اختبار الخدش |ملاحظات تطبيقية حول فشل المادة اللاصقة - NANOVEA: أجهزة قياس الملامح المتقدمة، وأجهزة قياس التربومتر، وأجهزة اختبار النانو، وأجهزة اختبار الخدش لاختبار المواد

اختبار ارتداء طلاء PTFE

nanovea — الخميس، 22 يونيو 2023 19:11:39 +0000

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؟

The post PTFE Coating Wear Test appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

اختبار النانو للخدش والمار للطلاء على الركيزة المعدنية

nanovea — الثلاثاء، 02 مايو 2023 15:12:43 +0000

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؟

The post Nano Scratch & Mar Testing of Paint on Metal Substrate appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

تقييم الخدوش والتآكل في الطلاءات الصناعية

nanovea — الجمعة، 27 مايو 2022 22:23:41 +0000

طلاء صناعي

خدش وارتدِ التقييم باستخدام جهاز ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه وأندريا هيرمان

مقدمة

طلاء اليوريثان الأكريلي هو نوع من الطلاء الواقي سريع الجفاف المستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، مثل طلاء الأرضيات وطلاء السيارات وغيرها. عند استخدامه كطلاء للأرضيات ، يمكن أن يخدم المناطق ذات الأقدام الكثيفة وحركة المرور ذات العجلات المطاطية ، مثل الممرات والأرصفة ومواقف السيارات.

أهمية اختبار الخدش والارتداء لمراقبة الجودة

تقليديا ، تم إجراء اختبارات توبر للتآكل لتقييم مقاومة التآكل لطلاء أرضيات أكريليك يوريتان وفقًا لمعيار ASTM D4060. ومع ذلك ، كما هو مذكور في المعيار ، "بالنسبة لبعض المواد ، قد تخضع اختبارات الكشط التي تستخدم أداة تابر للتغير بسبب التغيرات في خصائص الكشط للعجلة أثناء الاختبار." 1 قد يؤدي هذا إلى ضعف استنساخ نتائج الاختبار وإنشاء صعوبة في مقارنة القيم المبلغ عنها من مختبرات مختلفة. علاوة على ذلك ، في اختبارات التآكل في تابر ، يتم حساب مقاومة التآكل على أنها خسارة في الوزن في عدد محدد من دورات الكشط. ومع ذلك ، فإن دهانات أرضيات أكريليك يوريتان لها سماكة موصى بها للفيلم الجاف تتراوح من 37.5-50 ميكرومتر.

يمكن لعملية التآكل الشديدة التي تقوم بها شركة Taber Abraser أن تتآكل بسرعة من خلال طلاء اليوريثان الأكريليكي وتؤدي إلى فقد كتلة الركيزة مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة في حساب فقدان وزن الطلاء. يساهم أيضًا غرس الجزيئات الكاشطة في الطلاء أثناء اختبار التآكل في حدوث أخطاء. لذلك ، فإن القياس الكمي والموثوق الذي يتم التحكم فيه جيدًا أمر بالغ الأهمية لضمان تقييم التآكل القابل للتكرار للطلاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اختبار الصفر يسمح للمستخدمين باكتشاف حالات فشل الالتصاق / الالتصاق السابقة لأوانها في تطبيقات الحياة الواقعية.

هدف القياس

في هذه الدراسة، نعرض أن NANOVEA ترايبومتر و أجهزة فحوصات الميكانيكية مثالية لتقييم ومراقبة جودة الطلاءات الصناعية.

تتم محاكاة عملية التآكل لدهانات الأكريليك المصنوعة من مادة الأكريليك للأرضيات مع طبقات طلاء نهائية مختلفة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة باستخدام NANOVEA Tribometer. يستخدم اختبار الخدش الدقيق لقياس الحمل المطلوب لإحداث فشل في التماسك أو المادة اللاصقة للطلاء.

نانوفيا T100

مقياس ضغط الهواء المضغوط

نانوفيا PB1000

الفاحص الميكانيكي ذو المنصة الكبيرة

إجراء الاختبار

تقوم هذه الدراسة بتقييم أربعة طلاءات أرضيات أكريليك مائي متوفرة تجارياً والتي لها نفس الطلاء التمهيدي (طبقة الأساس) وطبقات نهائية مختلفة من نفس الصيغة مع تناوب صغير في الخلطات المضافة بغرض تعزيز المتانة. يتم تحديد هذه الطلاءات الأربعة على أنها عينات A و B و C و D.

إختبار الإرتداء

تم تطبيق مقياس Tribometer NANOVEA لتقييم السلوك الاحتكاكي، على سبيل المثال، معامل الاحتكاك، COF، ومقاومة التآكل. تم تطبيق رأس كروي SS440 (قطر 6 مم، درجة 100) على الدهانات التي تم اختبارها. تم تسجيل COF في الموقع. 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 بواسطة NANOVEA الملف الشخصي البصري، وتم فحص شكل مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

ارتداء معلمات الاختبار

قوى طبيعية

20 شمال

سرعة

15 م / دقيقة

مدة الاختبار

100 و 150 و 300 و 800 دورة

اختبار الخدش

تم استخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي المجهز بقلم الماس Rockwell C (نصف قطره 200 ميكرون) لإجراء اختبارات خدش الحمل التدريجي على عينات الطلاء باستخدام وضع اختبار الخدش الصغير. تم استخدام حمولتين نهائيتين: 5 نيوتن حمل نهائي لفحص تفتيت الدهان من التمهيدي ، و 35 نيوتن لفحص إزالة الدهان التمهيدي من الركائز المعدنية. تم تكرار ثلاثة اختبارات في نفس ظروف الاختبار على كل عينة لضمان استنساخ النتائج.

تم إنشاء صور بانورامية لأطوال الخدش بالكامل تلقائيًا وتم ربط مواقع فشلها الحرجة بالأحمال المطبقة بواسطة برنامج النظام. تسهل ميزة البرنامج هذه المستخدمين لإجراء تحليل على مسارات الخدش في أي وقت ، بدلاً من الاضطرار إلى تحديد الحمل الحرج تحت المجهر فورًا بعد اختبارات الخدش.

معلمات اختبار الخدش

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	٠.٠١ ملي نيوتن
التحميل النهائي	5 N / 35 N
معدل التحميل	10/70 نيوتن / دقيقة
طول الخدش	٣ مم
سرعة الخدش ، (dx / dt)	٦.٠ مم / دقيقة
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	120º مخروط
مادة الكرة المستخدمة كخارق	الماس
نصف قطر الخارق	٢٠٠ ميكرومتر

ارتد نتائج الاختبار

تم إجراء أربعة اختبارات تآكل على القرص عند عدد مختلف من الثورات (100 و 150 و 300 و 800 دورة) على كل عينة من أجل مراقبة تطور التآكل. تم قياس شكل سطح العينات باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profiler لتقدير خشونة السطح قبل إجراء اختبار التآكل. كان لجميع العينات خشونة سطح قابلة للمقارنة بحوالي 1 ميكرومتر كما هو معروض في الشكل 1. تم تسجيل COF في الموقع أثناء اختبارات التآكل كما هو موضح في الشكل 2. يوضح الشكل 4 تطور مسارات التآكل بعد 100 و 150 و 300 و 800 دورة ، والشكل 3 يلخص متوسط معدل التآكل لعينات مختلفة في مراحل مختلفة من عملية التآكل.

مقارنةً بقيمة COF التي تبلغ ~ 0.07 للعينات الثلاث الأخرى ، تُظهر العينة A COF أعلى بكثير من ~ 0.15 في البداية ، والتي تزداد تدريجياً وتستقر عند ~ 0.3 بعد 300 دورة تآكل. يسرع مثل هذا COF المرتفع من عملية التآكل ويخلق كمية كبيرة من حطام الطلاء كما هو موضح في الشكل 4 - بدأت إزالة الطبقة العلوية للعينة A في أول 100 دورة. كما هو مبين في الشكل 3 ، يُظهر النموذج أ أعلى معدل تآكل ~ 5 ميكرومتر / نيوتن في أول 300 دورة ، والذي ينخفض قليلاً إلى ~ 3.5 ميكرومتر / نيوتن بسبب مقاومة التآكل الأفضل للركيزة المعدنية. يبدأ الطلاء العلوي للعينة C بالفشل بعد 150 دورة تآكل كما هو موضح في الشكل 4 ، والذي يشار إليه أيضًا بزيادة COF في الشكل 2.

في المقارنة ، يُظهر النموذج B والعينة D خصائص ترايبولوجية مُحسَّنة. تحافظ العينة B على COF منخفض طوال الاختبار بأكمله - تزداد COF قليلاً من ~ 0.05 إلى ~ 0.1. يعمل تأثير التشحيم هذا على تعزيز مقاومة التآكل بشكل كبير - لا يزال المعطف العلوي يوفر حماية فائقة للطلاء التمهيدي الموجود أسفله بعد 800 دورة تآكل. يتم قياس أدنى معدل تآكل يبلغ 0.77 μm2 / N فقط للعينة B عند 800 دورة. يبدأ الطلاء العلوي للعينة D في التفكيك بعد 375 دورة ، كما يتضح من الزيادة المفاجئة في COF في الشكل 2. متوسط معدل التآكل للعينة D هو 1.1 ميكرومتر 2 / N عند 800 دورة.

مقارنةً بقياسات تابر التقليدية للتآكل ، يوفر NANOVEA Tribometer تقييمات تآكل يمكن التحكم فيها جيدًا وقابلة للقياس ويمكن الاعتماد عليها تضمن التقييمات القابلة للتكرار ومراقبة الجودة لطلاء الأرضيات / السيارات التجارية. علاوة على ذلك ، تسمح قدرة قياسات COF في الموقع للمستخدمين بربط المراحل المختلفة لعملية التآكل بتطور COF ، وهو أمر بالغ الأهمية في تحسين الفهم الأساسي لآلية التآكل والخصائص الترايبولوجية لطلاءات الطلاء المختلفة.

شكل ١: الأشكال ثلاثية الأبعاد وخشونة عينات الطلاء.

الشكل 2: COF أثناء اختبارات التثبيت على القرص.

الشكل 3: تطور معدل تآكل الدهانات المختلفة.

الشكل 4: تطور مسارات التآكل أثناء اختبارات التثبيت على القرص.

نتائج اختبار الخدش

يوضح الشكل 5 مخطط القوة العادية وقوة الاحتكاك والعمق الحقيقي كدالة لطول الخدش للعينة أ كمثال. يمكن تركيب وحدة انبعاث صوتية اختيارية لتوفير مزيد من المعلومات. مع زيادة الحمل الطبيعي خطيًا ، يغرق طرف المسافة البادئة تدريجياً في العينة المختبرة كما ينعكس من خلال الزيادة التدريجية للعمق الحقيقي. يمكن استخدام التباين في منحدرات قوة الاحتكاك ومنحنيات العمق الحقيقية كأحد الآثار المترتبة على بدء حدوث فشل الطلاء.

الشكل 5: القوة العادية وقوة الاحتكاك والعمق الحقيقي كدالة لطول الخدش لاختبار خدش العينة (أ) بأقصى حمل قدره 5 نيوتن.

يوضح الشكل 6 والشكل 7 الخدوش الكاملة لجميع عينات الطلاء الأربعة المختبرة بحمل أقصى يبلغ 5 نيوتن و 35 نيوتن على التوالي. تتطلب العينة D حمولة أعلى من 50 نيوتن لتفكيك التمهيدي. تقوم اختبارات الخدش عند الحمل النهائي 5 نيوتن (الشكل 6) بتقييم فشل الالتصاق / اللاصق للطلاء العلوي ، بينما تقيّم الاختبارات عند 35 نيوتن (الشكل 7) تفتيت الدهان التمهيدي. تشير الأسهم الموجودة في الصور المجهرية إلى النقطة التي يبدأ عندها إزالة الطلاء العلوي أو التمهيدي تمامًا من التمهيدي أو الركيزة. يتم استخدام الحمل في هذه المرحلة ، والذي يسمى الحمل الحرج ، Lc ، لمقارنة الخواص المتماسكة أو اللاصقة للطلاء كما تم تلخيصها في الجدول 1.

من الواضح أن عينة الطلاء D لديها أفضل التصاق بيني - حيث تظهر أعلى قيم Lc تبلغ 4.04 N عند إزالة طبقات الطلاء و 36.61 N عند إزالة طبقة الطلاء الأولية. يُظهر النموذج B ثاني أفضل مقاومة للخدش. من تحليل الخدش ، نظهر أن تحسين صيغة الطلاء أمر بالغ الأهمية للسلوكيات الميكانيكية ، أو بشكل أكثر تحديدًا ، خاصية مقاومة الخدوش والالتصاق لدهانات الأرضيات المصنوعة من الأكريليك.

الجدول 1: ملخص للأحمال الحرجة.

الشكل 6: صورة مجهرية للخدش الكامل مع حمولة قصوى تبلغ 5 نيوتن.

الشكل 7: صورة مجهرية للخدش الكامل مع حمولة قصوى تبلغ 35 نيوتن.

خاتمة

بالمقارنة مع قياسات التآكل التقليدية في Taber ، فإن NANOVEA MECHANICAL Tester و Tribometer هما أداتان متفوقتان للتقييم ومراقبة الجودة للأرضيات التجارية وطلاء السيارات. يمكن لجهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي في وضع الخدش اكتشاف مشاكل الالتصاق / التماسك في نظام الطلاء. يوفر NANOVEA Tribometer تحكمًا جيدًا في التحليل الكمي والقابل للتكرار حول مقاومة التآكل ومعامل الاحتكاك في الدهانات.

استنادًا إلى التحليلات الترايبولوجية والميكانيكية الشاملة لطلاءات الأرضيات المصنوعة من الأكريليك المائي التي تم اختبارها في هذه الدراسة ، نظهر أن العينة B تمتلك أقل نسبة COF ومعدل تآكل وثاني أفضل مقاومة للخدش ، بينما يُظهر النموذج D أفضل مقاومة للخدش وثاني أفضل ارتداء المقاومة. يتيح لنا هذا التقييم تقييم واختيار أفضل مرشح يستهدف الاحتياجات في بيئات التطبيق المختلفة.

تشتمل كل من وحدات Nano و Micro في NANOVEA Tester الميكانيكي على المسافة البادئة المتوافقة مع ISO و ASTM وأوضاع اختبار الخدش والتآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من الاختبارات المتاحة لتقييم الطلاء على وحدة واحدة. يوفر NANOVEA Tribometer اختبار تآكل واحتكاك دقيق وقابل للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، ووحدات تزييت وتآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الميكانيكية / الترايبولوجية للطلاءات الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية والأغشية والركائز ، بما في ذلك الصلابة ، ومعامل يونغ ، ومتانة الكسر ، والالتصاق ، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير. تتوفر ملفات التعريف الضوئية NANOVEA الاختيارية غير الملامسة للتصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للخدوش ومسارات التآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى مثل الخشونة.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

The post Industrial Coatings Scratch and Wear Evaluation appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

اختبار خدش طلاء نيتريد التيتانيوم

nanovea — الثلاثاء، 05 أبريل 2022 20:35:46 +0000

اختبار خدش طلاء نيتريد التيتانيوم

فحص رقابة الجودة

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

إن الجمع بين الصلابة العالية ومقاومة التآكل الممتازة ومقاومة التآكل والخمول يجعل من نيتريد التيتانيوم (TiN) طلاءًا وقائيًا مثاليًا للمكونات المعدنية في مختلف الصناعات. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي احتباس الحواف ومقاومة التآكل لطلاء TiN إلى زيادة كفاءة العمل بشكل كبير وإطالة عمر خدمة أدوات الماكينة مثل شفرات الحلاقة وقواطع المعادن وقوالب الحقن والمناشير. تجعل صلابته العالية وخموله وعدم سميته TiN مرشحًا رائعًا للتطبيقات في الأجهزة الطبية بما في ذلك الغرسات والأدوات الجراحية.

أهمية اختبار خدش طلاء TiN

يلعب الإجهاد المتبقي في طلاءات PVD / CVD الواقية دورًا مهمًا في الأداء والسلامة الميكانيكية للمكون المطلي. ينشأ الإجهاد المتبقي من عدة مصادر رئيسية ، بما في ذلك إجهاد النمو والتدرجات الحرارية والقيود الهندسية وضغط الخدمة. يؤدي عدم تطابق التمدد الحراري بين الطلاء والركيزة المتكونة أثناء ترسيب الطلاء عند درجات حرارة مرتفعة إلى ارتفاع الضغط الحراري المتبقي. علاوة على ذلك ، غالبًا ما يتم استخدام أدوات TiN المطلية تحت ضغوط شديدة التركيز ، مثل لقم الثقب والمحامل. من الأهمية بمكان تطوير عملية موثوقة لمراقبة الجودة لفحص قوة التماسك والالتصاق للطلاءات الوظيفية الواقية كميًا.

[1] ف. تيكسيرا ، فراغ 64 (2002) 393-399.

هدف القياس

في هذه الدراسة، نعرض أن NANOVEA أجهزة فحوصات الميكانيكية في وضع Scratch تعتبر مثالية لتقييم قوة التماسك/الالتصاق لطبقات TiN الواقية بطريقة كمية ومنضبطة.

نانوفيا

PB1000

شروط الاختبار

تم استخدام جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 لأداء الطلاء اختبارات الخدش على ثلاث طبقات من TiN باستخدام نفس معاملات الاختبار على النحو الملخص أدناه:

وضع التحميل: خطي التقدمي

التحميل الابتدائي

0.02 ن

التحميل النهائي

10 شمال

معدل التحميل

20 نيوتن / دقيقة

طول الخدش

5 ملم

النوع الداخلي

كروي مخروطي

الماس ، نصف قطرها 20 ميكرومتر

النتائج والمناقشة

يوضح الشكل 1 التطور المسجل لعمق الاختراق ومعامل الاحتكاك (COF) والانبعاث الصوتي أثناء الاختبار. يتم عرض مسارات الخدش الصغيرة الكاملة على عينات TiN في الشكل 2. يتم عرض سلوكيات الفشل عند الأحمال الحرجة المختلفة في الشكل 3 ، حيث يتم تعريف الحمل الحرج Lc1 على أنه الحمل الذي تحدث عنده أول علامة للكسر المتماسك في مسار الخدش ، Lc2 هو الحمل الذي تحدث بعده حالات فشل التشظي المتكررة ، و Lc3 هو الحمل الذي يتم عنده إزالة الطلاء بالكامل من الركيزة. تم تلخيص قيم الحمل الحرج (Lc) لطلاءات TiN في الشكل 4.

يوفر تطور عمق الاختراق و COF والانبعاثات الصوتية نظرة ثاقبة لآلية فشل الطلاء في مراحل مختلفة ، والتي تتمثل في الأحمال الحرجة في هذه الدراسة. يمكن ملاحظة أن العينة (أ) والعينة (ب) تظهران سلوكًا مشابهًا أثناء اختبار الخدش. يخترق القلم تدريجيًا في العينة إلى عمق ~ 0.06 مم ويزداد COF تدريجياً إلى 0.3 ~ مع زيادة الحمل العادي خطيًا في بداية اختبار خدش الطلاء. عندما يتم الوصول إلى Lc1 من ~ 3.3 N ، تحدث أول علامة على فشل التقطيع. ينعكس هذا أيضًا في أول ارتفاعات كبيرة في مخطط عمق الاختراق و COF والانبعاثات الصوتية. مع استمرار زيادة الحمل إلى Lc2 بمقدار 3.8 نيوتن تقريبًا ، يحدث مزيد من التقلب في عمق الاختراق و COF والانبعاثات الصوتية. يمكننا ملاحظة فشل التشظي المستمر على جانبي مسار الخدش. في Lc3 ، ينفصل الطلاء تمامًا عن الركيزة المعدنية تحت الضغط العالي الذي يطبقه القلم ، تاركًا الركيزة مكشوفة وغير محمية.

بالمقارنة ، يُظهر النموذج C أحمالًا حرجة أقل في مراحل مختلفة من اختبارات خدش الطلاء ، وهو ما ينعكس أيضًا في تطور عمق الاختراق ، ومعامل الاحتكاك (COF) والانبعاثات الصوتية أثناء اختبار خدش الطلاء. تمتلك العينة C طبقة بينية التصاق ذات صلابة أقل وإجهاد أعلى عند السطح البيني بين طلاء TiN العلوي والركيزة المعدنية مقارنة بالعينة A والعينة B.

توضح هذه الدراسة أهمية دعم الركيزة المناسب وبنية الطلاء لجودة نظام الطلاء. يمكن للطبقة البينية الأقوى أن تقاوم التشوه بشكل أفضل تحت الحمل الخارجي العالي وضغط التركيز ، وبالتالي تعزز قوة التماسك والالتصاق لنظام الطلاء / الركيزة.

شكل ١: تطور عمق الاختراق ، COF والانبعاث الصوتي لعينات TiN.

الشكل 2: مسار خدش كامل لطلاءات TiN بعد الاختبارات.

الشكل 3: فشل طلاء TiN تحت الأحمال الحرجة المختلفة ، Lc.

الشكل 4: ملخص لقيم الحمل الحرج (Lc) لطلاءات TiN.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أظهرنا أن جهاز اختبار NANOVEA PB1000 الميكانيكي يقوم باختبارات خدش موثوقة ودقيقة على عينات مغلفة بـ TiN بطريقة محكمة ومراقبتها عن كثب. تسمح قياسات الخدش للمستخدمين بالتعرف بسرعة على الحمل الحرج الذي يحدث عنده فشل نموذجي للطلاء اللاصق والتماسك. أدواتنا هي أدوات مراقبة جودة فائقة يمكنها فحص ومقارنة الجودة الجوهرية للطلاء والتكامل البيني لنظام الطلاء / الركيزة من الناحية الكمية. يمكن للطلاء ذي الطبقة البينية المناسبة أن يقاوم التشوه الكبير تحت الحمل الخارجي العالي وضغط التركيز ، ويعزز قوة التماسك والالتصاق لنظام الطلاء / الركيزة.

تشتمل وحدات Nano و Micro لجهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي على وضع مسافة بادئة متوافقة مع ISO و ASTM واختبار الخدش والتآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من الاختبارات المتاحة في نظام واحد وأكثرها سهولة في الاستخدام. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل من الخواص الميكانيكية للطلاء الرقيق أو السميك ، واللين أو الصلب ، والأفلام والركائز ، بما في ذلك الصلابة ، ومعامل يونغ ، ومتانة الكسر ، والالتصاق ، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير.

هل لديك تطبيق مماثل؟

The post Titanium Nitride Coating Scratch Test appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

خصائص التصاق طلاء الذهب على الركيزة البلورية الكوارتز

nanovea — الثلاثاء، 17 أغسطس 2021 17:51:03 +0000

خصائص التصاق طلاء الذهب

على الركيزة الكريستال الكوارتز

أُعدت بواسطة

دوانجي لي، دكتوراه

مقدمة

ميزان الكوارتز البلوري الدقيق (QCM) هو مستشعر كتلة حساس للغاية قادر على إجراء قياسات دقيقة للكتلة الصغيرة في نطاق النانوجرام. يقيس QCM تغير الكتلة على السطح من خلال اكتشاف الاختلافات في تردد الرنين لبلورة الكوارتز مع قطبين كهربائيين مثبتين على كل جانب من جوانب اللوحة. إن قدرة قياس الوزن الصغير للغاية تجعله مكونًا رئيسيًا في مجموعة متنوعة من الأدوات البحثية والصناعية لاكتشاف ومراقبة تباين الكتلة والامتصاص والكثافة والتآكل ، إلخ.

أهمية اختبار الخدش لـ QCM

كجهاز دقيق للغاية ، يقيس QCM تغير الكتلة إلى 0.1 نانوجرام. سيتم الكشف عن أي خسارة في الكتلة أو تشويه للأقطاب الكهربائية الموجودة على لوحة الكوارتز بواسطة بلورة الكوارتز وتسبب أخطاء قياس كبيرة. نتيجة لذلك ، تلعب الجودة الجوهرية لطلاء القطب وسلامة السطح البيني لنظام الطلاء / الركيزة دورًا أساسيًا في إجراء قياس كتلة دقيق وقابل للتكرار. اختبار الخدش الدقيق هو قياس مقارن يستخدم على نطاق واسع لتقييم التماسك النسبي أو خصائص الالتصاق للطلاء بناءً على مقارنة الأحمال الحرجة التي تظهر عندها حالات الفشل. إنها أداة ممتازة لمراقبة الجودة الموثوقة للـ QCMs.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، فإن ملف نانوفيا اختبار ميكانيكي، في وضع Micro Scratch، يُستخدم لتقييم قوة التماسك والالتصاق لطلاء الذهب على ركيزة الكوارتز لعينة QCM. ونود أن نعرض قدرة نانوفيا جهاز اختبار ميكانيكي في إجراء اختبارات الخدش الدقيقة على عينة دقيقة بدقة عالية وقابلية التكرار.

نانوفيا

PB1000

شروط الاختبار

ال نانوفيا تم استخدام جهاز اختبار ميكانيكي PB1000 لإجراء اختبارات الخدش الدقيقة على عينة QCM باستخدام معلمات الاختبار الملخصة أدناه. تم إجراء ثلاث خدوش لضمان إمكانية تكرار النتائج.

نوع التحميل: تدريجي

التحميل الابتدائي

0.01 شمال

التحميل النهائي

٣٠ نيوتن

أَجواء: الهواء 24 درجة مئوية

سرعة انزلاق

2 مم / دقيقة

مسافة انزلاق

2 مم

النتائج والمناقشة

يتم عرض مسار الخدش الصغير الكامل على عينة QCM في شكل 1. يتم عرض سلوكيات الفشل عند الأحمال الحرجة المختلفة في الشكل 2، حيث الحمل الحرج ، L.C1 يُعرَّف بأنه الحمل الذي تظهر عنده أول علامة على فشل المادة اللاصقة في مسار الخدش ، L.C2 هو الحمل الذي تحدث بعده أعطال متكررة في المادة اللاصقة ، و L.ج 3 هو الحمل الذي يتم عنده إزالة الطلاء تمامًا من الركيزة. يمكن ملاحظة أن القليل من التقطيع يحدث في L.C1 من 11.15 شمالا ، أول علامة على فشل الطلاء.

مع استمرار زيادة الحمل العادي أثناء اختبار الخدش الدقيق ، تحدث حالات فشل متكررة في المادة اللاصقة بعد L.C2 من 16.29 N. عندما Lج 3 عند الوصول إلى 19.09 N ، ينفصل الغلاف تمامًا عن طبقة الكوارتز التحتية. يمكن استخدام مثل هذه الأحمال الحرجة للمقارنة الكمية لقوة التماسك والالتصاق للطلاء واختيار أفضل مرشح للتطبيقات المستهدفة.

شكل ١: مسار خدش دقيق كامل على عينة QCM.

الشكل 2: مسار خدش دقيق بأحمال حرجة مختلفة.

الشكل 3 يرسم تطور معامل الاحتكاك والعمق اللذين قد يوفران مزيدًا من التبصر في تطور حالات فشل الطلاء أثناء اختبار الخدش الصغير.

الشكل 3: تطور COF والعمق أثناء اختبار الخدش الدقيق.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أظهرنا أن نانوفيا يقوم الفاحص الميكانيكي بإجراء اختبارات خدش دقيقة وموثوقة على عينة QCM. من خلال تطبيق الأحمال المتزايدة الخطية بطريقة مسيطر عليها ومراقبتها عن كثب ، يسمح قياس الخدش للمستخدمين بتحديد الحمل الحرج الذي يحدث عنده فشل نموذجي للطلاء اللاصق والتماسك. إنه يوفر أداة ممتازة للتقييم الكمي ومقارنة الجودة الجوهرية للطلاء والتكامل البيني لنظام الطلاء / الركيزة لـ QCM.

وحدات Nano أو Micro أو Macro الخاصة بـ نانوفيا تشتمل جميع أجهزة الاختبار الميكانيكية على المسافة البادئة المتوافقة مع ISO و ASTM وأوضاع اختبار الخدش والتآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من الاختبارات وأكثرها سهولة في الاستخدام المتاح في نظام واحد. نانوفياالنطاق الذي لا مثيل له هو الحل المثالي لتحديد النطاق الكامل للخواص الميكانيكية للطلاء الرقيق أو السميك ، واللين أو الصلب ، والأغشية والركائز ، بما في ذلك الصلابة ، ومعامل يونغ ، ومتانة الكسر ، والالتصاق ، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير.

بالإضافة إلى ذلك ، يتوفر ملف تعريف اختياري ثلاثي الأبعاد غير متصل ووحدة AFM للتصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للمسافات البادئة والخدش والتآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى ، مثل الخشونة والانحناء.

هل لديك تطبيق مماثل؟

The post Adhesion Properties of Gold Coating on Quartz Crystal Substrate appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

تقييم الاهتراء والخدش للأسلاك النحاسية المعالجة بالسطح

nanovea — الأربعاء, 08 أبريل 2020 15:27:56 +0000

أهمية تقييم اهتراء وخدش الأسلاك النحاسية

للنحاس تاريخ طويل من الاستخدام في الأسلاك الكهربائية منذ اختراع المغناطيس الكهربائي والتلغراف. يتم استخدام الأسلاك النحاسية في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية مثل الألواح والعدادات وأجهزة الكمبيوتر وآلات الأعمال والأجهزة بفضل مقاومتها للتآكل وقابلية اللحام والأداء في درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 150 درجة مئوية. يستخدم ما يقرب من نصف النحاس المستخرج في تصنيع الأسلاك الكهربائية وموصلات الكابلات.

تعد جودة سطح الأسلاك النحاسية أمرًا بالغ الأهمية لأداء خدمة التطبيق وعمره. قد تؤدي العيوب الدقيقة في الأسلاك إلى التآكل المفرط ، وبدء الشقوق وانتشارها ، وانخفاض الموصلية ، وقابلية اللحام غير الكافية. تزيل المعالجة المناسبة للأسطح النحاسية عيوب السطح الناتجة أثناء سحب الأسلاك مما يحسن مقاومة التآكل والخدش والتآكل. تتطلب العديد من تطبيقات الفضاء مع الأسلاك النحاسية سلوكًا متحكمًا لمنع حدوث عطل غير متوقع في المعدات. هناك حاجة إلى قياسات موثوقة وقابلة للقياس الكمي لتقييم مقاومة التآكل والخدش بشكل صحيح لسطح الأسلاك النحاسية.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، نقوم بمحاكاة عملية تآكل متحكم بها لمعالجات مختلفة لأسطح الأسلاك النحاسية. اختبار الخدش يقيس الحمل المطلوب للتسبب في فشل الطبقة السطحية المعالجة. تعرض هذه الدراسة النانوفيا ثلاثي الأبعاد و اختبار ميكانيكي كأدوات مثالية لتقييم ومراقبة جودة الأسلاك الكهربائية.

إجراءات الاختبار وإجراءاته

تم تقييم معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل لمعالجتين سطحيتين مختلفتين على الأسلاك النحاسية (السلك A والسلك B) بواسطة مقياس Tribometer Nanovea باستخدام وحدة التآكل الترددية الخطية. كرة Al₂O₃ (قطرها 6 مم) هي المادة المضادة المستخدمة في هذا التطبيق. تم فحص مسار التآكل باستخدام Nanovea مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد. يتم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1.

تم استخدام كرة Al₂O الملساء كمواد مضادة كمثال في هذه الدراسة. يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات شكل وتشطيب سطحي مختلفين باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

أجرى اختبار Nanovea الميكانيكي المجهز بقلم Rockwell C الماسي (نصف قطر 100 ميكرومتر) اختبارات خدش الحمل التدريجي على الأسلاك المطلية باستخدام وضع الخدش الصغير. يتم عرض معلمات اختبار الخدش وهندسة الأطراف في الجدول 2.

النتائج والمناقشة

ارتداء الأسلاك النحاسية:

يوضح الشكل 2 تطور COF للأسلاك النحاسية أثناء اختبارات التآكل. يُظهر السلك A COF ثابتًا بمقدار 0.4 ~ طوال اختبار التآكل بينما يُظهر السلك B COF من ~ 0.35 في أول 100 دورة ويزيد تدريجياً إلى ~ 0.4.

يقارن الشكل 3 مسارات اهتراء الأسلاك النحاسية بعد الاختبارات. قدم مقياس أبعاد عدم التلامس ثلاثي الأبعاد من Nanovea تحليلًا فائقًا للتشكيل التفصيلي لمسارات التآكل. يسمح بتحديد مباشر ودقيق لحجم مسار التآكل من خلال توفير فهم أساسي لآلية التآكل. يحتوي سطح السلك B على تلف كبير في مسار التآكل بعد 600 ثورة من اختبار التآكل. يُظهر العرض ثلاثي الأبعاد لمقياس التشكيل الجانبي إزالة الطبقة المعالجة السطحية من السلك B تمامًا مما أدى إلى تسريع عملية التآكل بشكل كبير. ترك هذا مسار تآكل مسطح على السلك B حيث تتعرض الركيزة النحاسية. قد يؤدي هذا إلى تقصير كبير في عمر المعدات الكهربائية حيث يتم استخدام السلك ب. بالمقارنة ، يُظهر السلك A تآكلًا خفيفًا نسبيًا يظهر من خلال مسار تآكل ضحل على السطح. لم تتم إزالة الطبقة المعالجة بالسطح على السلك A مثل الطبقة الموجودة على السلك B في نفس الظروف.

مقاومة خدش سطح الأسلاك النحاسية:

يوضح الشكل 4 مسارات الخدش على الأسلاك بعد الاختبار. تُظهر الطبقة الواقية للسلك A مقاومة جيدة للخدش. ينفصل عند حمولة تبلغ حوالي 12.6 نيوتن. وبالمقارنة ، فشلت الطبقة الواقية من السلك B عند حمل ~ 1.0 نيوتن.مثل هذا الاختلاف الكبير في مقاومة الخدش لهذه الأسلاك يساهم في أداء التآكل ، حيث يمتلك السلك A تعزيزًا كبيرًا ارتداء المقاومة. يوفر تطور القوة العادية و COF والعمق أثناء اختبارات الخدش الموضحة في الشكل 5 مزيدًا من المعلومات حول فشل الطلاء أثناء الاختبارات.

خاتمة

في هذه الدراسة الخاضعة للرقابة ، عرضنا مقياس تربومتر Nanovea الذي يجري تقييمًا كميًا لمقاومة التآكل للأسلاك النحاسية المعالجة بالسطح ، والاختبار الميكانيكي لـ Nanovea الذي يوفر تقييمًا موثوقًا لمقاومة خدش الأسلاك النحاسية. تلعب معالجة سطح الأسلاك دورًا مهمًا في الخواص الميكانيكية الميكانيكية خلال فترة حياتها. المعالجة المناسبة لسطح السلك مقاومة محسّنة للخدش والاحتكاك بشكل كبير ، وهو أمر بالغ الأهمية في أداء وعمر الأسلاك الكهربائية في البيئات القاسية.

يوفر مقياس الاحتكاك من Nanovea اختبارًا دقيقًا ومتكررًا للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، وتزييت ، ووحدات تآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. تعد مجموعة Nanovea التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات والأغشية والركائز الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو الصلبة.

هل لديك تطبيق مماثل؟

The post Wear and Scratch Evaluation of Surface Treated Copper Wire appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

فهم فشل الطلاء باستخدام اختبار الخدش

nanovea — الخميس، 17 أكتوبر 2019 17:42:45 +0000

مقدمة:

تلعب هندسة سطح المواد دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات الوظيفية ، بدءًا من المظهر الزخرفي إلى حماية الركائز من التآكل والتآكل وأشكال الهجمات الأخرى. من العوامل المهمة والأساسية التي تحدد جودة وعمر الخدمة للطلاءات هي قوتها المتماسكة واللاصقة.

انقر هنا للقراءة!

The post Understanding Coating Failures using Scratch Testing appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

أتمتة متعددة الخدوش للعينات المماثلة باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي PB1000

nanovea — Thu, 08 Aug 2019 16:12:24 +0000

مقدمة :

تستخدم الطلاءات على نطاق واسع في مختلف الصناعات بسبب خصائصها الوظيفية. صلابة الطلاء ، ومقاومة التآكل ، والاحتكاك المنخفض ، ومقاومة التآكل العالية ليست سوى بعض الخصائص العديدة التي تجعل الطلاء مهمًا. طريقة شائعة الاستخدام لتقدير هذه الخصائص هي اختبار الخدش ، وهذا يسمح بقياس قابل للتكرار للخصائص اللاصقة و / أو المتماسكة للطلاء. من خلال مقارنة الأحمال الحرجة التي يحدث عندها الفشل ، يمكن تقييم الخصائص الجوهرية للطلاء.

اضغط لتتعلم المزيد!

The post Multi Scratch Automation of Similar Samples using the PB1000 Mechanical Tester appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

اختبار الخدش على الأغشية الرقيقة متعددة الطبقات

nanovea — Tue, 02 Oct 2018 14:51:03 +0000

تُستخدم الطلاءات على نطاق واسع في العديد من الصناعات للحفاظ على الطبقات الأساسية ، أو لإنشاء أجهزة إلكترونية ، أو لتحسين خصائص سطح المواد. نظرًا لاستخداماتها العديدة ، تتم دراسة الطلاء على نطاق واسع ، ولكن قد يكون من الصعب فهم خصائصها الميكانيكية. يمكن أن يحدث فشل الطلاء في النطاق الدقيق / النانوميتر من تفاعل السطح مع الغلاف الجوي ، والفشل المتماسك ، والالتصاق الضعيف لواجهة الركيزة. طريقة متسقة لاختبار فشل الطلاء هو اختبار الخدش. من خلال تطبيق زيادة تدريجية في الحمل ، يمكن مقارنة حالات الفشل في التماسك (مثل التكسير) والمواد اللاصقة (مثل التفريغ) من حيث الكميات.

اختبار الخدش على الأغشية الرقيقة متعددة الطبقات

The post Scratch Testing on Multi-Layered Thin Film appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

الخواص الميكانيكية لطلاء رقاقة كربيد السيليكون

nanovea — الخميس، 29 مارس 2018 13:50:56 +0000

يعد فهم الخصائص الميكانيكية لطلاء رقاقة كربيد السيليكون أمرًا بالغ الأهمية. يمكن أن تشتمل عملية تصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة على أكثر من 300 خطوة معالجة مختلفة ويمكن أن تستغرق من ستة إلى ثمانية أسابيع. خلال هذه العملية ، يجب أن تكون طبقة الويفر قادرة على تحمل ظروف التصنيع القاسية ، لأن الفشل في أي خطوة سيؤدي إلى ضياع الوقت والمال. اختبار صلابةيجب أن تفي مقاومة الالتصاق / الخدش ومعدل COF / التآكل للرقاقة بمتطلبات معينة من أجل البقاء على قيد الحياة في الظروف المفروضة أثناء عملية التصنيع والتطبيق لضمان عدم حدوث عطل.

الخواص الميكانيكية لطلاء رقاقة كربيد السيليكون

The post Mechanical Properties of Silicon Carbide Wafer Coatings appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.