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AR カテゴリープロフィロメトリー｜テクスチャーとグレイン
表面処理銅線の耐摩耗性とスクラッチ性の評価
銅線の摩耗・傷評価の重要性
銅は、電磁石や電信機の発明以来、電気配線に使用されてきた長い歴史があります。銅線は、耐食性、はんだ付け性、150℃までの高温での特性から、パネル、メーター、コンピューター、事務機、家電製品など、幅広い電子機器に使用されています。採掘される銅の約半分は、電線・ケーブルの導体製造に使用されています。
銅線の表面品質は、アプリケーションの性能と寿命にとって非常に重要です。ワイヤの微細な欠陥は、過度の摩耗、亀裂の発生と伝播、導電性の低下、不十分なはんだ付け性などにつながる可能性があります。銅線の適切な表面処理は伸線時に発生する表面欠陥を取り除き、耐腐食性、耐傷性、耐摩耗性を向上させます。銅線を使った多くの航空宇宙用途では、予期せぬ機器の故障を防ぐため、その挙動を制御する必要がありま す。銅線表面の耐摩耗性や耐傷性を正しく評価するためには、定量的で信頼性の高い測定が必要です。
測定目的
このアプリケーションでは、異なる銅線の表面処理を制御した摩耗プロセスをシミュレートしています。 スクラッチテスト 処理された表面層に破損を引き起こすのに必要な荷重を測定します。この研究では Nanovea を紹介します トライボメータ と メカニカルテスター 電線の評価・品質管理に最適なツールです。
試験方法と手順
銅線 (ワイヤ A およびワイヤ B) の 2 つの異なる表面処理の摩擦係数 (COF) と耐摩耗性は、線形往復摩耗モジュールを使用する Nanovea トライボメータによって評価されました。 Al₂O₃ ボール (直径 6 mm) が、この用途で使用される相手材です。 Nanovea の摩耗痕跡を調査しました。 3D非接触表面形状計。テストパラメータを表 1 にまとめます。
本研究では、カウンター材料として滑らかなAl₂O₃球を例として使用した。形状や表面仕上げが異なる任意の固体材料は、実際の適用状況をシミュレートするために、カスタムフィクスチャを使用して適用することができます。
ロックウェルCダイヤモンドスタイラス（半径100μm）を装備したナノベアーの機械式試験機で、マイクロスクラッチモードを使ってコーティングワイヤの順荷重スクラッチ試験を実施しました。スクラッチ試験のパラメータとチップの形状を表2に示す。
結果および考察
銅線の磨耗。
図 2 は，摩耗試験中の銅線の COF の変化を示している。A線は摩耗試験中、COFが〜0.4と安定しているのに対し、B線は最初の100回転でCOFが〜0.35となり、徐々に〜0.4まで増加した。
図3は、試験後の銅線の摩耗痕を比較したものです。ナノベアの3D非接触プロフィロメータは、摩耗痕の詳細な形態について優れた分析を提供しました。摩耗のメカニズムを根本的に理解することで、摩耗痕の体積を直接かつ正確に把握することができます。ワイヤーBの表面は、600回転の摩耗試験後に摩耗痕が顕著に損傷しています。プロフィロメーターの3D表示では、ワイヤーBの表面処理層が完全に除去され、摩耗プロセスが大幅に加速されたことが分かります。このため、ワイヤーBの銅基板が露出している部分には、平坦な摩耗痕が残っています。この結果、ワイヤBを使用する電気機器の寿命が著しく短くなる可能性があります。一方、ワイヤーAは比較的摩耗が少なく、浅い摩耗痕が残っています。また，ワイヤAの表面処理層は，ワイヤBの表面処理層のように同じ条件下で剥離することはなかった。
銅線表面の傷つきにくさ。
図4は、試験後のワイヤのスクラッチ痕を示したものである。ワイヤーAの保護層は非常に優れた耐傷性を示し、〜12.6Nの荷重で剥離した。これに対し、ワイヤBの保護層は荷重～1.0Nで剥離した。このようにワイヤの耐傷性に大きな差があることから、ワイヤAは耐摩耗性が大幅に向上していることがわかる。図5に示すように、スクラッチ試験中の法線力、COF、深さの変化から、試験中の皮膜破壊についてより深く理解することができる。
結論
この対照研究では、表面処理された銅線の耐摩耗性を定量的に評価するナノベア社のトライボメータと、銅線の耐傷性を確実に評価するナノベア社のメカニカルテスターを紹介しました。ワイヤの表面処理は、その寿命期間中のトライボメカニカル特性に重要な役割を果たします。ワイヤーAの適切な表面処理により、耐摩耗性と耐傷性が大幅に向上し、過酷な環境下での電線の性能と寿命に重要な役割を果たしました。
ナノベアのトライボメータは、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・摩擦試験と、オプションの高温摩耗、潤滑、トライボ腐食モジュールを1つの統合済みシステムで利用することができます。ナノベアの比類なき製品群は、薄型・厚型、軟質・硬質コーティング、フィルム、基材のあらゆるトライボロジー特性を測定するための理想的なソリューションです。
3次元形状測定による塗料オレンジピールの質感解析
3次元形状測定による塗料オレンジピールの質感解析
はじめに
基材の表面構造の大きさと頻度は、光沢塗装の品質に影響を与えます。塗料のオレンジピールテクスチャーは、その外観から名付けられたもので、基材の影響と塗料の塗布技術から発生することがあります。テクスチャーの問題は、一般的に、波長、およびそれらが光沢コーティングに与える視覚的効果によって定量化されます。小さなテクスチャは光沢の低下を招き、大きなテクスチャは塗膜表面に目に見える波紋を生じさせる。これらのテクスチャーの発生と基材や技術との関係を理解することは、品質管理上非常に重要である。
質感測定におけるプロフィロメトリの重要性
光沢テクスチャーの測定に使用される従来の2D測定器とは異なり、3D非接触測定は、表面特性を理解するために使用される3D画像を迅速に提供し、関心のある領域を迅速に調査する機能を追加します。スピードと3Dレビューがなければ、品質管理環境は、表面全体の予測可能性がほとんどない2D情報だけに頼ることになります。3Dでテクスチャーを理解することで、処理と管理手段を最適に選択することができます。このようなパラメーターの品質管理は、定量的で再現性が高く、信頼性の高い検査に大きく依存しています。ナノベア3D非接触 プロフィロメーター ナノベア・プロフィロメーターは、クロマティック共焦点技術を利用し、高速測定時に見られる急峻な角度を測定するユニークな機能を備えています。ナノベア・プロフィロメーターは、プローブの接触、表面のばらつき、角度、反射率によって、他の技術では信頼性の高いデータが得られない場合でも、成功します。
測定目的
このアプリケーションでは、Nanovea HS2000Lが光沢塗料のオレンジピールテクスチャを測定しています。3次元表面スキャンから自動的に算出される表面パラメータは無数にあります。ここでは、スキャンした3次元表面について、塗料のオレンジピールテクスチャの特徴を数値化し、解析しています。
結果および考察
Nanovea HS2000Lは、オレンジピールペイントの等方性と高さパラメータを定量化しました。オレンジピールのテクスチャは、94.4%の等方性でランダムパターン方向を定量化しました。高さパラメータは、24.84μmの高低差のあるテクスチャを定量化しました。
図4の支持率曲線は、深度分布をグラフ化したものである。これはソフトウェア内のインタラクティブな機能で、様々な深さでの分布とパーセンテージを見ることができます。図5の抽出されたプロファイルは、オレンジピールテクスチャの有用な粗さ値を示しています。144ミクロンの閾値以上のピーク抽出は、オレンジの皮の質感を示しています。これらのパラメータは、関心のある他の領域やパラメータに簡単に調整することができます。
結論
このアプリケーションでは、Nanovea HS2000L 3D非接触プロフィロメーターが、光沢塗装のオレンジピールテクスチャのトポグラフィーとナノメータ詳細の両方を正確に特性評価します。3D表面測定から関心のある領域をすばやく特定し、多くの有用な測定値（寸法、粗さ仕上げテクスチャ、形状フォームトポグラフィー、平坦度反り平面度、ボリューム面積、ステップハイトなど）で分析します。素早く選択された2D断面図は、光沢テクスチャに関する表面測定リソースの完全なセットを提供します。AFMモジュールを使用することで、特殊な領域の分析も可能です。ナノベアーの3Dプロフィロメーターの速度は、<1 mm/sから500 mm/sまであり、研究アプリケーションから高速検査のニーズまで対応できます。ナノベアーの3Dプロフィロメーターは、お客様のアプリケーションに適した幅広い構成があります。
非接触式プロフィロメータによるペニーの3次元表面解析
コインの非接触形状測定の重要性
通貨は商品やサービスと交換されるため、現代社会では高く評価されています。硬貨や紙幣の通貨は多くの人の手に渡ります。物理的な通貨の継続的な転送により、表面の変形が生じます。ナノベアの3D プロフィロメーター 異なる年に鋳造されたコインの地形をスキャンして、表面の違いを調査します。
コインの特徴は、一般的なオブジェクトであるため、一般の人々にとって容易に認識できます。 Nanovea の高度な表面解析ソフトウェアである Mountains 3D の強みを紹介するには、1 ペニーが最適です。当社の 3D 表面形状計で収集された表面データにより、表面の減算と 2D 輪郭抽出による複雑な形状の高度な分析が可能になります。制御されたマスク、スタンプ、または金型を使用した表面減算により製造プロセスの品質を比較し、輪郭抽出により寸法解析により公差を特定します。 Nanovea の 3D プロフィロメーターと Mountains 3D ソフトウェアは、ペニー硬貨のような一見単純な物体のサブミクロンの地形を調査します。
測定目的
Nanovea社の高速ラインセンサーを使用して、5枚のペニーの上面全体をスキャンしました。各ペニーの内側と外側の半径は、Mountains Advanced Analysis Softwareを使用して測定されました。各ペニー表面から関心領域の抽出と表面の直接減算を行い、表面の変形を定量化しました。
結果および考察
3Dサーフェス
Nanovea HS2000 プロフィロメーターは、1円玉の表面を取得するために、10um x 10um のステップサイズで 20mm x 20mm の領域を 400 万点スキャンするのにわずか 24 秒しかかかりませんでした。以下は、スキャンのハイトマップと3Dビジュアライゼーションです。3D表示では、目では見えない細かな部分まで高速度センサーが拾っていることが分かります。1円玉の表面には、たくさんの小さな傷が見えます。3Dビューで見たコインの質感と粗さを調査。
次元解析
ペニーの輪郭を抽出し，寸法解析を行った結果，エッジの内径と外径が判明した。外側の半径は平均9.500mm±0.024、内側の半径は平均8.960mm±0.032となりました。Mountains 3Dは、2Dおよび3Dデータソースに対して、距離測定、ステップ高、平面性、角度計算などの寸法解析を行うことができます。
サーフェスサブトラクション
図5は、サーフェスサブトラクション解析の対象領域を示したものである。2007年の1円玉を基準面として、4つの古い1円玉の表面を分析した。2007年版の表面から減算することで、穴や峰のあるペニー間の差がわかる。表面体積の差は、穴や峰の体積を足したものである。RMS誤差は、ペニー表面同士がどの程度一致しているかを示すものである。
結論
Nanovea社のHigh-Speed HS2000Lは、異なる年に鋳造された5枚の硬貨をスキャンしました。3DソフトウェアMountainsは、輪郭抽出、寸法分析、表面減算を用いて各コインの表面を比較しました。この分析では、表面の特徴の違いを直接比較しながら、硬貨の内側と外側の半径を明確に定義しています。ナノメートルレベルの分解能であらゆる表面を測定できるナノベアの3Dプロフィロメーターと、マウンテンズの3D解析機能を組み合わせれば、研究および品質管理への応用は無限に広がります。
さて、次はアプリケーションについてです。
デニムの耐摩耗性の比較
はじめに
ファブリックの形態と機能は、その品質と耐久性によって決まります。生地は日々使用されることにより、毛羽立ち、毛玉、変色などの磨耗や劣化が生じます。衣料品に使用される生地の品質が悪いと、消費者の不満やブランド毀損につながることが多い。
繊維の機械的特性を定量化しようとすると、多くの課題が生じます。糸の構造、さらには生産された工場によって、試験結果の再現性が低くなることがあります。そのため、異なる試験所での試験結果を比較することは困難です。繊維の摩耗性能の測定は、繊維生産チェーンのメーカー、流通業者、小売業者にとって非常に重要です。十分に管理され、再現性のある耐摩耗性測定は、布地の信頼できる品質管理を保証するために極めて重要です。
クリックすると、アプリケーションノートの全文をご覧いただけます。
カキ殻の高速特性評価
複雑な形状の大型サンプルは、サンプルの準備、サイズ、鋭角、湾曲のために作業が困難な場合があります。この研究では、Nanovea HS2000 ラインセンサが複雑な形状の大きな生体試料をスキャンできることを実証するために、カキ殻をスキャンします。この研究では生物学的なサンプルを使用しましたが、同じコンセプトは他のサンプルにも適用できます。
フローリングの表面仕上げ検査
木材仕上げのプロファイリングの重要性
様々な産業において、木材仕上げの目的は、化学的、機械的、生物学的などの様々な種類のダメージから木の表面を保護すること、および/または特定の視覚的美観を提供することです。メーカーやバイヤーにとって、木材仕上げの表面特性を定量化することは、木材の品質管理や仕上げ工程の最適化にとって不可欠なことです。このアプリケーションでは、Nanovea 3D 非接触型プロフィロメータを使用して定量化できるさまざまな表面特性について説明します。
木製の表面に存在する粗さと質感の量を定量化することは、その用途の要件を満たすことができることを確認するために知ることが不可欠となる場合があります。定量的で再現性のある信頼性の高い表面検査方法に基づいて仕上げ工程を洗練させたり、木の表面の品質をチェックすることで、メーカーは管理された表面処理を行うことができ、バイヤーはニーズに合わせて木の材料を検査し選択することができるようになります。
測定目的
この研究では、高速 Nanovea HS2000 プロフィロメーター 非接触プロファイリング ライン センサーを備えた 3 つのフローリング サンプルの表面仕上げを測定し、比較するために使用されました。アンティーク バーチ ハードウッド、コートシップ グレー オーク、サントス マホガニーのフローリングです。 3 種類の表面積とスキャンの包括的な詳細分析を測定する際に、速度と精度の両方を実現する Nanovea 非接触式表面形状計の機能を紹介します。
試験方法と手順
結果および考察
サンプル説明です。コートシップグレーオークとサントスマホガニーフローリングは、ラミネートフローリングタイプのフローリングです。コートシップグレーオークは、光沢を抑えた質感のあるスレートグレーのサンプルで、EIR仕上げです。Santos Mahoganyは、高光沢で濃いワインレッドのサンプルで、仕上げ済みです。Antique Birch Hardwoodは、7層の酸化アルミニウム仕上げで、日常的な磨耗を防止します。
アンティークバーチハードウッド
コートシップ・グレーオーク
サントス・マホガニー
ディスカッション
すべてのサンプルのSa値には、明確な違いがあります。最も滑らかだったのはアンティークバーチハードウッドでSaは1.716μm、次いでサントスマホガニーでSaは2.388μm、そしてコートシップグレーオークではSaが11.17μmと大幅に上昇しています。P値とR値も一般的な粗さの値で、表面に沿った特定のプロファイルの粗さを評価するために使用することができます。コートシップグレイオークは、木材の細胞や繊維の方向に沿って亀裂のような特徴に満ちた粗いテクスチャーを有しています。コートシップグレイオークのサンプルは、その表面の質感から、追加の分析が行われました。コートシップグレイオークのサンプルでは、スライスを用いて、より平らで均一な表面からひび割れの深さと体積を分離し、計算しました。
結論
このアプリケーションでは、Nanovea HS2000 高速度プロフィロメータを使用して、木材サンプルの表面仕上げを効果的かつ効率的に検査できることを示しました。表面仕上げの測定は、硬質フローリングの製造業者と消費者の両方にとって、製造プロセスの改善方法や特定の用途に最適な製品を選択する方法を理解する上で重要であることが証明されます。
さて、次はアプリケーションについてです。
ナノベーストライボメータによる木材の摩耗試験
ウッドフィニッシュの磨耗とCOFを比較することの重要性
木材は、家、家具、床材などの建築材料として何千年も使用されてきました。自然の美しさと耐久性を兼ね備えており、床材として理想的です。カーペットとは異なり、堅木張りの床は色を長期間保ち、簡単に掃除してメンテナンスできますが、天然素材であるため、ほとんどの木製フローリングは、木材を擦り傷や傷などのさまざまな種類の損傷から保護するために表面仕上げを施す必要があります。時間の経過とともに欠ける。この研究では、Nanovea トライボメータ 3 つの木材仕上げ材の比較性能をよりよく理解するために、摩耗率と摩擦係数 (COF) を測定するために使用されました。
床材に使用される樹種の使用挙動は，しばしばその耐摩耗性に関係する。異なる樹種の個々の細胞および繊維構造の変化は、それらの異なる機械的およびトライボロジー的挙動に寄与している。床材としての木材の実際の使用試験は、高価で再現が困難であり、長時間の試験時間が必要である。その結果、信頼性が高く、再現性があり、直感的に行える簡単な摩耗試験を開発することが貴重となる。
測定目的
本研究では、木材のトライボロジー特性を制御・監視しながら評価するナノベーストライボメーターの能力を示すため、3種類の木材の摩耗挙動をシミュレーションして比較しました。
ディスカッション
サンプルの説明Antique Birch Hardwoodは、7層の酸化アルミニウム仕上げで、日常的な磨耗や損傷を防ぎます。コートシップグレイオーク、サントスマホガニーは、表面仕上げと光沢が異なるラミネートフローリングです。コートシップグレーオークは、スレートグレー色、EIR仕上げ、光沢は控えめです。一方、サントスマホガニーは、濃いワインレッド色で、仕上げ済み、高光沢のため、表面の傷や欠陥がより簡単に隠せます。
図1に，3種類のフローリングサンプルの摩耗試験におけるCOFの推移をプロットした。アンティークバーチハードウッド、コートシップグレーオーク、サントスマホガニーの各サンプルは、それぞれ異なるCOFの挙動を示しています。
上のグラフから、アンティークバーチハードウッドは、試験中ずっと安定したCOFを示した唯一のサンプルであることがわかります。コートシップグレーオークのCOFが急激に増加し、その後徐々に減少しているのは、試料の表面粗さがCOFの挙動に大きく寄与していることを示していると思われます。試料の摩耗が進むにつれて、表面の粗さが減少し、より均質になったため、機械的な摩耗によって試料表面が滑らかになり、COFが減少したことが説明できます。サントスマホガニーのCOFは，試験開始当初は滑らかな漸増傾向を示し，その後，急激な漸減傾向へと移行しました。これは、ラミネートコーティングが摩耗し始めると、スチールボール（カウンター材）が木材基材と接触し、より速く乱れた方法で摩耗し、試験終盤にノイズの多いCOF挙動を引き起こしたことを示していると思われます。
アンティークバーチハードウッド。
コートシップ・グレーオーク
サントス・マホガニー
表2は、摩耗試験後のすべてのフローリングサンプルについて、摩耗痕のスキャンと解析の結果をまとめたものです。各サンプルの詳細情報と画像は、図2～7で見ることができます。3つのサンプルの摩耗率の比較から、サントス・マホガニーは他の2つのサンプルよりも機械的摩耗に対する耐性が低いことが証明されたと推察されます。アンティーク・バーチ・ハードウッドとコートシップ・グレイ・オークは、試験中の摩耗挙動は大きく異なるものの、摩耗率は非常によく似ています。アンティークバーチハードウッドは緩やかで均一な摩耗傾向を示し、コートシップグレイオークは既存の表面模様と仕上げにより、浅く穴のあいた摩耗痕を示しました。
結論
本研究では、アンティーク・バーチ・ハードウッド、コートシップ・グレイ・オーク、サントス・マホガニーの3種類の木材の摩擦係数と耐摩耗性を、制御・監視しながら評価するナノベイトライボメーターの能力を紹介しました。アンティークバーチハードウッドの優れた機械的特性は、優れた耐摩耗性につながっています。木材表面の質感と均質性は、摩耗挙動に重要な役割を果たします。コートシップグレイオークの表面には、細胞繊維の間に隙間や亀裂があり、これが摩耗の起点となり伝播する弱点になる可能性があります。
さて、次はアプリケーションについてです。
3次元非接触形状測定機Jr25のポータビリティとフレキシビリティ
サンプルの表面を理解し定量化することは、品質管理や研究を含む多くのアプリケーションにとって重要です。表面を研究するには、サンプルをスキャンして画像化するために表面形状計がよく使用されます。従来の形状測定装置の大きな問題は、従来とは異なるサンプルに対応できないことです。従来とは異なるサンプルの測定では、サンプルのサイズ、形状、サンプルを移動できないこと、またはその他の不便なサンプル前処理により、困難が発生する可能性があります。 Nanoveaのポータブル 3D非接触表面形状計JR シリーズは、さまざまな角度からサンプル表面をスキャンする機能とその携帯性により、これらの問題のほとんどを解決できます。
トライボメータによる繊維の磨耗測定
織物の耐摩耗性の測定は非常に困難である。繊維の機械的特性、糸の構造、布地の織り方など、多くの要因が試験中に影響を及ぼします。このため、試験結果の再現性が低く、異なる試験所から報告された値を比較することが困難な場合があります。繊維の摩耗性能は、繊維生産チェーンの製造業者、流通業者、および小売業者にとって非常に重要です。十分に管理された定量的かつ再現可能な トライボメータ 織物製造の品質管理を確実に行うために、耐摩耗性測定は非常に重要である。
3次元形状測定法を用いた繊維の風合い計測
織物の質感、一貫性、パターンを理解することで、加工や制御手段を最適に選択することができます。従来の触針式プロフィロメーターは、測定面を接触してスライドさせることでコーティングの表面形状を決定するため、柔らかい布地を変形させ、不正確な測定を誘発する可能性があります。ナノベアーの3D非接触式 プロフィロメーター クロマティックコンフォーカル技術により、繊維の表面特性を総合的に解析し、信頼性の高い製品検査と品質管理に最適なツールです。
