Che cosa rivela la prova di cedimento coesivo
Molti rivestimenti non si delaminano mai in servizio: prima si fessurano, si scheggiano o si segnano. Vernici e trasparenti subiscono il mar, i rivestimenti duri sviluppano cricche di trazione, vetro e pellicole protettive si fratturano, gli strati polimerici si solcano. Misurare i carichi a cui iniziano questi cedimenti coesivi indica l’aspetto e le prestazioni di un rivestimento molto prima che l’adesione diventi un problema.
Come funziona la prova
- Una pre-scansione a basso carico registra il profilo originale della superficie.
- La punta graffia la superficie sotto un carico progressivamente crescente, registrando profondità di penetrazione, attrito ed emissione acustica.
- Una post-scansione a basso carico registra la profondità residua.
- L’intero scratch viene acquisito in immagini; ogni cedimento viene localizzato e convertito in un carico critico, e i dati di profondità separano la deformazione elastica da quella plastica.
Modi di cedimento da individuare
- Cricche di trazione e conformi dietro o dentro la traccia, tipiche dei rivestimenti duri su substrati più morbidi;
- Scheggiatura lungo i bordi della traccia negli strati fragili;
- Deformazione plastica e rigonfiamento laterale nei polimeri e nelle vernici duttili;
- Mar: danno superficiale, visibile all’aspetto, nei trasparenti.
Ogni modo ha il proprio carico critico. La sequenza dei cedimenti e i relativi carichi caratterizzano il rivestimento molto meglio di un solo numero.
Nano scratch per vernici e film sottili
Il nano scratch con punta sottile separa i meccanismi del danno da mar nelle vernici. Nello studio NANOVEA su vernice su metallo, una punta conica da 2 µm a 90° ha seguito una rampa da 0,015 a 20 mN su una vernice di 30–50 µm invecchiata per sette anni. Le pre- e post-scansioni a 0,2 mN hanno fornito la profondità reale dello scratch, e la vernice invecchiata ha ceduto a carichi inferiori rispetto a una vernice nuova. Conta anche la temperatura, come esplora lo studio NANOVEA sull’effetto della temperatura secondo ASTM D7187.
Micro scratch per superfici dure e fragili
Rivestimenti duri e vetro richiedono carichi più elevati. Nello studio NANOVEA sulle pellicole protettive per smartphone, una punta Rockwell da 50 µm ha seguito una rampa da 0,1 a 12 N. Il vetro temperato ha mostrato il primo cedimento a 3,6 N e un secondo a 7,4 N, mentre il TPU ha ceduto a 2,0 N con un modo duttile: materiali diversi, meccanismi di cedimento diversi, entrambi quantificati sullo stesso strumento.
