애플리케이션 노트 | 연마재 표면 분석
3D 프로파일로메트리를 이용한 사포의 표면 거칠기 및 연마 입자 직경 분석
다섯 가지 입도에서 표면 거칠기와 연마 입자 크기를 정량화
연구 및 실험
Frank Liu
디자인 및 편집
Andrew Shore
서론
사포는 연마재로 흔히 쓰이는 시판 제품입니다. 주로 연마 특성을 이용해 코팅을 제거하거나 표면을 연마하는 데 사용됩니다. 연마 특성은 입도로 분류되며, 입도마다 얻어지는 표면의 매끄러움이나 거칠기가 다릅니다. 원하는 연마 성능을 얻으려면 사포 제조사는 연마 입자가 정해진 크기를 갖고 편차가 작다는 것을 보장해야 합니다. 사포의 품질을 정량화하기 위해 NANOVEA의 비접촉 3D 프로파일로미터로 시료 영역의 산술 평균 높이(Sa)와 평균 입자 직경을 구할 수 있습니다.
사포 품질 관리에 비접촉 3D 광학 프로파일로미터가 중요한 이유
사포를 사용할 때 일정한 표면 마감을 얻으려면 연마 입자와 연마되는 표면 사이의 상호작용이 균일해야 합니다. 이를 정량화하기 위해 NANOVEA의 비접촉 3D 광학 프로파일로미터로 사포 표면을 관찰하면 입자의 크기, 높이, 간격의 편차를 확인할 수 있습니다.
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측정 목적
이 연구에서는 다섯 가지 입도(120방, 180방, 320방, 800방, 2000방)의 사포를 NANOVEA ST400 비접촉 3D 광학 프로파일로미터로 스캔합니다. 스캔 데이터에서 Sa를 구하고, 모티프 분석으로 입자의 등가 직경을 계산합니다.
결과 및 고찰
예상대로 입도가 높아질수록 사포의 표면 거칠기(Sa)와 입자 크기는 감소했습니다. Sa는 42.37 µm에서 3.639 µm, 입자 크기는 127 ± 48.7에서 21.27 ± 8.35 범위였습니다. 입자가 크고 높이 편차가 클수록, 입자가 작고 높이 편차가 작은 경우보다 표면에 더 강한 연마 작용을 일으킵니다.
| 높이 파라미터(µm, Ssk와 Sku는 무차원) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 입도 | Sa | Sz | Sv | Sp | Sq | Ssk | Sku |
| 120 | 42.37 | 527.2 | 235.7 | 291.5 | 59.45 | 0.314 | 4.397 |
| 180 | 27.28 | 350.4 | 174.7 | 175.8 | 37.83 | 0.2653 | 4.734 |
| 320 | 17.92 | 325.5 | 138.1 | 187.3 | 24.6 | 0.2388 | 5.008 |
| 800 | 6.273 | 119.4 | 45.35 | 74.05 | 8.492 | 0.6921 | 5.516 |
| 2000 | 3.639 | 62.04 | 17.89 | 44.15 | 4.659 | 0.5882 | 4.454 |
표 1: 사포 입도와 높이 파라미터 비교
| 입도 | 입자 등가 직경(µm) | 모티프 수 |
|---|---|---|
| 120 | 127.0 ± 48.7 | 35 |
| 180 | 105.6 ± 35.43 | 47 |
| 320 | 67.18 ± 22.62 | 67 |
| 800 | 28.16 ± 8.58 | 199 |
| 2000 | 21.27 ± 8.35 | 384 |
표 2: 사포 입도와 입자 직경 비교
사포의 2D 및 3D 보기
다음은 사포 시료의 의사 색상(false color) 보기와 3D 보기입니다. 형상과 굴곡도를 제거하기 위해 0.8 mm 가우시안 필터를 사용했습니다.
그림 1: 120방: 의사 색상 보기와 3D 보기
그림 2: 180방: 의사 색상 보기와 3D 보기
그림 3: 320방: 의사 색상 보기와 3D 보기
그림 4: 800방: 의사 색상 보기와 3D 보기
그림 5: 2000방: 의사 색상 보기와 3D 보기
모티프 분석
표면의 입자를 정확하게 찾기 위해 높이 스케일의 임계값을 다시 설정해 사포의 최상층만 표시했습니다. 그다음 모티프 분석을 수행해 피크를 검출했습니다.
그림 6: 120방, 180방, 320방, 800방, 2000방 사포의 모티프 분석
결론
마이크로·나노 수준의 형상을 가진 표면을 정밀하게 스캔할 수 있는 NANOVEA의 비접촉 3D 광학 프로파일로미터로 다양한 입도의 사포 표면 특성을 조사했습니다.
고급 소프트웨어로 3D 스캔을 분석해 각 사포 시료의 표면 높이 파라미터와 입자의 등가 직경을 구했습니다. 예상대로 입도가 높아질수록 표면 거칠기(Sa)와 입자 크기가 감소하는 것이 확인되었습니다.
사포의 표면 거칠기와 입도 분석에 관한 자주 묻는 질문
사포의 표면을 왜 측정하나요?
원하는 연마 성능을 얻으려면 사포 제조사는 연마 입자가 정해진 크기를 갖고 편차가 작다는 것을 보장해야 합니다. 비접촉 3D 프로파일로미터는 입자의 크기, 높이, 간격의 편차를 보여 주며, 이 편차가 사포가 연마면에 얼마나 균일하게 작용하는지를 좌우합니다.
3D 스캔에서 연마 입자의 크기는 어떻게 측정하나요?
높이 스케일의 임계값을 다시 설정해 사포의 최상층만 표시한 다음, 모티프 분석으로 피크를 검출하고 등가 직경을 계산합니다. 120방에서는 35개의 모티프로부터 127.0 ± 48.7 µm의 등가 직경을 얻었습니다.
입도에 따라 표면 거칠기와 입자 크기는 어떻게 달라지나요?
둘 다 입도 번호가 커질수록 작아집니다. 120방, 180방, 320방, 800방, 2000방에서 Sa는 42.37 µm에서 3.639 µm로, 입자의 등가 직경은 127.0 ± 48.7 µm에서 21.27 ± 8.35 µm로 감소했습니다.
입자 크기는 연마 작용에 어떤 영향을 주나요?
입자가 크고 높이 편차가 클수록, 입자가 작고 높이 편차가 작은 경우보다 표면에 더 강한 연마 작용을 일으킵니다.
사포 표면은 어떤 거칠기 파라미터로 나타내나요?
ISO 25178 높이 파라미터 Sa, Sq, Sz, Sp, Sv와 왜도 Ssk, 첨도 Sku입니다. 분석 전에 0.8 mm 가우시안 필터로 형상과 굴곡도를 제거했습니다.
사포 측정에는 어떤 NANOVEA 장비를 사용했나요?
NANOVEA ST400 비접촉 3D 광학 프로파일로미터입니다. 마이크로·나노 수준의 형상을 가진 표면을 정밀하게 스캔하며, 높이 파라미터와 모티프 분석을 위한 고급 분석 소프트웨어를 갖추고 있습니다.
