Che cosa dice lo scratch test di adesione
Un rivestimento vale quanto la sua adesione al substrato. Rivestimenti duri sugli utensili, vernici su metallo, film per elettrodi, rivestimenti di dispositivi medici e strati ottici cedono tutti se delaminano. Lo scratch test di adesione provoca il cedimento in modo controllato e registra il carico a cui avviene. È uno dei metodi più usati per confrontare rivestimenti e verificare la qualità della deposizione.
Come funziona la prova
- Il campione viene posizionato sotto la punta con il microscopio integrato; per gli elementi piccoli il posizionamento arriva a 0,25 µm.
- La punta entra in contatto con la superficie e percorre una lunghezza definita mentre il carico normale aumenta linearmente da un carico iniziale a uno finale.
- Profondità di penetrazione, attrito ed emissione acustica vengono registrati in continuo. Una pre-scansione e una post-scansione a carico molto basso forniscono la profondità reale e quella residua del graffio.
- L’intero graffio viene acquisito in immagine; ogni cedimento viene localizzato e convertito in un carico critico.
Graffi ripetuti in condizioni identiche confermano la riproducibilità. Sul PB1000 l’automazione multi-scratch esegue la stessa prova su molti campioni simili.
Leggere la sequenza dei cedimenti
Un graffio progressivo mostra di solito una sequenza di cedimenti, ciascuno con il proprio carico critico:
- Lc1: primo danno coesivo, come fessure o lievi scheggiature;
- Lc2: inizio del cedimento adesivo, con il rivestimento che comincia a staccarsi;
- Lc3: delaminazione completa, con il substrato esposto lungo la traccia.
Lo studio NANOVEA sull’oro su quarzo mostra la sequenza classica: scheggiatura a 11,15 N, cedimento adesivo ripetuto dopo 16,29 N e delaminazione completa a 19,09 N.
Dal nano al micro
Spessore e resistenza del rivestimento determinano il campo di carico. I rivestimenti polimerici su maglie di stent larghe circa 100 µm richiedono il nano-scratch con carichi in mN e punte sottili. NANOVEA ha misurato il primo danno a circa 14,5 mN e la delaminazione completa a circa 78,1 mN. Rivestimenti di nitruri, vernici su metallo e trattamenti dei fili richiedono il micro-scratch a carichi in N. Entrambi i moduli si montano sullo stesso strumento.
Perché contano i segnali
L’ispezione ottica resta il riferimento per identificare il cedimento, ma i segnali registrati rendono l’interpretazione solida. L’attrito cambia spesso quando la punta raggiunge il substrato, la profondità mostra salti improvvisi in corrispondenza delle scheggiature e l’emissione acustica rileva le fessurazioni. Nello studio NANOVEA sul TiN i carichi critici più bassi del rivestimento più debole erano visibili in tutti e tre i segnali oltre che nelle immagini.
