미국/글로벌: +1-949-461-9292
EUROPE: +39-011-3052-794
ko_KR KO
ko_KR KO en_US EN es_MX ES de_DE DE fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT tr_TR TR pl_PL PL ar AR
문의하기

PTFE 코팅 마모 테스트

PTFE 코팅 마모 테스트

트라이보미터 및 기계적 테스터 사용

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

일반적으로 Teflon으로 알려진 PTFE(Polytetrafluoroethylene)는 적용된 하중에 따라 마찰 계수(COF)가 매우 낮고 내마모성이 뛰어난 폴리머입니다. PTFE는 뛰어난 화학적 불활성, 327°C(620°F)의 높은 융점을 나타내며 낮은 온도에서 높은 강도, 인성 및 자기 윤활성을 유지합니다. PTFE 코팅의 뛰어난 내마모성은 자동차, 항공 우주, 의료 및 특히 조리기구와 같은 광범위한 산업 응용 분야에서 매우 인기가 있습니다.

PTFE 코팅의 정량적 평가의 중요성

매우 낮은 마찰 계수(COF), 우수한 내마모성 및 고온에서의 뛰어난 화학적 불활성의 조합으로 인해 PTFE는 들러붙지 않는 팬 코팅에 이상적인 선택입니다. R&D 동안 기계 공정을 더욱 강화하고 품질 관리 공정에서 오작동 방지 및 안전 조치에 대한 최적의 제어를 보장하려면 PTFE 코팅의 마찰 기계적 공정을 양적으로 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 기술을 보유하는 것이 중요합니다. 코팅의 표면 마찰, 마모 및 접착력을 정밀하게 제어하는 것은 의도한 성능을 보장하는 데 필수적입니다.

측정 목표

이 응용 분야에서 NANOVEA 트리보미터를 사용하여 선형 왕복 모드에서 논스틱 팬용 PTFE 코팅의 마모 과정을 시뮬레이션합니다.

나노베아 T50

소형 프리웨이트 트리보미터

자세히 알아보기

또한 NANOVEA Mechanical Tester를 사용하여 PTFE 코팅 접착 실패의 임계 하중을 결정하기 위해 미세 스크래치 접착 테스트를 수행했습니다.

나노베아 PB1000

대형 플랫폼 기계 시험기

자세히 알아보기

테스트 절차

착용 테스트

트라이보미터를 사용한 선형 왕복 마모

마찰 계수(COF) 및 내마모성을 포함한 PTFE 코팅 샘플의 마찰학적 거동은 NANOVEA를 사용하여 평가되었습니다. 트라이보미터 선형 왕복 모드에서. 직경 3mm(등급 100)의 스테인레스 스틸 440 볼 팁을 코팅에 사용했습니다. COF는 PTFE 코팅 마모 테스트 중에 지속적으로 모니터링되었습니다.

 

마모율 K는 K=V/(F×s)=A/(F×n) 공식을 사용하여 계산되었으며, 여기서 V는 마모량을 나타내고, F는 일반 하중, s는 슬라이딩 거리, A는 마모 트랙의 단면적, n은 스트로크 수입니다. 마모 트랙 프로파일은 NANOVEA를 사용하여 평가되었습니다. 광학 프로파일로미터, 마모 트랙 형태는 광학 현미경을 사용하여 검사되었습니다.

마모 테스트 매개변수

로드 30 N
테스트 기간 5 분
슬라이딩 속도 80rpm
트랙의 진폭 8mm
혁명 300
볼 지름 3mm
볼 소재 스테인레스 스틸 440
윤활유 없음
대기권 Air
온도 230C (RT)
습도 43%

테스트 절차

스크래치 테스트

MECHANICAL TESTER를 이용한 미세스크래치 접착력 시험

PTFE 스크래치 접착력 측정은 NANOVEA를 사용하여 수행되었습니다. 기계 테스터 마이크로 스크래치 테스터 모드에서 1200 Rockwell C 다이아몬드 스타일러스(반경 200μm)를 사용합니다.

 

결과의 재현성을 보장하기 위해 동일한 테스트 조건에서 세 가지 테스트를 수행했습니다.

스크래치 테스트 매개변수

로드 유형 프로그레시브
초기 로드 0.01mN
최종 로드 20mN
로딩 속도 40mN/분
스크래치 길이 3mm
스크래칭 속도, dx/dt 6.0mm/분
들여쓰기 기하학 120o 로크웰 C
들여쓰기 재료(팁) 다이아몬드
들여쓰기 팁 반경 200 μm

결과 및 토론

트라이보미터를 사용한 선형 왕복 마모

현장에서 기록된 COF는 그림 1에 나와 있습니다. 테스트 샘플은 PTFE의 낮은 점착성으로 인해 처음 130회전 동안 ~0.18의 COF를 나타냈습니다. 그러나 코팅이 뚫리면서 COF가 ~1로 갑자기 증가하여 아래의 기판이 드러났습니다. 선형 왕복 시험 후 마모 트랙 프로파일은 NANOVEA를 사용하여 측정되었습니다. 비접촉식 광학 프로파일로미터, 그림 2와 같이 얻은 데이터에서 해당 마모율은 ~2.78 × 10-3mm3/Nm로 계산되었으며 마모 트랙의 깊이는 44.94μm로 결정되었습니다.

NANOVEA T50 트라이보미터의 PTFE 코팅 마모 테스트 설정.

그림 1: PTFE 코팅 마모 테스트 중 COF의 진화.

그림 2: 마모 트랙 PTFE의 프로파일 추출.

PTFE 돌파 전

최대 COF 0.217
최소 COF 0.125
평균 COF 0.177

획기적인 후 PTFE

최대 COF 0.217
최소 COF 0.125
평균 COF 0.177

표 1: 마모 테스트 중 돌파 전후의 COF.

결과 및 토론

MECHANICAL TESTER를 이용한 미세스크래치 접착력 시험

기판에 대한 PTFE 코팅의 접착력은 200µm 다이아몬드 스타일러스로 스크래치 테스트를 사용하여 측정됩니다. 현미경 사진은 그림 3 및 그림 4, COF의 진화 및 그림 5의 침투 깊이에 나와 있습니다. PTFE 코팅 스크래치 테스트 결과는 표 4에 요약되어 있습니다. 다이아몬드 스타일러스에 대한 부하가 증가함에 따라 점차적으로 코팅에 침투했습니다. 결과적으로 COF가 증가합니다. ~8.5N의 하중에 도달했을 때 코팅의 돌파와 기판의 노출이 고압에서 발생하여 ~0.3의 높은 COF를 초래했습니다. 표 2에 표시된 낮은 St Dev는 NANOVEA 기계적 테스터를 사용하여 수행된 PTFE 코팅 스크래치 테스트의 반복성을 보여줍니다.

그림 3: PTFE(10X)의 전체 스크래치 현미경 사진.

그림 4: PTFE(10X)의 전체 스크래치 현미경 사진.

그림 5: PTFE에 대한 임계 실패 지점의 선을 보여주는 마찰 그래프.

스크래치 실패 지점 [N] 마찰력 [N] COF
1 0.335 0.124 0.285
2 0.337 0.207 0.310
3 0.380 0.229 0.295
평균 8.52 2.47 0.297
세인트 데브 0.17 0.16 0.012

표 2: 스크래치 테스트 중 임계 하중, 마찰력 및 COF 요약.

결론

이 연구에서는 선형 왕복 모드에서 NANOVEA T50 트리보미터를 사용하여 붙지 않는 팬용 PTFE 코팅의 마모 프로세스 시뮬레이션을 수행했습니다. PTFE 코팅은 ~0.18의 낮은 COF를 나타냈고 코팅은 약 130회전에서 돌파구를 경험했습니다. 금속 기판에 대한 PTFE 코팅 접착력의 정량적 평가는 NANOVEA Mechanical Tester를 사용하여 수행되었으며 이 테스트에서 코팅 접착 실패의 임계 하중은 ~8.5N으로 결정되었습니다.

 

NANOVEA 트리보미터는 ISO 및 ASTM 준수 회전 및 선형 모드를 사용하여 정확하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트 기능을 제공합니다. 단일 시스템에 모두 통합된 고온 마모, 윤활 및 마찰 부식을 위한 옵션 모듈을 제공합니다. 이러한 다재다능함을 통해 사용자는 실제 응용 환경을 보다 정확하게 시뮬레이션하고 다양한 재료의 마모 메커니즘 및 마찰 특성을 이해할 수 있습니다.

 

NANOVEA 기계적 테스터는 나노, 마이크로 및 매크로 모듈을 제공하며 각 모듈에는 ISO 및 ASTM 준수 인덴테이션, 스크래치 및 마모 테스트 모드가 포함되어 있어 단일 시스템에서 사용할 수 있는 가장 광범위하고 사용자 친화적인 테스트 기능을 제공합니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

라이브 채팅

댓글

저작권 © 2024 Nanovea. 판권 소유.