ملاحظات تطبيقية حول الرطوبة والغازات في علم الاحتكاك - NANOVEA: أجهزة قياس الملامح المتقدمة، وأجهزة قياس الاحتكاك، وأجهزة قياس النانو، وأجهزة اختبار الخدش لاختبار المواد

اختبار رطوبة طلاء الزجاج بواسطة Tribometer

nanovea — الخميس، 13 مايو 2021 19:40:10 +0000

اختبار رطوبة طلاء الزجاج بواسطة Tribometer

يتعلم أكثر

رطوبة طلاء الزجاج

ارتدِ الاختبار بالمقاييس الثلاثية

أُعدت بواسطة

دوانجي لي، دكتوراه

مقدمة

يخلق طلاء الزجاج ذاتية التنظيف سطحًا زجاجيًا سهل التنظيف يمنع تراكم الأوساخ والأوساخ والبقع. تعمل ميزة التنظيف الذاتي على تقليل تكاليف التكرار والوقت والطاقة والتنظيف بشكل كبير ، مما يجعلها خيارًا جذابًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات السكنية والتجارية ، مثل الواجهة الزجاجية والمرايا وزجاج الدش والنوافذ والزجاج الأمامي.

أهمية مقاومة ارتداء الطلاء الزجاجي للتنظيف الذاتي

أحد التطبيقات الرئيسية لطلاء التنظيف الذاتي هو السطح الخارجي للواجهة الزجاجية على ناطحات السحاب. غالبًا ما يتعرض السطح الزجاجي للهجوم بواسطة جزيئات عالية السرعة تحملها الرياح القوية. تلعب حالة الطقس أيضًا دورًا رئيسيًا في عمر خدمة طلاء الزجاج. قد يكون من الصعب جدًا والمكلف معالجة السطح الزجاجي وتطبيق الطلاء الجديد عند فشل الطلاء القديم. ولذلك ، فإن مقاومة التآكل لطلاء الزجاج تحته
حالة الطقس المختلفة أمر بالغ الأهمية.

من أجل محاكاة الظروف البيئية الواقعية لطلاء التنظيف الذاتي في ظروف جوية مختلفة ، يلزم إجراء تقييم تآكل قابل للتكرار في رطوبة يتم التحكم فيها والمراقبة. يسمح للمستخدمين بمقارنة مقاومة التآكل للطلاءات ذاتية التنظيف المعرضة لرطوبة مختلفة بشكل صحيح واختيار أفضل مرشح للتطبيق المستهدف.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، أظهرنا أن نانوفيا T100 Tribometer المجهز بجهاز تحكم في الرطوبة هو أداة مثالية للتحقق من مقاومة التآكل لطلاء الزجاج ذاتية التنظيف في رطوبة مختلفة.

نانوفيا

T100

إجرائات الإمتحان

تم طلاء شرائح مجهر زجاج الصودا والجير بطبقات زجاجية ذاتية التنظيف مع وصفتين مختلفتين للمعالجة. يتم تحديد هذين الطلاءين على أنهما طلاء 1 وطلاء 2. يتم أيضًا اختبار شريحة زجاجية عارية غير مطلية للمقارنة.

نانوفيا ثلاثي الأبعاد تم استخدام وحدة التحكم في الرطوبة لتقييم السلوك الاحتكاكي، على سبيل المثال، معامل الاحتكاك، COF، ومقاومة التآكل للطلاءات الزجاجية ذاتية التنظيف. تم تطبيق طرف كرة WC (قطر 6 مم) على العينات التي تم اختبارها. تم تسجيل COF في الموقع. يتحكم جهاز التحكم في الرطوبة المتصل بغرفة Tribo بدقة في قيمة الرطوبة النسبية (RH) في نطاق ±1 %. تم فحص مورفولوجيا مسار التآكل تحت المجهر الضوئي بعد اختبارات التآكل.

اقصى حموله 40 ملي نيوتن

النتائج والمناقشة

تم إجراء اختبارات تآكل المسمار على القرص في ظروف رطوبة مختلفة على الزجاج المطلي وغير المطلي
عينات. تم تسجيل COF في الموقع أثناء اختبارات التآكل كما هو موضح في شكل 1 ويتم تلخيص متوسط COF في الشكل 2. الشكل 4 يقارن مسارات التآكل بعد اختبارات التآكل.

كما هو موضح في شكل 1، يُظهر الزجاج غير المطلي نسبة عالية من COF تبلغ 0.45 ~ بمجرد أن تبدأ الحركة المنزلقة في 30% RH ، ويزداد تدريجياً إلى 0.6 ~ في نهاية اختبار التآكل 300 ثورة. بالمقارنة ، فإن
تُظهر عينات الزجاج المطلي Coating 1 و Coating 2 انخفاض COF أقل من 0.2 في بداية الاختبار. COF
من الطلاء 2 يستقر عند ~ 0.25 خلال بقية الاختبار ، بينما يُظهر Coating 1 زيادة حادة في COF عند
~ 250 دورة وتصل قيمة COF إلى 0.5 ~. عندما يتم إجراء اختبارات التآكل في 60% RH ، فإن
لا يزال الزجاج غير المطلي يُظهر COF أعلى من ~ 0.45 طوال اختبار التآكل. تعرض الطلاءات 1 و 2 قيم COF من 0.27 و 0.22 على التوالي. في 90% RH ، يمتلك الزجاج غير المطلي نسبة عالية من COF ~ 0.5 في نهاية اختبار التآكل. تُظهر الطلاءات 1 و 2 COF قابلة للمقارنة تبلغ 0.1 ~ عند بدء اختبار التآكل. يحافظ الطلاء 1 على COF مستقر نسبيًا يبلغ 0.15 تقريبًا. ومع ذلك ، فشل طلاء 2 عند حوالي 100 دورة ، تليها زيادة كبيرة في COF إلى 0.5 ~ قرب نهاية اختبار التآكل.

ينتج الاحتكاك المنخفض لطلاء الزجاج ذاتي التنظيف عن انخفاض طاقة سطحه. إنه يخلق ثابتًا عاليًا جدًا
زاوية الاتصال بالماء وزاوية التدحرج المنخفضة. يؤدي إلى تكوين قطرات ماء صغيرة على سطح الطلاء في 90% RH كما هو موضح تحت المجهر في الشكل 3. يؤدي أيضًا إلى انخفاض متوسط COF من ~ 0.23 إلى ~ 0.15 لـ Coating 2 حيث تزيد قيمة RH من 30% إلى 90%.

شكل ١: معامل الاحتكاك أثناء اختبارات الدبوس على القرص في رطوبة نسبية مختلفة.

الشكل 2: متوسط COF أثناء اختبارات التثبيت على القرص في رطوبة نسبية مختلفة.

الشكل 3: تشكل قطرات ماء صغيرة على سطح الزجاج المطلي.

الشكل 4 يقارن آثار التآكل على السطح الزجاجي بعد اختبارات التآكل في درجات رطوبة مختلفة. يُظهر الطلاء 1 علامات تآكل خفيف بعد اختبارات التآكل في RH 30% و 60%. إنها تمتلك مسار تآكل كبير بعد الاختبار في 90% RH ، بالاتفاق مع الزيادة الكبيرة في COF أثناء اختبار التآكل. لا يُظهر الطلاء 2 أي علامة تقريبًا على التآكل بعد اختبارات التآكل في كل من البيئة الجافة والرطبة ، كما أنه يُظهر انخفاض ثابت من COF أثناء اختبارات التآكل في رطوبة مختلفة. إن الجمع بين الخصائص الترايبولوجية الجيدة والطاقة السطحية المنخفضة يجعل طلاء 2 مرشحًا جيدًا لتطبيقات طلاء الزجاج ذاتية التنظيف في البيئات القاسية. بالمقارنة ، يُظهر الزجاج غير المطلي مسارات تآكل أكبر و COF أعلى في رطوبة مختلفة ، مما يدل على ضرورة تقنية الطلاء بالتنظيف الذاتي.

الشكل 4: قم بارتداء المسارات بعد اختبارات التثبيت على القرص في رطوبة نسبية مختلفة (تكبير 200 مرة).

خاتمة

نانوفيا T100 Tribometer هو أداة ممتازة للتقييم ومراقبة الجودة لطلاءات الزجاج ذاتية التنظيف في درجات الرطوبة المختلفة. تسمح قدرة قياس COF في الموقع للمستخدمين بربط المراحل المختلفة من عملية التآكل بتطور COF ، وهو أمر بالغ الأهمية في تحسين الفهم الأساسي لآلية التآكل والخصائص الترايبولوجية لطلاء الزجاج. استنادًا إلى التحليل الترايبولوجي الشامل لطلاء الزجاج ذاتية التنظيف الذي تم اختباره في رطوبة مختلفة ، نظهر أن Coating 2 تمتلك نسبة منخفضة من COF ثابتة ومقاومة تآكل فائقة في كل من البيئات الجافة والرطبة ، مما يجعلها مرشحًا أفضل لطلاء الزجاج ذاتي التنظيف تتعرض التطبيقات لظروف مناخية مختلفة.

نانوفيا توفر أجهزة قياس الاحتكاك اختبار تآكل واحتكاك دقيق وقابل للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري عالي الحرارة ، ووحدات تزييت وتآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. يتوفر ملف تعريف اختياري ثلاثي الأبعاد غير متصل للارتفاع
دقة التصوير ثلاثي الأبعاد لمسار التآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى مثل الخشونة.

هل لديك تطبيق مماثل؟

The post Glass Coating Humidity Wear Testing by Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

تأثير الرطوبة على طلاء DLC

nanovea — الثلاثاء، 11 فبراير 2020 14:38:38 +0000

أهمية تقييم التآكل على DLC في الرطوبة

تمتلك الطلاءات الكربونية الشبيهة بالماس (DLC) خصائص احتكاكية معززة، وهي مقاومة ممتازة للتآكل ومعامل احتكاك منخفض جدًا (COF). تضفي طلاءات DLC خصائص الماس عند ترسبها على مواد مختلفة. الخصائص الميكانيكية القبلية المواتية تجعل طلاءات DLC مفضلة في العديد من التطبيقات الصناعية، مثل أجزاء الطيران، وشفرات الحلاقة، وأدوات القطع المعدنية، والمحامل، ومحركات الدراجات النارية، والمزروعات الطبية.

تُظهر طلاءات DLC COF منخفضًا جدًا (أقل من 0.1) ضد الكرات الفولاذية في ظل ظروف فراغ وجفاف عالية¹². ومع ذلك ، فإن طلاءات DLC حساسة لتغيرات الظروف البيئية ، وخاصة الرطوبة النسبية (RH)³. قد تؤدي البيئات ذات الرطوبة العالية وتركيز الأكسجين إلى زيادة كبيرة في COF⁴. يحاكي تقييم التآكل الموثوق به في الرطوبة الخاضعة للرقابة الظروف البيئية الواقعية لطلاءات DLC للتطبيقات الاحتكاكية. يختار المستخدمون أفضل طلاءات DLC للتطبيقات المستهدفة مع المقارنة المناسبة
من سلوكيات تآكل DLC المعرضة لرطوبة مختلفة.

هدف القياس

تعرض هذه الدراسة النانوفيا ثلاثي الأبعاد المجهز بوحدة تحكم في الرطوبة هو الأداة المثالية للتحقق من سلوك التآكل لطلاءات DLC عند رطوبة نسبية مختلفة.

إجراء الاختبار

تم تقييم مقاومة الاحتكاك والتآكل لطلاءات DLC بواسطة مقياس Nanovea Tribometer. تم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1. جهاز التحكم في الرطوبة المتصل بغرفة Tribo يتحكم بدقة في الرطوبة النسبية (RH) بدقة ± 1%. تم فحص مسارات التآكل على طبقات DLC وندبات التآكل على كرات SiN باستخدام المجهر الضوئي بعد الاختبارات.

ملاحظة: يمكن تطبيق أي مادة كروية صلبة لمحاكاة أداء أدوات توصيل المواد المختلفة في ظل الظروف البيئية مثل مواد التشحيم أو درجات الحرارة المرتفعة.

النتائج والمناقشة

تعتبر طلاءات DLC رائعة للتطبيقات الترايبولوجية نظرًا لانخفاض الاحتكاك ومقاومة التآكل الفائقة. يُظهر احتكاك طلاء DLC سلوكًا يعتمد على الرطوبة كما هو موضح في الشكل 2. يُظهر طلاء DLC منخفضًا جدًا لـ COF يبلغ 0.05 تقريبًا طوال اختبار التآكل في ظروف جافة نسبيًا (10% RH). يُظهر طلاء DLC COF ثابتًا بمقدار 0.1 ~ أثناء الاختبار حيث يزيد RH إلى 30%. لوحظت مرحلة التشغيل الأولية لـ COF في الثورات الأولى لعام 2000 عندما يرتفع RH فوق 50%. يُظهر طلاء DLC حدًا أقصى لـ COF ~ 0.20 و ~ 0.26 و ~ 0.33 في RH من 50 و 70 و 90% ، على التوالي. بعد فترة التشغيل ، يظل COF المطلي بـ DLC ثابتًا عند ~ 0.11 و 0.13 و 0.20 في RH من 50 و 70 و 90% ، على التوالي.

يقارن الشكل 3 ندوب تآكل الكرة SiN ويقارن الشكل 4 مسارات تآكل طلاء DLC بعد اختبارات التآكل. كان قطر ندبة التآكل أصغر عندما تعرض طلاء DLC لبيئة ذات رطوبة منخفضة. تتراكم طبقة DLC للنقل على سطح كرة SiN أثناء عملية الانزلاق المتكررة على سطح التلامس. في هذه المرحلة ، ينزلق طلاء DLC مقابل طبقة النقل الخاصة به والتي تعمل كمواد تشحيم فعالة لتسهيل الحركة النسبية وتقييد المزيد من فقدان الكتلة الناجم عن تشوه القص. لوحظ فيلم نقل في ندبة التآكل لكرة SiN في بيئات منخفضة الرطوبة النسبية (على سبيل المثال 10% و 30%) ، مما أدى إلى عملية تآكل بطيئة على الكرة. تنعكس عملية التآكل هذه على شكل مسار التآكل لطلاء DLC كما هو موضح في الشكل 4. يُظهر طلاء DLC مسار تآكل أصغر في البيئات الجافة ، نظرًا لتشكيل فيلم نقل DLC ثابت في واجهة التلامس مما يقلل بشكل كبير من معدل الاحتكاك والتآكل .

خاتمة

تلعب الرطوبة دورًا حيويًا في الأداء القبلي لطلاءات DLC. يتمتع طلاء DLC بمقاومة تآكل محسنة بشكل كبير واحتكاك منخفض فائق في الظروف الجافة بسبب تكوين طبقة جرافيتية مستقرة منقولة إلى النظير المنزلق (كرة SiN في هذه الدراسة). ينزلق طلاء DLC على طبقة النقل الخاصة به، والتي تعمل بمثابة مادة تشحيم فعالة لتسهيل الحركة النسبية وكبح المزيد من فقدان الكتلة الناتج عن تشوه القص. لا يتم ملاحظة وجود فيلم على كرة SiN مع زيادة الرطوبة النسبية، مما يؤدي إلى زيادة معدل التآكل على كرة SiN وطلاء DLC.

يوفر مقياس Nanovea Tribometer اختبارًا متكررًا للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO وASTM، مع وحدات رطوبة اختيارية متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. فهو يسمح للمستخدمين بمحاكاة بيئة العمل عند مستويات رطوبة مختلفة، مما يوفر للمستخدمين أداة مثالية للتقييم الكمي للسلوكيات الاحتكاكية للمواد في ظل ظروف عمل مختلفة.

تعرف على المزيد حول Nanovea Tribometer and Lab Service

1 C. Donnet، Surf. معطف. تكنول. 100-101 (1998) 180.

2 K.Miyoshi، B. Pohlchuck، KW Street، JS Zabinski، JH Sanders، AA Voevodin، RLC Wu، Wear 225–229 (1999) 65.

3 ر. جيلمور ، ر. هاويرت ، سيرف. معطف. تكنول. 133-134 (2000) 437.

4 R. Memming، HJ Tolle، PE Wierenga، طلاء صلب رقيق 143 (1986) 31

هل لديك تطبيق مماثل؟

The post Humidity Effect on DLC Coating Tribology appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.