقة في الموقع لمورفولوجيا سطح الطلاء خلال فترة التجفيف أن توفر رؤية مباشرة لآلية التجفيف. علاوة على ذلك، فإن التطور في الوقت الحقيقي لمورفولوجيات السطح يعد معلومات مفيدة جدًا في مختلف التطبيقات، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد. النانو مقاييس عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد قياس مورفولوجية سطح الطلاء للمواد دون لمس العينة، وتجنب أي تغيير في الشكل قد يكون ناجماً عن تقنيات الاتصال مثل القلم المنزلق.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام مقياس NANOVEA ST500 غير الملامس ، المزود بمستشعر بصري عالي السرعة ، لمراقبة شكل سطح الطلاء خلال فترة التجفيف التي تبلغ ساعة واحدة. نعرض قدرة NANOVEA Non-Contact Profilometer في توفير قياس آلي ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي للمواد مع تغيير مستمر للشكل.

نانوفيا ST500 مساحة كبيرة
مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد

النتائج والمناقشة

تم تطبيق الطلاء على سطح صفيحة معدنية ، متبوعًا على الفور بقياسات آلية لتطور التشكل لطلاء التجفيف في الموقع باستخدام مقياس NANOVEA ST500 غير الملامس المجهز بجهاز استشعار خط عالي السرعة. تمت برمجة الماكرو لقياس وتسجيل مورفولوجيا السطح ثلاثي الأبعاد تلقائيًا في فترات زمنية محددة: 0 ، 5 ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 ، 60 دقيقة. يتيح إجراء المسح الآلي هذا للمستخدمين أداء مهام المسح تلقائيًا عن طريق تشغيل إجراءات محددة بالتسلسل ، مما يقلل بشكل كبير من الجهد والوقت وأخطاء المستخدم المحتملة مقارنة بالاختبار اليدوي أو عمليات المسح المتكررة. أثبتت هذه الأتمتة أنها مفيدة للغاية للقياسات طويلة المدى التي تتضمن عمليات مسح متعددة على فترات زمنية مختلفة.

يولد مستشعر الخط البصري خطًا ساطعًا يتكون من 192 نقطة ، كما هو موضح في الشكل 1. هذه النقاط الضوئية الـ 192 تفحص سطح العينة في وقت واحد ، مما يزيد بشكل كبير من سرعة المسح. يضمن ذلك إتمام كل مسح ثلاثي الأبعاد بسرعة لتجنب التغييرات الكبيرة في السطح أثناء كل عملية مسح على حدة.

شكل ١: مستشعر الخط البصري لمسح سطح طلاء التجفيف.

يتم عرض عرض الألوان الزائف والعرض ثلاثي الأبعاد والملف الشخصي ثنائي الأبعاد لطوبوغرافيا الطلاء المجفف في الأوقات التمثيلية في الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 على التوالي. يسهل اللون الخاطئ في الصور اكتشاف الميزات التي لا يمكن تمييزها بسهولة. تمثل الألوان المختلفة اختلافات الارتفاع عبر مناطق مختلفة من سطح العينة. يوفر العرض ثلاثي الأبعاد أداة مثالية للمستخدمين لمراقبة سطح الطلاء من زوايا مختلفة. خلال أول 30 دقيقة من الاختبار ، تتغير الألوان الزائفة على سطح الطلاء تدريجيًا من درجات أكثر دفئًا إلى ألوان أكثر برودة ، مما يشير إلى انخفاض تدريجي في الارتفاع بمرور الوقت في هذه الفترة. تتباطأ هذه العملية ، كما يتضح من تغير اللون المعتدل عند مقارنة الطلاء في 30 و 60 دقيقة.

تم رسم متوسط ارتفاع العينة وقيم الخشونة Sa كدالة لوقت تجفيف الطلاء في الشكل 5. تحليل الخشونة الكامل للطلاء بعد 0 و 30 و 60 دقيقة من وقت التجفيف مدرج في الجدول 1. ويمكن ملاحظة ذلك ينخفض متوسط ارتفاع سطح الطلاء بسرعة من 471 إلى 329 ميكرومتر في أول 30 دقيقة من وقت التجفيف. يتطور نسيج السطح في نفس الوقت الذي يتبخر فيه المذيب ، مما يؤدي إلى زيادة خشونة قيمة Sa من 7.19 إلى 22.6 ميكرومتر. تتباطأ عملية تجفيف الطلاء بعد ذلك ، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في ارتفاع العينة وقيمة Sa إلى 317 ميكرومتر و 19.6 ميكرومتر ، على التوالي ، عند 60 دقيقة.

تسلط هذه الدراسة الضوء على قدرات NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer في مراقبة التغيرات ثلاثية الأبعاد للسطح لتجفيف الطلاء في الوقت الفعلي ، مما يوفر رؤى قيمة في عملية تجفيف الطلاء. من خلال قياس شكل السطح دون لمس العينة ، يتجنب مقياس التشكيل الجانبي إدخال تعديلات على الشكل للطلاء غير المجفف ، والتي يمكن أن تحدث مع تقنيات التلامس مثل القلم المنزلق. يضمن نهج عدم الاتصال هذا تحليلًا دقيقًا وموثوقًا به لتجفيف مورفولوجيا سطح الطلاء.

الشكل 2: تطور مورفولوجيا سطح الطلاء الجاف في أوقات مختلفة.

الشكل 3: عرض ثلاثي الأبعاد لتطور سطح الطلاء في أوقات التجفيف المختلفة.

الشكل 4: ملف تعريف ثنائي الأبعاد عبر عينة الطلاء بعد أوقات تجفيف مختلفة.

الشكل 5: تطور متوسط ارتفاع العينة وقيمة الخشونة Sa كدالة لوقت تجفيف الطلاء.

أيزو 25178 - معلمات نسيج السطح

وقت التجفيف (دقيقة)	0	5	10	20	30	40	50	60
Sq (ميكرومتر)	7.91	9.4	10.8	20.9	22.6	20.6	19.9	19.6
SKU	26.3	19.8	14.6	11.9	10.5	9.87	9.83	9.82
س (ميكرومتر)	97.4	105	108	116	125	118	114	112
سيفرت (ميكرومتر)	127	70.2	116	164	168	138	130	128
Sz (ميكرومتر)	224	175	224	280	294	256	244	241
سا (ميكرومتر)	4.4	5.44	6.42	12.2	13.3	12.2	11.9	11.8

الجدول 1: خشونة الطلاء في أوقات التجفيف المختلفة.

خاتمة

في هذا التطبيق ، عرضنا إمكانيات NANOVEA ST500 3D Non-Contact Profilometer في مراقبة تطور مورفولوجيا سطح الطلاء أثناء عملية التجفيف. مستشعر الخط البصري عالي السرعة ، الذي يولد خطًا من 192 نقطة ضوئية تمسح سطح العينة في وقت واحد ، جعل الدراسة فعالة من حيث الوقت مع ضمان دقة لا مثيل لها.

تسمح الوظيفة الكلية لبرنامج الاستحواذ ببرمجة القياسات الآلية لمورفولوجيا السطح ثلاثي الأبعاد في الموقع ، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص للقياس طويل الأجل الذي يتضمن عمليات مسح متعددة في فترات زمنية محددة مستهدفة. إنه يقلل بشكل كبير من الوقت والجهد وإمكانية حدوث أخطاء المستخدم. تتم مراقبة التغييرات التدريجية في مورفولوجيا السطح وتسجيلها بشكل مستمر في الوقت الفعلي بينما يجف الطلاء ، مما يوفر رؤى قيمة حول آلية تجفيف الطلاء.

البيانات المعروضة هنا لا تمثل سوى جزء بسيط من الحسابات المتاحة في برنامج التحليل. مقاييس NANOVEA قادرة على قياس أي سطح تقريبًا ، سواء كان شفافًا أو داكنًا أو عاكسًا أو معتمًا.

هل لديك تطبيق مماثل؟

اختبار ارتداء طلاء PTFE

اختبار ارتداء طلاء بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)

بإستخدام الترايبومتر و جهاز فحوصات الميكانيكية

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، المعروف باسم تفلون، هو بوليمر ذو معامل احتكاك (COF) منخفض بشكل استثنائي ومقاومة تآكل ممتازة ، اعتمادًا على الأحمال المطبقة. يُظهر PTFE خمولًا كيميائيًا فائقًا ، ونقطة انصهار عالية تبلغ ٣٢٧ درجة مئوية، ويحافظ على قوة عالية وصلابة وتزييت ذاتي في درجات حرارة منخفضة. إن مقاومة التآكل الاستثنائية لطلاءات PTFE تجعلها مطلوبة بشدة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية ، مثل السيارات ، والفضاء ، والطبية ، ولا سيما أدوات الطبيخ.

أهمية التقييم الكمي لطلاءات PTFE

إن الجمع بين عامل الاحتكاك المنخفض للغاية (COF) ، ومقاومة التآكل ، والخمول الكيميائي الاستثنائي في درجات الحرارة العالية يجعل PTFE خيارًا مثاليًا لطلاء الأواني غير اللاصقة. لزيادة تعزيز عملياتها الميكانيكية أثناء البحث والتطوير ، فضلاً عن ضمان التحكم الأمثل في الوقاية من الأعطال وتدابير السلامة في عملية مراقبة الجودة ، من الأهمية بمكان أن يكون لديك تقنية موثوقة لتقييم الكمية لعمليات تريبوميكانيكية لطلاء PTFE. يعد التحكم الدقيق في احتكاك السطح والتآكل والالتصاق بالطلاء ضروريًا لضمان الأداء المطلوب.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، تتم محاكاة عملية التآكل لطلاء PTFE لحوض غير لاصق باستخدام الترايبومتر من NANOVEA في وضع التردد الخطي.

نانوفيا T50 المدمج
مقياس الاحتكاك الحر

بالإضافة ، تم استخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي لإجراء اختبار التصاق الخدش الدقيق لتحديد الحمل الحرج لفشل التصاق طلاء PTFE.

نانوفيا منصة كبيرة PB1000 اختبار ميكانيكي

إجراء الاختبار

إختبار الإرتداء

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

تم تقييم السلوك الاحتكاكي لعينة طلاء PTFE، بما في ذلك معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل، باستخدام NANOVEA. ثلاثي الأبعاد في الوضع الترددي الخطي. تم استخدام طرف كروي من الفولاذ المقاوم للصدأ 440 بقطر 3 مم (درجة 100) ضد الطلاء. تمت مراقبة COF بشكل مستمر أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

تم حساب معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=V/(F×s)=A/(F×n)، حيث يمثل V الحجم البالي، وF هو الحمل العادي، وs هي مسافة الانزلاق، وA هي مساحة المقطع العرضي لمسار التآكل، وn هو عدد السكتات الدماغية. تم تقييم ملفات تعريف مسار التآكل باستخدام NANOVEA المقياس الضوئي، وتم فحص مورفولوجيا مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

ارتداء معلمات الاختبار

حمولة	٣٠ نيوتن
مدة الاختبار	٥ دقائق
معدل الانزلاق	٨٠ دورة في الدقيقة
توسيع المسار	٨٠ ملم
الثورات	300
قطر الكرة	٣ مم
مادة الكرة	Stainless Steel 440
المزلق	لا أحد
أَجواء	هواء
درجة حرارة	٢٣٠ درجة مئوية (حرارة الغرفة)
رطوبة	43%

إجراء الاختبار

اختبار الخدش

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

تم إجراء قياس التصاق الخدش PTFE باستخدام NANOVEA اختبار ميكانيكي مع قلم ماسي 1200 Rockwell C (نصف قطر 200 ميكرومتر) في وضع اختبار Micro Scratch.

لضمان استنساخ النتائج ، تم إجراء ثلاثة اختبارات في ظل ظروف اختبار متطابقة.

معلمات اختبار الخدش

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	٠.٠١ ملي نيوتن
التحميل النهائي	٢٠ ملي نيوتن
معدل التحميل	40 ملي نيوتن / دقيقة
طول الخدش	٣ مم
سرعة الخدش ، (dx / dt)	٦.٠ مم / دقيقة
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	١٢٠ درجة (Rockwell C)
مادة الكرة المستخدمة كخارق	الماس
نصف قطر الخارق	٢٠٠ ميكرومتر

النتائج والمناقشة

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

يظهر الشكل 1. COF المسجل في الموقع. أظهرت عينة الاختبار COF ~ 0.18 خلال أول 130 دورة، وذلك بسبب انخفاض لزوجة PTFE. ومع ذلك، كانت هناك زيادة مفاجئة في COF إلى ~1 بمجرد اختراق الطبقة، مما يكشف عن الركيزة الموجودة تحتها. بعد الاختبارات الترددية الخطية، تم قياس ملف مسار التآكل باستخدام NANOVEA مقياس عدم الاتصال البصري، كما هو مبين في الشكل 2. من البيانات التي تم الحصول عليها، تم حساب معدل التآكل المقابل ليكون ~2.78 × 10-3 مم3/نيوتن متر، في حين تم تحديد عمق مسار التآكل ليكون 44.94 ميكرومتر.

إعداد اختبار تآكل طلاء PTFE باستخدام الT50 ترايبومتر من Nanovea

شكل ١: تطور COF أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

الشكل 2: الاستخراج الاحترافي لمسار التآكل PTFE.

PTFE قبل الاختراق

ماكس COF	0.217
حد أدنى COF	0.125
متوسط COF	0.177

PTFE بعد اختراق

ماكس COF	0.217
حد أدنى COF	0.125
متوسط COF	0.177

الجدول 1: COF قبل وبعد الاختراق أثناء اختبار التآكل.

النتائج والمناقشة

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

يتم قياس التصاق طلاء PTFE على الركيزة باستخدام اختبارات الخدش باستخدام قلم ماسي 200 ميكرون. يتم عرض الصورة المجهرية في الشكل 3 والشكل 4 ، تطور COF ، وعمق الاختراق في الشكل 5. تم تلخيص نتائج اختبار خدش طلاء PTFE في الجدول 4. مع زيادة الحمل على القلم الماسي ، تغلغل تدريجياً في الطلاء ، مما أدى إلى زيادة في COF. عندما تم الوصول إلى حمولة ~ 8.5 نيوتن ، حدث اختراق للطلاء وتعرض الركيزة تحت ضغط عالٍ ، مما أدى إلى ارتفاع COF ~ 0.3. يوضح انخفاض St Dev الموضح في الجدول 2 إمكانية تكرار اختبار خدش طلاء PTFE الذي تم إجراؤه باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي.

الشكل 3: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 4: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 5: يوضح الرسم البياني الاحتكاك خط النقطة الحرجة لفشل PTFE.

*يخدش*	*نقطة الفشل [N]*	*قوة الاحتكاك [N]*	*COF*
1	0.335	0.124	0.285
2	0.337	0.207	0.310
3	0.380	0.229	0.295
متوسط	8.52	2.47	0.297
سانت ديف	0.17	0.16	0.012

الجدول 2: ملخص للحمل الحرج وقوة الاحتكاك و COF أثناء اختبار الخدش.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أجرينا محاكاة لعملية التآكل لطلاء PTFE للأواني غير اللاصقة باستخدام مقياس NANOVEA T50 ثلاثي الأبعاد في وضع التردد الخطي. أظهر طلاء PTFE انخفاض COF بمقدار 0.18 تقريبًا ، وشهد الطلاء اختراقًا في حوالي 130 دورة. تم إجراء التقييم الكمي لالتصاق طلاء PTFE بالركيزة المعدنية باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي الذي حدد الحمل الحرج لفشل التصاق الطلاء ليكون 8.5 نيوتن تقريبًا في هذا الاختبار.

توفر أجهزة قياس ثلاثي NANOVEA قدرات اختبار تآكل واحتكاك دقيقة وقابلة للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM. إنها توفر وحدات اختيارية للتآكل والتشحيم والتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية ، وكلها مدمجة في نظام واحد. يتيح هذا التنوع للمستخدمين محاكاة بيئات التطبيقات الواقعية بشكل أكثر دقة واكتساب فهم جيد لآليات التآكل والخصائص الترايبولوجية للمواد المختلفة.

تتوفر أجهزة اختبار NANOVEA الميكانيكية على وحدات Nano و Micro و Macro ، كل منها يتضمن أوضاع اختبار المسافة البادئة والخدش والتآكل المتوافقة مع ISO و ASTM ، مما يوفر أوسع مجموعة من إمكانيات الاختبار المتاحة في نظام واحد وأكثرها سهولة في الاستخدام.

هل لديك تطبيق مماثل؟

رسم خرائط التآكل التدريجي للأرضيات باستخدام الترايبو متر

اختبار تآكل الأرضيات

رسم خرائط التآكل التدريجي للأرضيات باستخدام مقياس الاحتكاك المزود بمقياس التضاريس المدمج

أُعدت بواسطة

فرانك ليو

مقدمة

تم تصميم مواد الأرضيات لتكون متينة، ولكنها غالبًا ما تعاني من التآكل بسبب الأنشطة اليومية مثل الحركة واستخدام الأثاث. ولضمان طول العمر، تحتوي معظم أنواع الأرضيات على طبقة حماية مقاومة للتلف. ومع ذلك، يختلف سمك ومتانة طبقة التآكل اعتمادًا على نوع الأرضية ومستوى حركة القدم. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطبقات المختلفة داخل هيكل الأرضيات، مثل الطلاءات فوق البنفسجية، والطبقات الزخرفية، والتزجيج، لها معدلات تآكل متفاوتة. وهنا يأتي دور رسم خرائط التآكل التدريجي. باستخدام مقياس Tribometer NANOVEA T2000 مع مقياس متكامل مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعادويمكن إجراء مراقبة دقيقة وتحليل لأداء وطول عمر مواد الأرضيات. ومن خلال توفير نظرة تفصيلية حول سلوك التآكل لمواد الأرضيات المختلفة، يمكن للعلماء والمهنيين الفنيين اتخاذ قرارات أكثر استنارة عند اختيار أنظمة الأرضيات الجديدة وتصميمها.

أهمية رسم الخرائط المتدرجة للارتداء للوحات الأرضية

ركز اختبار الأرضيات تقليديًا على معدل تآكل العينة لتحديد متانتها ضد التآكل. ومع ذلك ، يسمح تخطيط التآكل التدريجي بتحليل معدل تآكل العينة طوال الاختبار ، مما يوفر رؤى قيمة حول سلوك التآكل. يسمح هذا التحليل المتعمق بالارتباطات بين بيانات الاحتكاك ومعدل التآكل ، والتي يمكن أن تحدد الأسباب الجذرية للتآكل. وتجدر الإشارة إلى أن معدلات التآكل ليست ثابتة خلال اختبارات التآكل. وبالتالي ، فإن مراقبة تطور التآكل تعطي تقييمًا أكثر دقة لتآكل العينة. بما يتجاوز طرق الاختبار التقليدية ، فقد ساهم اعتماد خرائط التآكل التدريجي في تحقيق تقدم كبير في مجال اختبار الأرضيات.

يعد مقياس Tribometer NANOVEA T2000 المزود بمقياس ملف تعريف عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد المتكامل حلاً مبتكرًا لاختبار التآكل وقياسات فقدان الحجم. تضمن قدرته على التحرك بدقة بين الدبوس ومقياس الملف الشخصي موثوقية النتائج من خلال القضاء على أي انحراف في نصف قطر مسار التآكل أو الموقع. ولكن هذا ليس كل شيء - فالقدرات المتقدمة لمقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد تسمح بإجراء قياسات سطحية عالية السرعة، مما يقلل وقت المسح إلى ثوانٍ فقط. مع القدرة على تطبيق أحمال تصل إلى 2000 نيوتن وتحقيق سرعات دوران تصل إلى 5000 دورة في الدقيقة، فإن NANOVEA T2000 ثلاثي الأبعاد يوفر التنوع والدقة في عملية التقييم. من الواضح أن هذا الجهاز يلعب دورًا حيويًا في رسم خرائط التآكل التدريجي.

شكل ١: إعداد العينة قبل اختبار التآكل (يسار) وقياس ملف قياس مسار التآكل بعد اختبار التآكل (يمين).

هدف القياس

تم إجراء اختبار رسم خرائط التآكل التدريجي على نوعين من مواد الأرضيات: الحجر والخشب. خضعت كل عينة لما مجموعه 7 دورات اختبار ، مع فترات اختبار متزايدة تبلغ 2 و 4 و 8 و 20 و 40 و 60 و 120 ثانية ، مما يسمح بمقارنة التآكل بمرور الوقت. بعد كل دورة اختبار ، تم تحديد ملامح مسار التآكل باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer. من البيانات التي تم جمعها بواسطة أداة التعريف ، يمكن تحليل حجم الثقب ومعدل التآكل باستخدام الميزات المدمجة في برنامج NANOVEA Tribometer أو برنامج تحليل السطح ، Mountains.

نانوفيا T2000 حمولة عالية
مقياس الاحتكاك الهوائي

العينات

ارتد معلمات اختبار التعيين

حمولة	40 شمال
مدة الاختبار	يختلف
سرعة	200 دورة في الدقيقة
نصف القطر	10 ملم
مسافة	يختلف
مادة الكرة	كربيد التنغستن
قطر الكرة	10 ملم

كانت مدة الاختبار المستخدمة على مدى 7 دورات 2 و 4 و 8 و 20 و 40 و 60 و 120 ثانية، على التوالى. كانت المسافات المقطوعة 0.40 و 0.81 و 1.66 و 4.16 و 8.36 و 12.55 و 25.11 مترًا.

ارتدِ نتائج التخطيط

أرضيات خشبية

*دورة الاختبار*	*ماكس COF*	*حد أدنى COF*	*متوسط COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

التوجيه الشعاعي

*دورة الاختبار*	*إجمالي خسارة الحجم (µm3.2)*	المسافة الكلية سافر (م)	ارتداء معدل (مم / نيوتن متر) × 10^-5	معدل التآكل الفوري (مم / نيوتن متر) × 10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

الشكل 2: معدل التآكل مقابل المسافة الإجمالية المقطوعة (يسار)
ومعدل التآكل اللحظي مقابل دورة الاختبار (يمين) للأرضيات الخشبية.

الشكل 3: رسم بياني COF وعرض ثلاثي الأبعاد لمسار التآكل من الاختبار #7 على الأرضيات الخشبية.

الشكل 4: تحليل مقطعي لمسار تآكل الخشب من الاختبار #7

الشكل 5: تحليل حجم ومساحة مسار التآكل في اختبار عينة الخشب #7.

للحصول على تفاصيل النتائج الكاملة ، انقر هنا.

ارتدِ نتائج التخطيط

أرضيات حجرية

*دورة الاختبار*	*ماكس COF*	*حد أدنى COF*	*متوسط COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

التوجيه الشعاعي

*دورة الاختبار*	*إجمالي خسارة الحجم (µm3.2)*	المسافة الكلية سافر (م)	ارتداء معدل (مم / نيوتن متر) × 10^-5	معدل التآكل الفوري (مم / نيوتن متر) × 10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

الشكل 6: معدل التآكل مقابل المسافة الإجمالية المقطوعة (يسار)
ومعدل التآكل اللحظي مقابل دورة الاختبار (يمين) للأرضيات الحجرية.

الشكل 7: رسم بياني COF وعرض ثلاثي الأبعاد لمسار التآكل من الاختبار #7 على الأرضيات الحجرية.

الشكل 8: تحليل مقطعي لمسار تآكل الحجر من الاختبار #7.

الشكل 9: تحليل حجم ومساحة مسار التآكل في اختبار عينة الحجر #7.

للحصول على تفاصيل النتائج الكاملة ، انقر هنا.

مناقشة

يتم حساب معدل التآكل اللحظي بالمعادلة التالية:

حيث V هو حجم الثقب ، N هو الحمولة ، و X هي المسافة الكلية ، هذه المعادلة تصف معدل التآكل بين دورات الاختبار. يمكن استخدام معدل التآكل اللحظي للتعرف بشكل أفضل على التغيرات في معدل التآكل خلال الاختبار.

كلا النموذجين لهما سلوك تآكل مختلف جدًا. بمرور الوقت ، تبدأ الأرضيات الخشبية بمعدل تآكل مرتفع ولكنها تنخفض بسرعة إلى قيمة ثابتة أصغر. بالنسبة للأرضيات الحجرية ، يبدو أن معدل التآكل يبدأ بقيمة منخفضة ويتجه إلى قيمة أعلى على مدار الدورات. كما يظهر معدل التآكل اللحظي القليل من الاتساق. السبب المحدد للاختلاف غير مؤكد ولكن قد يكون بسبب بنية العينات. يبدو أن الأرضيات الحجرية تتكون من جزيئات فضفاضة تشبه الحبوب ، والتي من شأنها أن تتآكل بشكل مختلف مقارنة بهيكل الخشب المضغوط. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات والبحث للتأكد من سبب سلوك التآكل هذا.

يبدو أن البيانات المأخوذة من معامل الاحتكاك (COF) تتفق مع سلوك التآكل المرصود. يبدو الرسم البياني COF للأرضيات الخشبية متسقًا طوال الدورات ، مكملاً معدل التآكل الثابت. بالنسبة للأرضيات الحجرية ، يزداد متوسط COF خلال الدورات ، على غرار كيفية زيادة معدل التآكل أيضًا مع الدورات. هناك أيضًا تغييرات واضحة في شكل الرسوم البيانية للاحتكاك ، مما يشير إلى تغييرات في كيفية تفاعل الكرة مع عينة الحجر. هذا هو الأكثر وضوحا في الدورة 2 والدورة 4.

خاتمة

يعرض NANOVEA T2000 Tribometer قدرته على أداء رسم خرائط التآكل التدريجي من خلال تحليل معدل التآكل بين عينتين مختلفتين من الأرضيات. يوفر إيقاف اختبار التآكل المستمر ومسح السطح باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer رؤى قيمة حول سلوك تآكل المواد بمرور الوقت.

يوفر مقياس NANOVEA T2000 ثلاثي الأبعاد المزود بمقياس ملف التعريف غير المتصل ثلاثي الأبعاد مجموعة متنوعة من البيانات ، بما في ذلك بيانات COF (معامل الاحتكاك) وقياسات السطح وقراءات العمق وتصور السطح وفقدان الحجم ومعدل التآكل والمزيد. تتيح هذه المجموعة الشاملة من المعلومات للمستخدمين اكتساب فهم أعمق للتفاعلات بين النظام والعينة. بفضل التحميل المتحكم فيه ، والدقة العالية ، وسهولة الاستخدام ، والتحميل العالي ، ونطاق السرعة الواسع ، والوحدات البيئية الإضافية ، فإن NANOVEA T2000 Tribometer يأخذ ترايبولوجي إلى المستوى التالي.

هل لديك تطبيق مماثل؟

التحليل الميكانيكي الديناميكي للفلين باستخدام Nanoindentation

التحليل الميكانيكي الديناميكي

من الفلين باستخدام NANOINDENTATION

أُعدت بواسطة

فرانك ليو

مقدمة

التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) هو تقنية قوية تستخدم لفحص الخواص الميكانيكية للمواد. في هذا التطبيق ، نركز على تحليل الفلين ، وهو مادة مستخدمة على نطاق واسع في عمليات ختم النبيذ والشيخوخة. يُظهر الفلين ، الذي تم الحصول عليه من لحاء شجرة البلوط Quercus suber ، هياكل خلوية متميزة توفر خصائص ميكانيكية تشبه البوليمرات الاصطناعية. في أحد المحاور ، يحتوي الفلين على هيكل قرص العسل. تم بناء المحورين الآخرين في مناشير متعددة مستطيلة الشكل. وهذا يعطي الفلين خواص ميكانيكية مختلفة حسب الاتجاه الذي يجري اختباره.

أهمية اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) في تقييم الخصائص الميكانيكية للفلين

تعتمد جودة الفلين بشكل كبير على خواصها الميكانيكية والفيزيائية ، والتي تعتبر حاسمة في فعاليتها في ختم النبيذ. تشمل العوامل الرئيسية التي تحدد جودة الفلين: المرونة والعزل والمرونة وعدم نفاذية الغاز والسوائل. من خلال استخدام اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) ، يمكننا تقييم خصائص المرونة والمرونة للفلين ، مما يوفر طريقة موثوقة للتقييم.

جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 في nanoindentation يتيح الوضع توصيف هذه الخصائص ، وبالتحديد معامل يونغ ، ومعامل التخزين ، ومعامل الفقد ، ودلتا tan (tan (δ)). يسمح اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) أيضًا بجمع البيانات القيمة عن تحول الطور والصلابة والإجهاد والانفعال في مادة الفلين. من خلال هذه التحليلات الشاملة ، نكتسب رؤى أعمق في السلوك الميكانيكي للفلين ومدى ملاءمتها لتطبيقات ختم النبيذ.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قم بإجراء التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) على أربعة سدادات من الفلين باستخدام NANOVEA PB1000 Mechanical Tester في وضع Nanoindentation. يتم تصنيف جودة سدادات الفلين على النحو التالي: 1 - فلور ، 2 - أولاً ، 3 - كولماتيد ، 4 - مطاط صناعي. تم إجراء اختبارات المسافة البادئة للتحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) في كلا الاتجاهين المحوري والقطري لكل سدادة من الفلين. من خلال تحليل الاستجابة الميكانيكية لسدادات الفلين ، كنا نهدف إلى اكتساب رؤى حول سلوكهم الديناميكي وتقييم أدائهم في ظل توجهات مختلفة.

نانوفيا

PB1000

معلمات الاختبار

ماكس فورس	75 مليون
معدل التحميل	150 ملي نيوتن / دقيقة
معدل التفريغ	150 ملي نيوتن / دقيقة
توسيع	5 ملي نيوتن
تكرار	1 هرتز
زحف	60 ثانية

نوع إندينتر

كرة

51200 فولاذ

قطر 3 مم

نتائج

في الجداول والرسوم البيانية أدناه ، تتم مقارنة معامل Young ، ومعامل التخزين ، ومعامل الفقد ، ودلتا tan بين كل عينة واتجاه.

معامل يونج: Sti نيس. تشير القيم العالية إلى sti ، القيم المنخفضة تشير إلى وجود قابلة للإعجاب.

معامل التخزين: استجابة مرنة الطاقة المخزنة في المادة.

معامل الخسارة: استجابة لزجة الطاقة المفقودة بسبب الحرارة.

تان (δ): التبليل. تشير القيم العالية إلى مزيد من التخميد.

التوجه المحوري

*سدادة*	*معامل يونج*	*معامل التخزين*	*وحدة الخسارة*	*تان*
#	*(مبا)*	*(مبا)*	*(مبا)*	*(δ)*
1	22.5675	22.27209	3.624947	0.162964
2	18.54664	18.27153	3.162349	0.17409
3	23.75381	23.47267	3.617819	0.154592
4	23.6972	23.58064	2.347008	0.099539

التوجيه الشعاعي

*سدادة*	*معامل يونج*	*معامل التخزين*	*وحدة الخسارة*	*تان*
#	*(مبا)*	*(مبا)*	*(مبا)*	*(δ)*
1	24.78863	24.56542	3.308224	0.134865
2	26.66614	26.31739	4.286216	0.163006
3	44.07867	43.61426	6.365979	0.146033
4	28.04751	27.94148	2.435978	0.087173

معامل يونج

معامل التخزين

وحدة الخسارة

تان دلتا

بين سدادات الفلين ، لا يختلف معامل Young كثيرًا عند اختباره في الاتجاه المحوري. أظهر Stopper #2 و #3 فقط فرقًا واضحًا في معامل Young بين الاتجاه الشعاعي والاتجاه المحوري. نتيجة لذلك ، سيكون معامل التخزين ومعامل الخسارة أيضًا أعلى في الاتجاه الشعاعي منه في الاتجاه المحوري. يظهر سدادة #4 خصائص مماثلة مع سدادات الفلين الطبيعية ، باستثناء معامل الخسارة. هذا مثير للاهتمام لأنه يعني أن الفلين الطبيعي له خاصية لزوجة أكثر من مادة المطاط الصناعي.

خاتمة

النانو اختبار ميكانيكي في وضع Nano Scratch Tester، يمكنك محاكاة العديد من حالات الفشل الواقعية لطلاءات الطلاء والطلاءات الصلبة. من خلال تطبيق أحمال متزايدة بطريقة يتم التحكم فيها ومراقبتها عن كثب، يسمح الجهاز بتحديد مكان فشل الأحمال. ويمكن بعد ذلك استخدام هذا كوسيلة لتحديد القيم الكمية لمقاومة الخدش. من المعروف أن الطلاء الذي تم اختباره، دون التعرض للعوامل الجوية، به صدع أول عند حوالي 22 ملي نيوتن. مع قيم أقرب إلى 5 ملي نيوتن، فمن الواضح أن دورة 7 سنوات قد أدت إلى تدهور الطلاء.

يسمح التعويض عن ملف التعريف الأصلي بالحصول على عمق مصحح أثناء الخدش وأيضًا قياس العمق المتبقي بعد الخدش. هذا يعطي معلومات إضافية عن البلاستيك مقابل السلوك المرن للطلاء تحت الحمل المتزايد. يمكن أن يكون كل من التكسير والمعلومات الخاصة بالتشوه مفيدًا بشكل كبير لتحسين الطبقة الصلبة. تظهر الانحرافات المعيارية الصغيرة جدًا أيضًا إمكانية استنساخ تقنية الأداة التي يمكن أن تساعد الشركات المصنعة على تحسين جودة الطلاء / الطلاء الصلب ودراسة تأثيرات التجوية.

هل لديك تطبيق مماثل؟

اختبار النانو للخدش ومار للطلاء على الركيزة المعدنية

اختبار الخدوش والخدوش النانوية

الطلاء على الركيزة المعدنية

أُعدت بواسطة

سوزانا كابيلو

مقدمة

يعد الطلاء مع أو بدون طبقة صلبة من أكثر أنواع الطلاء شيوعًا. نراه على السيارات والجدران والأجهزة وأي شيء يحتاج إلى بعض الطلاءات الواقية أو ببساطة لأغراض جمالية. غالبًا ما تحتوي الدهانات المخصصة لحماية الركيزة الأساسية على مواد كيميائية تمنع الطلاء من الاشتعال أو تمنعه ببساطة من فقدان لونه أو تشققه. غالبًا ما يأتي الطلاء المستخدم لأغراض جمالية بألوان مختلفة ، ولكن قد لا يكون بالضرورة مخصصًا لحماية ركائزه أو لعمر طويل.

ومع ذلك ، فإن جميع الدهانات تعاني من بعض التجوية بمرور الوقت. غالبًا ما يؤدي التجوية على الطلاء إلى تغيير الخصائص عما أراده صانعوها. يمكن أن تقشر أسرع ، تقشر بالحرارة ، لون فضفاض أو تشقق. إن التغيرات المختلفة في خصائص الطلاء بمرور الوقت هي السبب في أن صانعي الطلاء يقدمون مثل هذا الاختيار الواسع. تم تصميم الدهانات لتلبية المتطلبات المختلفة للعملاء الأفراد.

أهمية اختبار خدش النانو لمراقبة الجودة

مصدر قلق كبير لصانعي الطلاء هو قدرة منتجهم على مقاومة التشقق. بمجرد أن يبدأ الطلاء في التصدع ، فإنه يفشل في حماية الركيزة التي تم تطبيقه عليها ؛ لذلك ، فشل في إرضاء العميل. على سبيل المثال ، إذا حدث أن قام فرع بضربة على جانب السيارة وبعد أن يبدأ الطلاء في الانهيار على الفور ، فإن صانعي الطلاء سيفقدون أعمالهم بسبب رداءة جودة الطلاء. تعد جودة الطلاء مهمة جدًا لأنه إذا تعرض المعدن الموجود أسفل الطلاء ، فقد يبدأ في الصدأ أو التآكل بسبب تعرضه الجديد.

تنطبق أسباب مثل هذه على العديد من الأطياف الأخرى مثل اللوازم المنزلية والمكتبية والإلكترونيات والألعاب وأدوات البحث والمزيد. على الرغم من أن الطلاء قد يكون مقاومًا للتشقق عند تطبيقه لأول مرة على الطلاء المعدني ، إلا أن الخصائص قد تتغير بمرور الوقت عند حدوث بعض العوامل الجوية على العينة. هذا هو السبب في أنه من المهم جدًا اختبار عينات الطلاء في مرحلة التجوية. على الرغم من أن التشقق تحت حمولة عالية من الضغط قد يكون أمرًا لا مفر منه ، يجب على المُصنِّع أن يتنبأ بمدى إضعاف التغييرات بمرور الوقت ومدى عمق الخدش المؤثر من أجل تزويد المستهلكين بأفضل المنتجات الممكنة.

هدف القياس

يجب علينا محاكاة عملية الخدش بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة لملاحظة تأثيرات سلوك العينة. في هذا التطبيق ، يتم استخدام جهاز اختبار NANOVEA PB1000 الميكانيكي في وضع اختبار النانو للخدش لقياس الحمل المطلوب للتسبب في فشل عينة طلاء بسمك 30-50 ميكرومتر يبلغ من العمر 7 سنوات تقريبًا على ركيزة معدنية.

يتم استخدام قلم ذو رأس ماسي بحجم 2 ميكرومتر عند حمل تدريجي يتراوح من 0.015 ملي نيوتن إلى 20.00 ملي نيوتن لخدش الطلاء. قمنا بإجراء مسح ضوئي مسبق وبعده للطلاء بحمل 0.2 ملي نيوتن لتحديد قيمة العمق الحقيقي للخدش. يحلل العمق الحقيقي التشوه البلاستيكي والمرن للعينة أثناء الاختبار ؛ في حين أن الفحص اللاحق يحلل فقط تشوه البلاستيك للخدش. يتم أخذ النقطة التي فشل فيها الطلاء عن طريق التكسير على أنها نقطة الفشل. استخدمنا ASTMD7187 كدليل لتحديد معايير الاختبار الخاصة بنا.

يمكننا أن نستنتج أنه بعد استخدام عينة مجوية ؛ لذلك ، فإن اختبار عينة الطلاء في مرحلتها الأضعف ، قدم لنا نقاط فشل أقل.

تم إجراء خمسة اختبارات على هذه العينة من أجل

تحديد الأحمال الحرجة الفشل الدقيق.

نانوفيا

PB1000

معلمات الاختبار

التالي ASTM D7027

تم مسح سطح معيار الخشونة ضوئيًا باستخدام NANOVEA ST400 المزود بمستشعر عالي السرعة يولد خطًا ساطعًا من 192 نقطة ، كما هو موضح في الشكل 1. هذه النقاط الـ 192 تفحص سطح العينة في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة سرعة المسح.

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	0.015 ملي نيوتن
التحميل النهائي	٢٠ ملي نيوتن
معدل التحميل	20 ملي نيوتن / دقيقة
طول الخدش	1.6 ملم
سرعة الخدش ، dx / dt	1.601 مم / دقيقة
تحميل ما قبل المسح	0.2 مليون نيوتن
تحميل ما بعد المسح	0.2 مليون نيوتن

نوع إندينتر

مخروطي

الماس 90 درجة مخروط

2 ميكرومتر طرف نصف قطر

نتائج

يقدم هذا القسم البيانات التي تم جمعها حول حالات الفشل أثناء اختبار الخدش. يصف القسم الأول حالات الفشل التي لوحظت في الخدش ويحدد الأحمال الحرجة التي تم الإبلاغ عنها. يحتوي الجزء التالي على جدول ملخص للأحمال الحرجة لجميع العينات ، وتمثيل رسومي. يقدم الجزء الأخير نتائج مفصلة لكل عينة: الأحمال الحرجة لكل خدش ، وميكروغرافيا لكل فشل ، والرسم البياني للاختبار.

ملاحظة الإخفاقات وتعريف الأحمال الحرجة

فشل حرج:

الضرر الأولي

هذه هي النقطة الأولى التي يتم فيها ملاحظة الضرر على طول مسار الخدش.

فشل حرج:

ضرر كامل

في هذه المرحلة ، يكون الضرر أكثر أهمية حيث يتشقق الطلاء ويتشقق على طول مسار الخدش.

النتائج التفصيلية

* تم أخذ قيم الفشل عند نقطة تكسير الركيزة.

أحمال حرجة
يخدش	الضرر الأولي [مليون]	ضرر كامل [ميكرون]
1	14.513	4.932
2	3.895	4.838
3	3.917	4.930

متوسط	3.988	4.900
الأمراض المنقولة جنسيا ديف	0.143	0.054

الشكل 2: صورة مجهرية للخدش الكامل (تكبير 1000 مرة).

الشكل 3: صورة مجهرية للضرر الأولي (تكبير 1000 مرة).

الشكل 4: صورة مجهرية للضرر الكامل (تكبير 1000 مرة).

الشكل 5: قوة الاحتكاك وقوة الاحتكاك.

الشكل 6: الملف الشخصي السطحي.

الشكل 7: العمق الحقيقي والعمق المتبقي.

خاتمة

النانو اختبار ميكانيكي في ال نانو سكراتش تستر يسمح الوضع بمحاكاة العديد من حالات الفشل الواقعية لطلاء الطلاء والمعاطف الصلبة. من خلال تطبيق الأحمال المتزايدة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة عن كثب ، تسمح الأداة بتحديد حالات فشل التحميل. يمكن بعد ذلك استخدام هذا كطريقة لتحديد القيم الكمية لمقاومة الخدش. من المعروف أن الطلاء الذي تم اختباره ، بدون أي عوامل جوية ، به تشققات أولية عند حوالي 22 مليون نيوتن. مع قيم تقترب من 5 ملي نيوتن ، من الواضح أن ال 7 سنوات قد أدت إلى تدهور الطلاء.

يسمح التعويض عن ملف التعريف الأصلي بالحصول على عمق مصحح أثناء الخدش وقياس العمق المتبقي بعد الخدش. هذا يعطي معلومات إضافية عن البلاستيك مقابل السلوك المرن للطلاء تحت الحمل المتزايد. يمكن أن يكون كل من التكسير والمعلومات الخاصة بالتشوه مفيدًا بشكل كبير لتحسين الطبقة الصلبة. تُظهر الانحرافات المعيارية الصغيرة جدًا إمكانية استنساخ تقنية الأداة التي يمكن أن تساعد الشركات المصنعة على تحسين جودة الطلاء / الطلاء الصلب ودراسة تأثيرات التجوية.

هل لديك تطبيق مماثل؟

الصفحة 1 من 3212 3 4 5 التالي >آخر "

منتجات

بروفایلومتر

PS50 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

JR25 - مدمج محمول مدمج

JR100 - محمول محمول عالي السرعة

ST400 - قياسي معياري معياري ST400

ST500 - مساحة كبيرة معيارية ST500 - مساحة كبيرة معيارية

AFM Pro - المدى الموسع

مراقبة الجودة داخل الخط - الخشونة والملمس واللمسات النهائية

أجهزة اختبار النانو واختبار الخدوش

CB500 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

PB1000 - المنصة الكبيرة المتقدمة PB1000

أنظمة الفراغ

ترايبومتر

T50 - منضدة الوزن الحر T50

T200 - مدمج هوائي مدمج

T2000 - هوائي عالي التحميل

T2000 MAX - High Torque Friction Tester

CR-8R - سُمك طلاء التكسير الكروي CR-8R - سماكة طلاء التكسير الكروي

أنظمة الفراغ

خدمات المختبر

تحليل بروفيلوميتري عدم الاتصال

المسافة البادئة واختبار الخدش

اختبار الاحتكاك والتآكل

طوبولوجيا السطح والتحليل الكيميائي

حلول الاختبار

قياس الملامح

الخشونة والانتهاء

الهندسة والشكل

التسطيح والانفتال

الحجم والمساحة

ارتفاع الخطوة والسماكة

الملمس والحبوب

الاختبار الميكانيكي

المسافة البادئة | صلابة ومرونة

المسافة البادئة | الإجهاد مقابل الإجهاد

المسافة البادئة | الزحف والاسترخاء

المسافة البادئة | الخسارة والتخزين

المسافة البادئة | كسر صلابة

المسافة البادئة | قوة الغلة والتعب

درجة حرارة عالية

رطوبة

مكنسة

خدش | فشل لاصق

خدش | فشل متماسك

خدش | صلابة الخدش

خدش | ارتداء متعدد التمريرات

الاحتكاك | معامل الاحتكاك

درجة حرارة منخفضة

سائل

اختبار ترايبولوجي

خطي

التناوب

بلوك على الحلبة

رنين على الطوق

اختبار الخدش

اختبار احتكاك المكابح

درجة حرارة عالية

درجة حرارة منخفضة

تآكل

سائل

الرطوبة والغازات الخاملة

مكنسة

التطبيقات

حسب الصناعة

التكنولوجيا الحيوية والحيوية

مواد بناء

منتجات المستهلك

أجهزة طبية

تصنيع وتصنيع المعادن

النفط والمناجم

بصريات

طلاء الدهان

الأدوية

أشباه الموصلات والالكترونيات

المنسوجات والجلود والورق

الأدوات والآلات

النقل البري

الفضاء والطيران

الجيش والدفاع