High Temperature Mechanical Testing Application Notes - NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing https://nanovea.com/ko/카테고리/애플리케이션-참고-사항/기계-테스트/고온-기계-테스트/ 재료 연구 및 품질 관리를 위한 계측 기기 Thu, 22 May 2025 19:11:09 +0000 ko-KR 매시간 1 https://wordpress.org/?v=6.8.5 https://nanovea.com/wp-content/uploads/2025/02/nanovea-favicon.png High Temperature Mechanical Testing Application Notes - NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing https://nanovea.com/ko/카테고리/애플리케이션-참고-사항/기계-테스트/고온-기계-테스트/ 32 32 트라이보미터를 이용한 고온 스크래치 경도 측정 https://nanovea.com/ko/%ea%b3%a0%ec%98%a8-%ec%8a%a4%ed%81%ac%eb%9e%98%ec%b9%98-%ea%b2%bd%eb%8f%84-%ed%8a%b8%eb%9d%bc%ec%9d%b4%eb%b3%b4%eb%af%b8%ed%84%b0-%ec%82%ac%ec%9a%a9/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=high-temperature-scratch-hardness-using-a-tribometer https://nanovea.com/ko/%ea%b3%a0%ec%98%a8-%ec%8a%a4%ed%81%ac%eb%9e%98%ec%b9%98-%ea%b2%bd%eb%8f%84-%ed%8a%b8%eb%9d%bc%ec%9d%b4%eb%b3%b4%eb%af%b8%ed%84%b0-%ec%82%ac%ec%9a%a9/#respond 2022년 7월 14일 (목) 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’ […]

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고온 스크래치 경도

트라이보미터 사용

작성자

DUANJIE, 박사

소개

경도는 영구적 또는 소성 변형에 대한 재료의 저항력을 측정합니다. 1820년 독일의 광물학자 프리드리히 모스가 처음 개발한 스크래치 경도 테스트는 날카로운 물체와의 마찰로 인한 스크래치 및 마모에 대한 재료의 경도를 결정합니다.1. 모스 척도는 선형 척도가 아닌 비교 지수이므로 ASTM 표준 G171-03에 설명된 대로 보다 정확하고 정성적인 스크래치 경도 측정이 개발되었습니다.2. 다이아몬드 스타일러스로 생성된 스크래치의 평균 너비를 측정하여 스크래치 경도 수치(HSP)를 계산합니다.

고온에서 스크래치 경도 측정의 중요성

재료는 서비스 요구 사항에 따라 선택됩니다. 온도 변화와 열 구배가 큰 응용 분야의 경우 고온에서 재료의 기계적 특성을 조사하여 기계적 한계를 완전히 파악하는 것이 중요합니다. 재료, 특히 폴리머는 일반적으로 고온에서 부드러워집니다. 많은 기계적 고장은 높은 온도에서만 발생하는 크리프 변형과 열 피로로 인해 발생합니다. 따라서 고온 응용 분야에 적합한 재료를 적절히 선택하려면 고온에서 경도를 측정할 수 있는 신뢰할 수 있는 기술이 필요합니다.

측정 목표

이 연구에서 NANOVEA T50 마찰계는 실온부터 300°C까지 다양한 온도에서 테프론 샘플의 스크래치 경도를 측정합니다. NANOVEA는 고온 스크래치 경도 측정 기능을 통해 트라이보미터 고온 응용 분야용 재료의 마찰공학 및 기계적 평가를 위한 다목적 시스템입니다.

나노비아

T50

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테스트 조건

나노베아 T50 무중량 표준 트라이보미터를 사용하여 실온(RT)에서 300°C 범위의 온도에서 테프론 시료에 대한 스크래치 경도 테스트를 수행했습니다. 테프론의 녹는점은 326.8°C입니다. 팁 반경 200 µm의 정점 각도 120°의 원추형 다이아몬드 스타일러스를 사용했습니다. 테프론 샘플은 스테이지 중심까지 10mm의 거리를 두고 회전식 샘플 스테이지에 고정되었습니다. 샘플을 오븐으로 가열하고 RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C 및 300°C의 온도에서 테스트했습니다.

테스트 매개변수

고온 스크래치 경도 측정

일반 힘 2 N
슬라이딩 속도 1 mm/s
슬라이딩 거리 온도당 8mm
대기권 Air
온도 RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C.

결과 및 토론

다양한 온도에서 테프론 샘플의 스크래치 트랙 프로파일은 서로 다른 온도에서 스크래치 경도를 비교하기 위해 그림 1에 나와 있습니다. 스크래치 트랙 가장자리에 쌓인 재료는 스타일러스가 2N의 일정한 하중으로 이동하고 테프론 샘플을 쟁기질하면서 스크래치 트랙의 재료를 옆으로 밀고 변형시키면서 형성됩니다.

그림 2와 같이 스크래치 트랙을 광학 현미경으로 검사했습니다. 측정된 스크래치 트랙 폭과 계산된 스크래치 경도 수치(HSP)는 그림 3에 요약되어 비교되어 있습니다. 현미경으로 측정한 스크래치 트랙 폭은 나노베아 프로파일러로 측정한 것과 일치하며, 테프론 샘플은 더 높은 온도에서 더 넓은 스크래치 폭을 나타냅니다. 스크래치 트랙 폭은 온도가 RT에서 300oC로 상승함에 따라 281µm에서 539µm로 증가하며, 그 결과 HSP는 65에서 18MPa로 감소합니다.

고온에서의 스크래치 경도는 나노베아 T50 트라이보미터를 사용하여 높은 정밀도와 반복성으로 측정할 수 있습니다. 이 제품은 다른 경도 측정의 대체 솔루션을 제공하며, 나노베아 트라이보미터를 포괄적인 고온 트라이보 기계 평가를 위한 보다 완벽한 시스템으로 만들어 줍니다.

그림 1: 다양한 온도에서 스크래치 경도 테스트 후 스크래치 트랙 프로파일.

그림 2: 다양한 온도에서 측정한 후 현미경으로 트랙을 스크래치합니다.

그림 3: 온도에 따른 스크래치 트랙 폭과 스크래치 경도의 변화.

결론

이 연구에서는 나노베아 트라이보미터가 ASTM G171-03에 따라 고온에서 스크래치 경도를 측정하는 방법을 소개합니다. 일정한 하중에서의 스크래치 경도 테스트는 트라이보미터를 사용하여 재료의 경도를 비교할 수 있는 간단한 대체 솔루션을 제공합니다. 고온에서 스크래치 경도 측정을 수행할 수 있는 나노베아 트라이보미터는 재료의 고온 트라이보-기계적 특성을 평가하는 데 이상적인 도구입니다.

또한 나노베아 트라이보미터는 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 정밀하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 고온 마모, 윤활 및 트리보 부식 모듈을 사전 통합된 하나의 시스템에서 옵션으로 사용할 수 있습니다. 옵션으로 제공되는 3D 비접촉식 프로파일러는 거칠기와 같은 기타 표면 측정과 더불어 마모 트랙의 고해상도 3D 이미징을 위해 사용할 수 있습니다.

1 프레드릭 브레덴버그; PL 라르손 (2009). "금속 및 폴리머의 스크래치 테스트: 실험 및 수치". 착용 266 (1-2): 76
2 ASTM G171-03(2009), "다이아몬드 스타일러스를 사용한 재료의 스크래치 경도에 대한 표준 시험 방법"

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나노 인덴테이션 DMA를 통한 정밀한 국소 유리 전이

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벌크 시료가 일정한 속도로 균일하게 가열되는 시나리오를 상상해 보십시오. 벌크 재료가 가열되어 녹는점에 가까워지면 강성이 떨어지기 시작합니다. 동일한 목표 힘으로 주기적으로 압입(경도 테스트)을 수행하면 시료가 부드러워지기 때문에 각 압입의 깊이가 지속적으로 증가해야 합니다(그림 1 참조). 이 과정은 시료가 녹기 시작할 때까지 계속됩니다. 이 시점에서 압흔당 깊이가 크게 증가하는 것을 관찰할 수 있습니다. 이 개념을 사용하여 고정된 힘 진폭의 동적 진동을 사용하고 변위를 측정하여 재료의 상 변화를 관찰할 수 있습니다(동적 기계 분석(DMA)).   정밀한 로컬라이즈드 유리 전환에 대해 읽어보세요!

나노 인덴테이션을 이용한 스트레스 이완 측정

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]]> ASTM D7187에 따르면 페인트의 긁힘과 마모에 대한 저항성은 최종 사용에서 매우 중요한 역할을 합니다. 긁힘에 취약한 자동차 페인트는 유지 관리와 수리가 어렵고 비용이 많이 듭니다. 프라이머, 베이스코트, 클리어코트의 다양한 코팅 아키텍처는 최상의 스크래치/마모 저항성을 달성하기 위해 개발되었습니다. 나노 스크래치 테스트 는 ASTM D7187에 기술된 페인트 코팅의 스크래치/마모 거동의 기계적인 측면을 측정하기 위한 표준 시험 방법으로 개발되었습니다.. 스크래치 테스트 중 다양한 하중에서 탄성 변형, 소성 변형 및 파단과 같은 다양한 기본 변형 메커니즘이 발생합니다. 이 테스트를 통해 페인트 코팅의 내소성 및 내파괴성을 정량적으로 평가할 수 있습니다.

나노 스크래칭을 이용한 ASTM D7187 온도 효과

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]]> 높은 온도에서 열은 테플론의 경도, 점탄성과 같은 기계적 특성을 변화시켜 기계적 고장을 초래할 수 있습니다. 고온 응용을 위한 후보 재료를 정량적으로 평가하려면 고분자 재료의 열-기계적 거동을 신뢰할 수 있는 측정이 필요합니다. 그만큼 나노모듈 나노베아의 기계 테스터 고정밀 피에조로 하중을 가하고 힘과 변위의 변화를 측정하여 경도, 영률 및 크리프를 연구합니다. 고급 오븐은 나노압입 테스트 전반에 걸쳐 압입 팁과 샘플 표면 주위에 균일한 온도를 생성하여 열 드리프트의 영향을 최소화합니다.

나노 인덴테이션을 이용한 고온에서의 테프론 기계적 특성

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]]> 솔더 조인트는 온도가 0.6을 초과하면 열 및/또는 외부 응력을 받습니다. Tm 어디 Tm 는 켈빈 단위로 표시된 재료의 융점입니다. 고온에서 납땜의 크리프 거동은 납땜 상호 연결의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다..  결과적으로, 다양한 온도에서 솔더에 대한 신뢰할 수 있고 정량적인 열역학적 분석이 필요합니다. 그만큼 나노모듈 나노베아의 기계 테스터 고정밀 피에조로 하중을 가하고 힘과 변위의 변화를 직접 측정합니다. 고급 가열 오븐은 팁과 샘플 표면에 균일한 온도를 제공하여 측정 정확도를 보장하고 열 드리프트의 영향을 최소화합니다.

나노 인덴테이션을 이용한 솔더의 열역학적 분석

 

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]]> 재료는 서비스 요구 사항에 따라 선택됩니다. 온도 변화와 열 구배가 큰 응용 분야의 경우 고온에서 재료의 기계적 특성을 조사하여 기계적 한계를 완전히 파악하는 것이 중요합니다. 재료, 특히 폴리머는 일반적으로 고온에서 부드러워집니다. 많은 기계적 고장은 높은 온도에서만 발생하는 크리프 변형과 열 피로로 인해 발생합니다. 따라서 고온 응용 분야에 적합한 재료를 적절히 선택하기 위해서는 고온 스크래치 경도를 측정하는 신뢰할 수 있는 기술이 필요합니다.

트라이보미터를 이용한 고온 스크래치 경도 측정

 

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