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.

تظهر صور مسارات الخدش لثلاثة معادن (Cu110 و Al6061 و SS304) بعد الاختبارات في الشكل 1 لمقارنة صلابة الخدش للمواد المختلفة. تم استخدام وظيفة رسم الخرائط في برنامج NANOVEA الميكانيكي لإنشاء ثلاث خدوش متوازية تم اختبارها تحت نفس الحالة في بروتوكول آلي. تم تلخيص ومقارنة عرض مسار الخدش المُقاس ورقم صلابة الخدش المحسوب (HSP) في الجدول 1. تُظهر المعادن عروض مسار تآكل مختلفة تبلغ 174 و 220 و 89 ميكرومتر بالنسبة لـ Al6061 و Cu110 و SS304 ، على التوالي ، مما ينتج عنه معدل HSP محسوب قدره 0.84 و 0.52 و 3.2 جيجا.

بالإضافة إلى صلابة الخدش المحسوبة من عرض مسار الخدش ، تم تسجيل تطور معامل الاحتكاك (COF) والعمق الحقيقي والانبعاثات الصوتية في الموقع أثناء اختبار صلابة الخدش. هنا ، العمق الحقيقي هو اختلاف العمق بين عمق اختراق القلم أثناء اختبار الخدش وملف السطح المقاس في المسح المسبق. يتم عرض COF والعمق الحقيقي والانبعاث الصوتي لـ Cu110 في الشكل 2 كمثال. توفر هذه المعلومات نظرة ثاقبة على الأعطال الميكانيكية التي تحدث أثناء الخدش ، مما يتيح للمستخدمين اكتشاف العيوب الميكانيكية ومواصلة التحقيق في سلوك الخدش للمواد المختبرة.

يمكن إنهاء اختبارات صلابة الخدش في غضون دقيقتين بدقة عالية وقابلية التكرار. مقارنة بإجراءات المسافة البادئة التقليدية ، يوفر اختبار صلابة الخدش في هذه الدراسة حلاً بديلاً لقياسات الصلابة ، وهو مفيد لمراقبة الجودة وتطوير مواد جديدة.

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.