スクラッチ試験 トライボロジーアプリケーションノート - NANOVEA: 材料試験用高機能プロフィロメーター、トライボメーター、ナノインデンター、スクラッチテスター https://nanovea.com/ja/カテゴリー/アプリケーションノート/トライボロジーテスト/スクラッチテスト-トライボロジー/ 材料研究と品質管理のための計測機器 Thu, 22 May 2025 19:11:09 +0000 ジャ 一刻一刻 1 https://wordpress.org/?v=6.8.5 https://nanovea.com/wp-content/uploads/2025/02/nanovea-favicon.png スクラッチ試験 トライボロジーアプリケーションノート - NANOVEA: 材料試験用高機能プロフィロメーター、トライボメーター、ナノインデンター、スクラッチテスター https://nanovea.com/ja/カテゴリー/アプリケーションノート/トライボロジーテスト/スクラッチテスト-トライボロジー/ 32 32 トライボメータによる高温スクラッチ硬度測定 https://nanovea.com/ja/%e9%ab%98%e6%b8%a9%e3%82%b9%e3%82%af%e3%83%a9%e3%83%83%e3%83%81%e3%83%8f%e3%83%bc%e3%83%89%e3%83%8d%e3%82%b9%e3%83%bb%e3%83%a6%e3%83%bc%e3%82%b8%e3%83%b3%e3%82%b0%e3%83%bb%e3%82%a2%e3%83%bb%e3%83%88/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=high-temperature-scratch-hardness-using-a-tribometer https://nanovea.com/ja/%e9%ab%98%e6%b8%a9%e3%82%b9%e3%82%af%e3%83%a9%e3%83%83%e3%83%81%e3%83%8f%e3%83%bc%e3%83%89%e3%83%8d%e3%82%b9%e3%83%bb%e3%83%a6%e3%83%bc%e3%82%b8%e3%83%b3%e3%82%b0%e3%83%bb%e3%82%a2%e3%83%bb%e3%83%88/#respond Thu, 14 Jul 2022 16:56:16 +0000 https://nanovea.com/?p=21189 HIGH TEMPERATURE SCRATCH HARDNESS USING A TRIBOMETER Prepared by DUANJIE, PhD INTRODUCTION Hardness measures the resistance of materials to permanent or plastic deformation. Originally developed by a German mineralogist Friedrich Mohs in 1820, scratch hardness test determines the hardness of a material to scratches and abrasion due to friction from a sharp object1. The Mohs’ scale is a comparative index rather than a linear scale, therefore a more accurate and qualitative scratch hardness measurement was developed as described in ASTM standard G171-032. It measures the average width of the scratch created by a diamond stylus and calculates the scratch hardness number (HSP). IMPORTANCE OF SCRATCH HARDNESS MEASUREMENT AT HIGH TEMPERATURES […]

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トライボメーターによる高温スクラッチ硬度

トライボメータによる

作成者

DUANJIE, PhD

はじめに

硬度は、材料の永久変形や塑性変形に対する抵抗力を測定するものである。1820年にドイツの鉱物学者フリードリヒ・モースによって開発された硬さ試験で、鋭利な物体との摩擦による傷や摩耗に対する材料の硬さを測定する。1.モース硬度はリニアスケールではなく比較指数であるため、より正確で定性的なスクラッチ硬度測定がASTM規格G171-03に記載されているように開発されました。2.ダイヤモンドの触針でできた傷の平均幅を測定し、傷の硬さ（HSP）を算出するものです。

高温下でのスクラッチ硬度測定の重要性

材料は、サービス要件に基づいて選択されます。大きな温度変化や温度勾配を伴う用途では、高温での材料の機械的特性を調査し、機械的限界を十分に認識することが重要です。材料、特にポリマーは通常、高温になると軟化します。多くの機械的故障は、高温でのみ起こるクリープ変形や熱疲労によって引き起こされます。したがって、高温用途の材料を適切に選択するために、高温での硬度を測定する信頼性の高い技術が必要とされています。

測定目的

この研究では、NANOVEA T50 トライボメーターを使用して、室温から 300℃ までのさまざまな温度でテフロン サンプルの引っかき硬度を測定します。 NANOVEA は、高温での引っかき硬度測定を実行できる機能を備えています。 トライボメータ 高温用途の材料の摩擦学的および機械的評価のための多用途システムです。

ナノビア

T50

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試験条件

NANOVEA T50 Free Weight Standard Tribometerを使用して、室温（RT）から300℃の温度範囲でテフロンサンプルの引っかき硬度試験を実施しました。テフロンの融点は326.8°Cです。先端角120°、先端半径200μmの円錐型ダイヤモンドスタイラスを使用しました。テフロン試料は、回転式試料ステージにステージ中心から10 mmの距離で固定した。試料をオーブンで加熱し、常温、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃の温度で試験した。

テストパラメーター

テストパラメーター

ノーマルフォース 2 N
滑りスピード 1mm/s
滑り距離 8mm/temp
大気 空気
温度 RT、50°C、100°C、150°C、200°C、250°C、300°C

結果・考察

図1には、異なる高温でのスクラッチ硬度を比較するために、異なる温度でのテフロンサンプルのスクラッチトラックプロファイルが示されています。スタイラスが2Nの一定荷重で移動しながらテフロンサンプルに突入し、スクラッチトラック内の材料を横に押し出し変形させることで、スクラッチトラック端に材料の山が形成されます。

図2に示すように、スクラッチトラックを光学顕微鏡で観察した。顕微鏡で測定したスクラッチ痕の幅と、計算で求めたスクラッチ硬度（HSP）を図3にまとめて比較しました。 顕微鏡で測定したスクラッチ痕の幅は、NANOVEAプロファイラーで測定した幅と一致し、テフロンサンプルは高温でより広いスクラッチ幅を示しています。温度が常温から300℃に上昇すると、スクラッチトラックの幅は281μmから539μmに増加し、HSPは65MPaから18MPaに減少しています。

NANOVEA T50トライボメータは、高温下でのスクラッチ硬度を高精度かつ高再現性で測定することができます。他の硬度測定とは異なるソリューションを提供し、ナノビアトライボメータを高温トライボメカニックの総合評価システムとしてより完成度の高いものにしています。

図1: 異なる温度でのスクラッチ硬度試験後のスクラッチトラックプロファイル。

図2: 異なる温度で測定した後の顕微鏡下でのスクラッチ痕。

図3: スクラッチトラック幅とスクラッチ硬度の温度に対する変化。

まとめ

この研究では、ASTM G171-03に準拠した高温でのナノビアトライボメータによるスクラッチ硬度測定方法を紹介します。一定荷重でのスクラッチ硬度測定は、トライボメータを用いた材料の硬度比較のための代替的な簡易ソリューションとなります。高温でのスクラッチ硬さ測定が可能なナノビアトライボメータは、材料の高温トライボメカニカル特性の評価に理想的なツールです。

ナノビアトライボメータは、ISOおよびASTMに準拠した回転モードとリニアモードによる精密で再現性の高い摩耗・摩擦試験を提供し、オプションで高温摩耗、潤滑、トライボコロージョンを一つの統合済みシステムとして利用することも可能です。オプションの3D非接触プロファイラを使用すると、粗さなどの表面測定に加えて、摩耗痕の高解像度3Dイメージングを行うことができます。

1 Wredenberg, Fredrik; PL Larsson (2009).「金属と高分子のスクラッチ試験。Experiments and numerics".Wear 266 (1-2):76
2 ASTM G171-03 (2009), "Standard Test Method for Scratch Hardness of Materials Using Diamond Stylus" ダイヤモンドスタイラスを用いた材料のスクラッチ硬度に関する標準試験方法。

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]]> 材料は、サービス要件に基づいて選択されます。大きな温度変化や温度勾配を伴う用途では、高温での材料の機械的特性を調査し、機械的限界を十分に認識することが重要です。材料、特にポリマーは通常、高温になると軟化します。多くの機械的故障は、高温でのみ起こるクリープ変形や熱疲労によって引き起こされます。したがって、高温用途の材料を適切に選択するために、信頼性の高い高温スクラッチ硬さ測定技術が必要とされています。

トライボメータによる高温スクラッチ硬度測定

 

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]]> この研究では、ナノベー トライボメータ は、さまざまな金属の引っかき硬度を測定するために使用されます。その
高精度、高再現性のスクラッチ硬さ測定が可能です。
ナノベーストライボメータは、トライボロジーとメカニカルな評価のための、より完全なシステムです。

トライボメータによるスクラッチ硬度測定

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]]> 3種類のガラス（レギュラーガラス、Galaxy S3ガラス、サファイアコーティングガラス）の摩耗挙動を制御・モニターしながら、ナノベ トライボメータ を搭載したAE検出器を開発した。本研究では，摩耗時のAE検出の応用と，摩擦係数（COF）の推移との相関を示したい。

アコースティックエミッションモニタリング付き摩耗試験用ガラス

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