{"id":18542,"date":"2022-04-05T20:35:46","date_gmt":"2022-04-05T20:35:46","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=18542"},"modified":"2025-05-22T20:19:53","modified_gmt":"2025-05-22T20:19:53","slug":"titan-nitrid-beschichtung-kratz-test","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/de\/titan-nitrid-beschichtung-kratz-test\/","title":{"rendered":"Titaniumnitrid-Beschichtung Kratztest"},"content":{"rendered":"
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TITAN-NITRID-BESCHICHTUNG KRATZTEST<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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INSPEKTION DER QUALIT\u00c4TSKONTROLLE<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Vorbereitet von<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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DUANJIE LI, PhD<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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EINF\u00dcHRUNG<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Kombination aus hoher H\u00e4rte, hervorragender Verschlei\u00dffestigkeit, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Inertheit macht Titannitrid (TiN) zu einer idealen Schutzschicht f\u00fcr Metallteile in verschiedenen Branchen. So kann beispielsweise die Kantenfestigkeit und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit einer TiN-Beschichtung die Arbeitseffizienz erheblich steigern und die Lebensdauer von Werkzeugmaschinen wie Rasierklingen, Metallschneidern, Spritzgussformen und S\u00e4gen verl\u00e4ngern. Seine hohe H\u00e4rte, Inertheit und Ungiftigkeit machen TiN zu einem hervorragenden Kandidaten f\u00fcr Anwendungen in medizinischen Ger\u00e4ten wie Implantaten und chirurgischen Instrumenten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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WICHTIGKEIT DER TiN-BESCHICHTUNG RATSCHPR\u00dcFUNG<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eigenspannungen in PVD\/CVD-Schutzbeschichtungen spielen eine entscheidende Rolle f\u00fcr die Leistungsf\u00e4higkeit und mechanische Integrit\u00e4t des beschichteten Bauteils. Die Eigenspannungen stammen aus mehreren Hauptquellen, darunter Wachstumsspannungen, thermische Gradienten, geometrische Beschr\u00e4nkungen und Betriebsbelastungen\u00b9. Das Missverh\u00e4ltnis zwischen der thermischen Ausdehnung der Beschichtung und des Substrats, das w\u00e4hrend der Beschichtung bei hohen Temperaturen entsteht, f\u00fchrt zu hohen thermischen Restspannungen. Au\u00dferdem werden TiN-beschichtete Werkzeuge oft unter sehr hohen konzentrierten Belastungen eingesetzt, z. B. Bohrer und Lager. Die Entwicklung eines zuverl\u00e4ssigen Qualit\u00e4tskontrollverfahrens zur quantitativen Pr\u00fcfung der Koh\u00e4sions- und Adh\u00e4sionsfestigkeit von funktionalen Schutzschichten ist von entscheidender Bedeutung.<\/p>

[1] V. Teixeira, Vakuum 64 (2002) 393-399.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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MESSZIEL<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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In dieser Studie zeigen wir, dass NANOVEA Mechanische Pr\u00fcfger\u00e4te<\/a> im Scratch-Modus sind ideal f\u00fcr die kontrollierte und quantitative Beurteilung der Koh\u00e4sions-\/Adh\u00e4sionsfestigkeit sch\u00fctzender TiN-Beschichtungen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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NANOVEA<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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PB1000<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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TESTBEDINGUNGEN<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der NANOVEA PB1000 Mechanical Tester wurde zur Durchf\u00fchrung der Beschichtung verwendet. Scratch-Tests<\/a> an drei TiN-Beschichtungen mit den gleichen Testparametern wie unten zusammengefasst:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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LADEMODUS: <\/span>Progressiv Linear<\/span>\n<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ANFANGSLADUNG<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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0.02 N<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ENDLADUNG<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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10 N<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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LADUNGSVERFAHREN<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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20 N\/min<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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SCRATCH LENGTH<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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5 mm<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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INDENTER-TYP<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Sph\u00e4ro-Kegel<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Diamant, 20 \u03bcm Radius<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ERGEBNISSE & DISKUSSION<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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ABBILDUNG 1 zeigt die aufgezeichnete Entwicklung der Eindringtiefe, des Reibungskoeffizienten (COF) und der Schallemission w\u00e4hrend des Tests. Die vollst\u00e4ndigen Mikrokratzspuren auf den TiN-Proben sind in ABBILDUNG 2 dargestellt. Das Versagensverhalten bei verschiedenen kritischen Lasten ist in ABBILDUNG 3 dargestellt, wobei die kritische Last Lc1 als die Last definiert ist, bei der das erste Anzeichen eines koh\u00e4siven Risses in der Kratzspur auftritt, Lc2 ist die Last, nach der wiederholte Abplatzungen auftreten, und Lc3 ist die Last, bei der die Beschichtung vollst\u00e4ndig vom Substrat entfernt wird. Die kritischen Lastwerte (Lc) f\u00fcr die TiN-Beschichtungen sind in ABBILDUNG 4 zusammengefasst.<\/p>

Die Entwicklung von Eindringtiefe, COF und Schallemission gibt Aufschluss \u00fcber den Mechanismus des Versagens der Beschichtung in verschiedenen Stadien, die in dieser Studie durch die kritischen Belastungen dargestellt werden. Es ist zu beobachten, dass Probe A und Probe B w\u00e4hrend des Kratztests ein vergleichbares Verhalten zeigen. Der Stift dringt allm\u00e4hlich bis zu einer Tiefe von ~0,06 mm in die Probe ein, und der COF steigt allm\u00e4hlich auf ~0,3 an, w\u00e4hrend die Normallast zu Beginn des Kratztests linear ansteigt. Wenn die Lc1 von ~3,3 N erreicht wird, treten die ersten Anzeichen eines Abplatzens auf. Dies spiegelt sich auch in den ersten gro\u00dfen Ausschl\u00e4gen im Diagramm von Eindringtiefe, COF und Schallemission wider. Wenn die Belastung weiter bis zu Lc2 von ~3,8 N ansteigt, kommt es zu weiteren Schwankungen bei Eindringtiefe, COF und Schallemission. Auf beiden Seiten der Kratzspur ist ein kontinuierlicher Abplatzungsschaden zu beobachten. Bei Lc3 l\u00f6st sich die Beschichtung unter dem hohen Druck, den der Stift aus\u00fcbt, vollst\u00e4ndig vom Metallsubstrat ab, so dass das Substrat frei und ungesch\u00fctzt ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Im Vergleich dazu weist Probe C in verschiedenen Phasen der Kratztests geringere kritische Belastungen auf, was sich auch in der Entwicklung der Eindringtiefe, des Reibungskoeffizienten (COF) und der Schallemission w\u00e4hrend des Kratztests widerspiegelt. Probe C besitzt eine Haftzwischenschicht mit geringerer H\u00e4rte und h\u00f6herer Spannung an der Grenzfl\u00e4che zwischen der oberen TiN-Schicht und dem Metallsubstrat im Vergleich zu Probe A und Probe B.<\/p>\n

Diese Studie zeigt, wie wichtig die richtige Substratunterst\u00fctzung und Beschichtungsarchitektur f\u00fcr die Qualit\u00e4t des Beschichtungssystems ist. Eine st\u00e4rkere Zwischenschicht kann Verformungen unter hoher externer Belastung und Konzentrationsstress besser widerstehen und somit die Koh\u00e4sions- und Haftfestigkeit des Beschichtungs-\/Substratsystems verbessern.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ABBILDUNG 1: <\/span>Entwicklung von Eindringtiefe, COF und Schallemission der TiN-Proben.<\/span>\n<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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ABBILDUNG 2: <\/span>Vollst\u00e4ndige Kratzspur der TiN-Beschichtungen nach den Tests.<\/span>
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ABBILDUNG 3: <\/span>Versagen der TiN-Beschichtung bei unterschiedlichen kritischen Belastungen, Lc.<\/span>
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ABBILDUNG 4: <\/span>Zusammenfassung der kritischen Belastungswerte (Lc) f\u00fcr die TiN-Beschichtungen.<\/span>
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SCHLUSSFOLGERUNG<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In dieser Studie haben wir gezeigt, dass der NANOVEA PB1000 Mechanik-Tester zuverl\u00e4ssige und genaue Kratztests an TiN-beschichteten Proben in einer kontrollierten und genau \u00fcberwachten Weise durchf\u00fchrt. Kratzmessungen erm\u00f6glichen es den Anwendern, die kritische Belastung, bei der typische koh\u00e4sive und adh\u00e4sive Beschichtungen versagen, schnell zu identifizieren. Unsere Ger\u00e4te sind hervorragende Qualit\u00e4tskontrollinstrumente, mit denen die intrinsische Qualit\u00e4t einer Beschichtung und die Integrit\u00e4t der Grenzfl\u00e4chen eines Beschichtungs-\/Substratsystems quantitativ gepr\u00fcft und verglichen werden k\u00f6nnen. Eine Beschichtung mit einer geeigneten Zwischenschicht kann gro\u00dfen Verformungen unter hoher \u00e4u\u00dferer Belastung und Konzentrationsspannung widerstehen und die Koh\u00e4sions- und Haftfestigkeit eines Beschichtungs-\/Substratsystems verbessern.<\/p>

Die Nano- und Mikromodule eines NANOVEA-Mechanikpr\u00fcfger\u00e4ts enthalten alle ISO- und ASTM-konforme Eindring-, Kratz- und Verschlei\u00dfpr\u00fcfungsmodi und bieten damit das breiteste und benutzerfreundlichste Pr\u00fcfspektrum, das in einem einzigen System verf\u00fcgbar ist. Das un\u00fcbertroffene Angebot von NANOVEA ist eine ideale L\u00f6sung f\u00fcr die Bestimmung der gesamten Bandbreite mechanischer Eigenschaften von d\u00fcnnen oder dicken, weichen oder harten Beschichtungen, Filmen und Substraten, einschlie\u00dflich H\u00e4rte, E-Modul, Bruchz\u00e4higkeit, Haftung, Verschlei\u00dffestigkeit und vielen anderen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Haben Sie eine \u00e4hnliche Anwendung?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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TITANIUM NITRIDE COATING SCRATCH TEST QUALITY CONTROL INSPECTION Prepared by DUANJIE LI, PhD INTRODUCTION The combination of high hardness, excellent wear resistance, corrosion resistance and inertness makes titanium nitride (TiN) an ideal protective coating for metal components in various industries. For example, the edge retention and corrosion resistance of a TiN coating can substantially increase […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":19547,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,348,349,337,345,346],"tags":[],"class_list":["post-18542","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-friction-testing-coefficient-of-friction","category-laboratory-testing","category-mechanical-testing","category-scratch-testing-adhesive-failure","category-scratch-testing-cohesive-failure"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18542","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=18542"}],"version-history":[{"count":44,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18542\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24702,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18542\/revisions\/24702"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19547"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18542"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18542"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18542"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}