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FALE CONOSCO

Categoria: Teste de arranhões | Falha coesiva

 

Teste de Desgaste do Revestimento de PTFE

TESTE DE DESGASTE DE REVESTIMENTO DE PTFE

USANDO TRIBÔMETRO E TESTE MECÂNICO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

O politetrafluoretileno (PTFE), comumente conhecido como Teflon, é um polímero com coeficiente de atrito (COF) excepcionalmente baixo e excelente resistência ao desgaste, dependendo das cargas aplicadas. O PTFE exibe inércia química superior, alto ponto de fusão de 327°C (620°F) e mantém alta resistência, tenacidade e autolubrificação em baixas temperaturas. A excepcional resistência ao desgaste dos revestimentos de PTFE os torna altamente procurados em uma ampla gama de aplicações industriais, como automotiva, aeroespacial, médica e, principalmente, utensílios de cozinha.

IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DE REVESTIMENTOS DE PTFE

A combinação de um coeficiente de fricção (COF) superbaixo, excelente resistência ao desgaste e inércia química excepcional em altas temperaturas torna o PTFE a escolha ideal para revestimentos antiaderentes. Para aprimorar ainda mais seus processos mecânicos durante a P&D, bem como garantir o controle ideal sobre prevenção de mau funcionamento e medidas de segurança no processo de Controle de Qualidade, é crucial ter uma técnica confiável para avaliação quantitativa dos processos tribomecânicos de revestimentos de PTFE. O controle preciso sobre o atrito da superfície, desgaste e adesão dos revestimentos é essencial para garantir o desempenho pretendido.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o processo de desgaste de um revestimento de PTFE para uma panela antiaderente é simulado usando o NANOVEA Tribometer no modo recíproco linear.

NANOVEA T50

Tribômetro compacto de peso livre

SAIBA MAIS

Além disso, o testador mecânico NANOVEA foi usado para realizar um teste de adesão de microarranhões para determinar a carga crítica da falha de adesão do revestimento de PTFE.

NANOVEA PB1000

Testador mecânico de plataforma grande

SAIBA MAIS

PROCEDIMENTO DE TESTE

TESTE DE GUERRA

DESGASTE LINEAR RECIPROCANTE USANDO UM TRIBÔMETRO

O comportamento tribológico da amostra de revestimento de PTFE, incluindo o coeficiente de atrito (COF) e resistência ao desgaste, foi avaliado usando o NANOVEA Tribômetro no modo recíproco linear. Uma ponta esférica de aço inoxidável 440 com diâmetro de 3 mm (Grau 100) foi usada contra o revestimento. O COF foi monitorado continuamente durante o teste de desgaste do revestimento de PTFE.

 

A taxa de desgaste, K, foi calculada usando a fórmula K=V/(F×s)=A/(F×n), onde V representa o volume desgastado, F é a carga normal, s é a distância de deslizamento, A é a área da seção transversal da trilha de desgaste e n é o número de cursos. Os perfis de desgaste foram avaliados usando o NANOVEA Perfilômetro Óptico, e a morfologia da trilha de desgaste foi examinada usando um microscópio óptico.

PARÂMETROS DE TESTE DE DESGASTE

CARREGAR 30 N
DURAÇÃO DO TESTE 5 minutos
TAXA DE DESLIZAMENTO 80 rpm
AMPLITUDE DA PISTA 8mm
REVOLUÇÕES 300
DIÂMETRO DA ESFERA 3 mm
MATERIAL DA ESFERA Aço inoxidável 440
LUBRICANTE Nenhum
ATMOSPHERE Ar
TEMPERATURA 230C (RT)
UMIDADE 43%

PROCEDIMENTO DE TESTE

TESTE DE SCRATCH

TESTE DE ADESÃO DE MICRO RISCOS USANDO TESTE MECÂNICO

A medição da adesão ao risco de PTFE foi realizada usando o NANOVEA Testador Mecânico com uma ponta de diamante Rockwell C 1200 (raio de 200 μm) no modo Micro Scratch Tester.

 

Para garantir a reprodutibilidade dos resultados, três testes foram realizados em condições de teste idênticas.

PARÂMETROS DE TESTE DE ARRANHÕES

TIPO CARREGADO Progressivo
CARGA INICIAL 0,01 mN
CARGA FINAL 20 mN
TAXA DE CARREGAMENTO 40mN/min
COMPRIMENTO DE SCRATCH 3 mm
VELOCIDADE DE REPRESENTAÇÃO, dx/dt 6,0 mm/min
GEOMETRIA INDENTER 120o Rockwell C
MATERIAL INDENTERIAL (dica) Diamante
RAIO DA PONTA INDENTADA 200 μm

RESULTADOS & DISCUSSÃO

DESGASTE LINEAR RECIPROCANTE USANDO UM TRIBÔMETRO

O COF registrado in situ é mostrado na FIGURA 1. A amostra de teste exibiu um COF de ~0,18 durante as primeiras 130 rotações, devido à baixa pegajosidade do PTFE. No entanto, houve um aumento repentino no COF para ~1 quando o revestimento rompeu, revelando o substrato por baixo. Após os testes alternativos lineares, o perfil de desgaste foi medido usando o NANOVEA Perfilômetro óptico sem contato, conforme mostrado na FIGURA 2. A partir dos dados obtidos, a taxa de desgaste correspondente foi calculada como sendo ~2,78 × 10-3 mm3/Nm, enquanto a profundidade da trilha de desgaste foi determinada como sendo 44,94 µm.

Configuração do teste de desgaste do revestimento de PTFE no Tribômetro NANOVEA T50.

FIGURA 1: Evolução do COF durante o teste de desgaste do revestimento de PTFE.

FIGURA 2: Extração de perfil de pista de desgaste PTFE.

PTFE Antes da descoberta

COF máximo 0.217
Mínimo COF 0.125
COF médio 0.177

PTFE Após avanço

COF máximo 0.217
Mínimo COF 0.125
COF médio 0.177

TABELA 1: COF antes e depois do rompimento durante o teste de desgaste.

RESULTADOS & DISCUSSÃO

TESTE DE ADESÃO DE MICRO RISCOS USANDO TESTE MECÂNICO

A adesão do revestimento de PTFE ao substrato é medida usando testes de arranhão com uma ponta de diamante de 200 µm. A micrografia é mostrada na FIGURA 3 e FIGURA 4, Evolução do COF e profundidade de penetração na FIGURA 5. Os resultados do teste de arranhão do revestimento de PTFE estão resumidos na TABELA 4. À medida que a carga na ponta de diamante aumentou, ela penetrou progressivamente no revestimento, resultando em um aumento no COF. Quando uma carga de ~8,5 N foi atingida, o rompimento do revestimento e a exposição do substrato ocorreram sob alta pressão, levando a um alto COF de ~0,3. O St Dev baixo mostrado na TABELA 2 demonstra a repetibilidade do teste de arranhão do revestimento de PTFE conduzido usando o testador mecânico NANOVEA.

FIGURA 3: Micrografia do arranhão completo em PTFE (10X).

FIGURA 4: Micrografia do arranhão completo em PTFE (10X).

FIGURA 5: Gráfico de atrito mostrando a linha do ponto crítico de falha do PTFE.

ARRANHÃO Ponto de Falha [N] Força de Atrito [N] COF
1 0.335 0.124 0.285
2 0.337 0.207 0.310
3 0.380 0.229 0.295
Média 8.52 2.47 0.297
St dev 0.17 0.16 0.012

TABELA 2: Resumo da carga crítica, força de atrito e COF durante o teste de raspagem.

CONCLUSÃO

Neste estudo, realizamos uma simulação do processo de desgaste de um revestimento de PTFE para panelas antiaderentes usando o Tribômetro NANOVEA T50 no modo recíproco linear. O revestimento de PTFE exibiu um baixo COF de ~0,18, o revestimento experimentou um avanço em torno de 130 revoluções. A avaliação quantitativa da adesão do revestimento de PTFE ao substrato de metal foi realizada usando o NANOVEA Mechanical Tester, que determinou a carga crítica da falha de adesão do revestimento em ~8,5 N neste teste.

 

Os tribômetros NANOVEA oferecem recursos de teste de atrito e desgaste precisos e repetíveis usando modos rotativos e lineares compatíveis com ISO e ASTM. Eles fornecem módulos opcionais para desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribocorrosão, todos integrados em um único sistema. Essa versatilidade permite que os usuários simulem ambientes de aplicação do mundo real com mais precisão e compreendam melhor os mecanismos de desgaste e as propriedades tribológicas de diferentes materiais.

 

Os Testadores Mecânicos NANOVEA oferecem módulos Nano, Micro e Macro, cada um dos quais inclui modos de teste de indentação, arranhão e desgaste compatíveis com ISO e ASTM, fornecendo a mais ampla e amigável gama de recursos de teste disponíveis em um único sistema.

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Nano Scratch & Mar Testing de tinta em substrato metálico

Nano Scratch & Mar Testing

de tinta em substrato metálico

Preparado por

SUSANA CABELLO

INTRODUÇÃO

A tinta com ou sem revestimento duro é um dos revestimentos mais comumente usados. Nós a vemos em carros, paredes, eletrodomésticos e em praticamente qualquer coisa que precise de algum revestimento protetor ou simplesmente para fins estéticos. As tintas destinadas à proteção do substrato subjacente geralmente contêm produtos químicos que evitam que a tinta pegue fogo ou simplesmente que ela perca a cor ou rache. Muitas vezes, a tinta usada para fins estéticos vem em várias cores, mas pode não ser necessariamente destinada à proteção do substrato ou a uma longa vida útil.

No entanto, toda tinta sofre algum desgaste com o tempo. O desgaste da tinta muitas vezes pode alterar as propriedades que os fabricantes pretendiam que ela tivesse. Ela pode lascar mais rapidamente, descascar com o calor, perder a cor ou rachar. As diferentes mudanças de propriedade da tinta ao longo do tempo são a razão pela qual os fabricantes oferecem uma seleção tão ampla. As tintas são feitas sob medida para atender a diferentes requisitos de clientes individuais.

IMPORTÂNCIA DO TESTE DE NANO-RISCOS PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Uma das principais preocupações dos fabricantes de tintas é a capacidade do produto de resistir a rachaduras. Quando a tinta começa a rachar, ela deixa de proteger o substrato em que foi aplicada e, portanto, não satisfaz o cliente. Por exemplo, se um galho atingir a lateral de um carro e imediatamente depois a tinta começar a lascar, os fabricantes da tinta perderão o negócio devido à má qualidade da tinta. A qualidade da tinta é muito importante porque, se o metal sob a tinta ficar exposto, ele pode começar a enferrujar ou corroer devido à nova exposição.

 

Razões como essa se aplicam a vários outros espectros, como suprimentos domésticos e de escritório e eletrônicos, brinquedos, ferramentas de pesquisa e muito mais. Embora a tinta possa ser resistente a rachaduras quando aplicada pela primeira vez em revestimentos de metal, as propriedades podem mudar com o tempo, quando ocorre algum desgaste na amostra. Por isso, é muito importante que as amostras de tinta sejam testadas em seu estágio de intemperismo. Embora as rachaduras sob alta carga de estresse possam ser inevitáveis, o fabricante deve prever o grau de enfraquecimento das mudanças ao longo do tempo e a profundidade do arranhão afetado para oferecer aos consumidores os melhores produtos possíveis.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Devemos simular o processo de arranhar de forma controlada e monitorada para observar os efeitos do comportamento da amostra. Nesse aplicativo, o testador mecânico NANOVEA PB1000 no modo Nano Scratch Testing é usado para medir a carga necessária para causar falha em uma amostra de tinta de 30-50 μm de espessura com aproximadamente 7 anos de idade em um substrato de metal.

Um estilete com ponta de diamante de 2 μm é usado em uma carga progressiva que varia de 0,015 mN a 20,00 mN para riscar o revestimento. Realizamos uma varredura antes e depois da pintura com carga de 0,2 mN para determinar o valor da profundidade real do arranhão. A profundidade real analisa a deformação plástica e elástica da amostra durante o teste, enquanto a varredura posterior analisa apenas a deformação plástica do arranhão. O ponto em que o revestimento falha por rachadura é considerado o ponto de falha. Usamos a ASTMD7187 como guia para determinar nossos parâmetros de teste.

 

Podemos concluir que o fato de termos usado uma amostra desgastada, portanto, testando uma amostra de tinta em seu estágio mais fraco, nos apresentou pontos de falha menores.

 

Cinco testes foram realizados nessa amostra para

determinar as cargas críticas de falha exatas.

NANOVEA

PB1000

SAIBA MAIS

PARÂMETROS DE TESTE

seguintes ASTM D7027

A superfície de um padrão de rugosidade foi escaneada usando um NANOVEA ST400 equipado com um sensor de alta velocidade que gera uma linha brilhante de 192 pontos, conforme mostrado na FIGURA 1. Esses 192 pontos escaneiam a superfície da amostra ao mesmo tempo, o que resulta em um aumento significativo da velocidade de escaneamento.

TIPO CARREGADO Progressivo
CARGA INICIAL 0,015 mN
CARGA FINAL 20 mN
TAXA DE CARREGAMENTO 20 mN/min
COMPRIMENTO DE SCRATCH 1,6 mm
VELOCIDADE DE RASTREAMENTO, dx/dt 1.601 mm/min
CARREGAMENTO DE PRÉ-ESCANEAMENTO 0,2 mN
CARGA PÓS-SCAN 0,2 mN
Indenter cônico 90° Cone 2 µm de raio de ponta

tipo indenter

Cônico

Cone de diamante 90°

Raio da ponta de 2 µm

Indenter cônico Cone de 90° de diamante Raio da ponta de 2 µm

RESULTADOS

Esta seção apresenta os dados coletados sobre as falhas durante o teste de arranhão. A primeira seção descreve as falhas observadas no teste de arranhão e define as cargas críticas que foram relatadas. A próxima parte contém uma tabela de resumo das cargas críticas para todas as amostras e uma representação gráfica. A última parte apresenta resultados detalhados para cada amostra: as cargas críticas para cada arranhão, micrografias de cada falha e o gráfico do teste.

FALHAS OBSERVADAS E DEFINIÇÃO DE CARGAS CRÍTICAS

FALHA CRÍTICA:

DANOS INICIAIS

Esse é o primeiro ponto em que o dano é observado ao longo da trilha de arranhões.

nano arranhão falha crítica dano inicial

FALHA CRÍTICA:

DANO TOTAL

Nesse ponto, o dano é mais significativo, onde a pintura está lascando e rachando ao longo da trilha de arranhões.

nano arranhão falha crítica dano completo

RESULTADOS DETALHADOS

* Valores de falha obtidos no ponto de rachadura do substrato.

CARGAS CRÍTICAS
SCRATCH DANO INICIAL [mN] DANO COMPLETO [µm]
1 14.513 4.932
2 3.895 4.838
3 3.917 4.930
MÉDIA 3.988 4.900
STD DEV 0.143 0.054
Micrografia de arranhão total do teste de nano arranhão (ampliação de 1000x).

FIGURA 2: Micrografia do arranhão completo (ampliação de 1000x).

Micrografia do dano inicial do teste de nanoarranhões (ampliação de 1000x)

FIGURA 3: Micrografia do dano inicial (ampliação de 1000x).

Micrografia de dano completo do teste de nanoarranhões (ampliação de 1000x).

FIGURA 4: Micrografia de dano completo (ampliação de 1000x).

Força de atrito e coeficiente de atrito do teste de nanoarranhões lineares

FIGURA 5: Força de atrito e coeficiente de atrito.

Perfil de superfície de nano arranhões lineares

FIGURA 6: Perfil da superfície.

Profundidade real e profundidade residual do teste de nanoarranhões lineares

FIGURA 7: Profundidade real e profundidade residual.

CONCLUSÃO

A NANOVEA Testador Mecânico no Nano Scratch Tester permite a simulação de muitas falhas reais de revestimentos de tinta e revestimentos duros. Ao aplicar cargas crescentes de forma controlada e monitorada de perto, o instrumento permite identificar em que carga ocorrem as falhas. Isso pode ser usado como uma forma de determinar valores quantitativos para a resistência a arranhões. O revestimento testado, sem intempéries, é conhecido por ter uma primeira rachadura em cerca de 22 mN. Com valores mais próximos de 5 mN, fica claro que a pintura foi degradada pela passagem de 7 anos.

A compensação do perfil original permite obter a profundidade corrigida durante o arranhão e medir a profundidade residual após o arranhão. Isso fornece informações adicionais sobre o comportamento plástico versus elástico do revestimento sob carga crescente. Tanto as rachaduras quanto as informações sobre deformação podem ser de grande utilidade para melhorar o revestimento duro. Os desvios padrão muito pequenos também demonstram a reprodutibilidade da técnica do instrumento, o que pode ajudar os fabricantes a melhorar a qualidade de seu revestimento/pintura e a estudar os efeitos das intempéries.

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Avaliação de Riscos e Desgaste de Revestimentos Industriais

REVESTIMENTO INDUSTRIAL

AVALIAÇÃO DE ARRANHÕES E DESGASTE USANDO UM TRIBÔMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD & ANDREA HERRMANN

INTRODUÇÃO

A tinta acrílica uretânica é um tipo de revestimento de proteção de secagem rápida amplamente utilizado em uma variedade de aplicações industriais, como pintura de piso, pintura automotiva e outras. Quando usada como tinta de piso, pode servir áreas com tráfego intenso de pés e rodas de borracha, tais como passarelas, calçadas e estacionamentos.

IMPORTÂNCIA DOS TESTES DE ARRANHÕES E DESGASTE PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Tradicionalmente, eram realizados testes de abrasão Taber para avaliar a resistência ao desgaste da tinta acrílica uretânica para piso de acordo com a norma ASTM D4060. Entretanto, como mencionado na norma, "Para alguns materiais, os testes de abrasão utilizando o Abraser Taber podem estar sujeitos a variações devido a mudanças nas características abrasivas do rebolo durante os testes "1. Isto pode resultar em má reprodutibilidade dos resultados dos testes e criar dificuldade na comparação dos valores relatados por diferentes laboratórios. Além disso, nos testes de abrasão Taber, a resistência à abrasão é calculada como perda de peso em um número especificado de ciclos de abrasão. Entretanto, as tintas acrílicas de uretano para piso têm uma espessura de película seca recomendada de 37,5-50 μm2.

O processo de abrasão agressivo da Taber Abraser pode desgastar rapidamente o revestimento de uretano acrílico e gerar perda de massa para o substrato, levando a erros substanciais no cálculo da perda de peso da tinta. O implante de partículas abrasivas na tinta durante o teste de abrasão também contribui para os erros. Portanto, uma medição bem controlada, quantificável e confiável é fundamental para garantir uma avaliação reprodutível do desgaste da tinta. Além disso, a teste de raspagem permite que os usuários detectem falhas prematuras de adesivos/coesivos em aplicações reais.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, mostramos que NANOVEA Tribômetros e Testadores Mecânicos são ideais para avaliação e controle de qualidade de revestimentos industriais.

O processo de desgaste das tintas acrílicas de uretano para pisos com diferentes camadas de acabamento é simulado de forma controlada e monitorada usando o Tribômetro NANOVEA. O teste de micro-risco é usado para medir a carga necessária para causar falha coesiva ou adesiva na tinta.

Tribômetro Pneumático Compacto T100
NANOVEA T100

O Tribômetro Pneumático Compacto

SAIBA MAIS

NANOVEA PB1000

O Testador Mecânico de Grandes Plataformas

SAIBA MAIS

PROCEDIMENTO DE TESTE

Este estudo avalia quatro revestimentos de piso acrílico à base de água disponíveis comercialmente que têm o mesmo primário (camada de base) e diferentes camadas de acabamento da mesma fórmula com uma pequena alternância nas misturas de aditivos com o objetivo de aumentar a durabilidade. Estes quatro revestimentos são identificados como amostras A, B, C e D.

TESTE DE GUERRA

O Tribômetro NANOVEA foi aplicado para avaliar o comportamento tribológico, por exemplo, coeficiente de atrito, COF e resistência ao desgaste. Uma ponta esférica SS440 (6 mm de diâmetro, Grau 100) foi aplicada contra as tintas testadas. O COF foi registrado in situ. A taxa de desgaste, K, foi avaliada usando a fórmula K=V/(F×s)=A/(F×n), onde V é o volume desgastado, F é a carga normal, s é a distância de deslizamento, A é a área da seção transversal da trilha de desgaste e n é o número de revoluções. A rugosidade superficial e os perfis de desgaste foram avaliados pelo NANOVEA Perfilômetro Óptico, e a morfologia da trilha de desgaste foi examinada usando microscópio óptico.

PARÂMETROS DE TESTE DE DESGASTE

FORÇA NORMAL

20 N

SPEED

15 m/min

DURAÇÃO DO TESTE

100, 150, 300 e 800 ciclos

TESTE DE SCRATCH

O Testador Mecânico NANOVEA equipado com uma ponta de diamante Rockwell C (raio de 200 μm) foi usado para realizar testes progressivos de risco de carga nas amostras de tinta usando o Modo Testador de Micro-Risco. Duas cargas finais foram usadas: 5 N de carga final para investigar a delaminação da tinta a partir do primer, e 35 N para investigar a delaminação do primer a partir dos substratos metálicos. Três testes foram repetidos nas mesmas condições de teste em cada amostra para garantir a reprodutibilidade dos resultados.

Imagens panorâmicas de todo o comprimento dos arranhões foram geradas automaticamente e suas localizações críticas de falha foram correlacionadas com as cargas aplicadas pelo software do sistema. Esta característica do software facilita aos usuários realizar análises nos rastros de risco a qualquer momento, em vez de ter que determinar a carga crítica sob o microscópio imediatamente após os testes de risco.

PARÂMETROS DE TESTE DE ARRANHÕES

TIPO CARREGADOProgressivo
CARGA INICIAL0,01 mN
CARGA FINAL5 N / 35 N
TAXA DE CARREGAMENTO10 / 70 N/min
COMPRIMENTO DE SCRATCH3 mm
VELOCIDADE DE REPRESENTAÇÃO, dx/dt6,0 mm/min
GEOMETRIA INDENTER120º cone
MATERIAL INDENTERIAL (dica)Diamante
RAIO DA PONTA INDENTADA200 μm

RESULTADOS DO TESTE DE DESGASTE

Quatro testes de desgaste pino-a-disco em diferentes números de rotações (100, 150, 300 e 800 ciclos) foram realizados em cada amostra, a fim de monitorar a evolução do desgaste. A morfologia da superfície das amostras foi medida com um Profiler NANOVEA 3D sem contato para quantificar a rugosidade da superfície antes da realização dos testes de desgaste. Todas as amostras tinham uma rugosidade de superfície comparável de aproximadamente 1 μm, como mostrado na FIGURA 1. O COF foi registrado in situ durante os testes de desgaste, como mostrado na FIGURA 2. O FIGURA 4 apresenta a evolução das pistas de desgaste após 100, 150, 300 e 800 ciclos, e o FIGURA 3 resumiu a taxa média de desgaste de diferentes amostras em diferentes estágios do processo de desgaste.

 

Em comparação com um valor COF de ~0,07 para as outras três amostras, a Amostra A exibe um COF muito mais alto de ~0,15 no início, que aumenta gradualmente e se estabiliza em ~0,3 após 300 ciclos de desgaste. Um COF tão alto acelera o processo de desgaste e cria uma quantidade substancial de resíduos de tinta como indicado na FIGURA 4 - a camada superior da Amostra A começou a ser removida nas primeiras 100 revoluções. Como mostrado na FIGURA 3, a amostra A apresenta a maior taxa de desgaste de ~5 μm2/N nos primeiros 300 ciclos, que diminui ligeiramente para ~3,5 μm2/N devido à melhor resistência ao desgaste do substrato metálico. A camada superior da Amostra C começa a falhar após 150 ciclos de desgaste, como mostrado na FIGURA 4, o que também é indicado pelo aumento de COF na FIGURA 2.

 

Em comparação, a amostra B e a amostra D mostram propriedades tribológicas aprimoradas. A Amostra B mantém um COF baixo durante todo o teste - o COF aumenta ligeiramente de~0,05 para ~0,1. Tal efeito lubrificante aumenta substancialmente sua resistência ao desgaste - a camada superior ainda proporciona proteção superior ao primer por baixo, após 800 ciclos de desgaste. A menor taxa média de desgaste de apenas ~0,77 μm2/N é medida para a Amostra B a 800 ciclos. A camada superior da Amostra D começa a delaminar após 375 ciclos, como refletido pelo aumento abrupto do COF na FIGURA 2. A taxa média de desgaste da Amostra D é de ~1,1 μm2/N a 800 ciclos.

 

Em comparação com as medidas convencionais de abrasão Taber, o Tribômetro NANOVEA fornece avaliações de desgaste quantificáveis e confiáveis bem controladas que garantem avaliações reprodutíveis e controle de qualidade de tintas comerciais para pisos/auto pinturas. Além disso, a capacidade de medições in situ do COF permite aos usuários correlacionar as diferentes etapas de um processo de desgaste com a evolução do COF, o que é fundamental para melhorar a compreensão fundamental do mecanismo de desgaste e das características tribológicas de vários revestimentos de tintas.

FIGURA 1: Morfologia 3D e rugosidade das amostras de tinta.

FIGURA 2: COF durante os testes pin-on-disk.

FIGURA 3: Evolução da taxa de desgaste de diferentes tintas.

FIGURA 4: Evolução das pistas de desgaste durante os testes pin-on-disk.

RESULTADOS DO TESTE DE DESGASTE

O FIGURA 5 mostra a trama de força normal, força de fricção e profundidade verdadeira em função do comprimento do risco para a Amostra A como exemplo. Um módulo opcional de emissão acústica pode ser instalado para fornecer mais informações. Conforme a carga normal aumenta linearmente, a ponta de recuo afunda gradualmente na amostra testada, conforme refletido pelo aumento progressivo da profundidade verdadeira. A variação nas inclinações da força de atrito e das curvas de profundidade verdadeira pode ser usada como uma das implicações que as falhas no revestimento começam a ocorrer.

FIGURA 5: Força normal, força de fricção e profundidade verdadeira em função do comprimento do arranhão para teste de risco da amostra A com uma carga máxima de 5 N.

FIGURA 6 e FIGURA 7 mostram os riscos completos de todas as quatro amostras de tinta testadas com uma carga máxima de 5 N e 35 N, respectivamente. A amostra D exigiu uma carga maior de 50 N para delaminar o primer. Os testes de arranhões com carga final de 5 N (FIGURA 6) avaliam a falha coesiva/adesiva da tinta superior, enquanto os testes com 35 N (FIGURA 7) avaliam a delaminação do primer. As setas nas micrografias indicam o ponto em que o revestimento superior ou o primer começa a ser completamente removido do primer ou do substrato. A carga neste ponto, denominada Carga Crítica, Lc, é usada para comparar as propriedades coesivas ou adesivas da tinta, conforme resumido na Tabela 1.

 

É evidente que a amostra de tinta D tem a melhor aderência interfacial - apresentando os maiores valores de Lc de 4,04 N na delaminação da tinta e 36,61 N na delaminação de primer. A amostra B mostra a segunda melhor resistência a arranhões. A partir da análise de risco, mostramos que a otimização da fórmula da tinta é crítica para os comportamentos mecânicos, ou mais especificamente, a resistência a riscos e a propriedade de adesão das tintas acrílicas para piso.

Tabela 1: Resumo das cargas críticas.

FIGURA 6: Micrográficos de arranhão total com carga máxima de 5 N.

FIGURA 7: Micrográficos de arranhão total com carga máxima de 35 N.

CONCLUSÃO

Em comparação com as medidas convencionais de abrasão Taber, o NANOVEA Mechanical Tester and Tribometer são ferramentas superiores para avaliação e controle de qualidade de pisos comerciais e revestimentos automotivos. O Testador Mecânico NANOVEA no modo Scratch pode detectar problemas de aderência/coesão em um sistema de revestimento. O Tribômetro NANOVEA fornece análises tribológicas quantificáveis e repetíveis bem controladas sobre a resistência ao desgaste e o coeficiente de atrito das tintas.

 

Com base nas análises tribológicas e mecânicas abrangentes sobre os revestimentos acrílicos à base de água para pisos testados neste estudo, mostramos que a amostra B possui a menor taxa de COF e desgaste e a segunda melhor resistência a riscos, enquanto a amostra D exibe a melhor resistência a riscos e a segunda melhor resistência ao desgaste. Esta avaliação nos permite avaliar e selecionar o melhor candidato, visando as necessidades em diferentes ambientes de aplicação.

 

Os módulos Nano e Micro do Testador Mecânico NANOVEA incluem todos os modos de indentação, teste de arranhões e desgaste em conformidade com a ISO e ASTM, proporcionando a mais ampla gama de testes disponíveis para avaliação de pintura em um único módulo. O Tribômetro NANOVEA oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear conforme ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribo-corrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. A gama inigualável da NANOVEA é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades mecânicas/tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros, incluindo dureza, módulo Young, resistência à fratura, aderência, resistência ao desgaste e muitos outros. Os Profilers Opcionais NANOVEA Non-Contact Optical Profilers estão disponíveis para imagens 3D de alta resolução de rastros de arranhões e desgaste, além de outras medidas de superfície, como rugosidade.

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Teste de Arranhão do revestimento de Nitreto de Titânio

TESTE DE ARRANHÃO DO REVESTIMENTO DE NITRETO DE TITÂNIO

INSPEÇÃO DE CONTROLE DE QUALIDADE

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

A combinação de alta dureza, excelente resistência ao desgaste, resistência à corrosão e inércia faz do nitreto de titânio (TiN) um revestimento de proteção ideal para componentes metálicos em várias indústrias. Por exemplo, a retenção das bordas e a resistência à corrosão de um revestimento de TiN pode aumentar substancialmente a eficiência do trabalho e prolongar a vida útil de máquinas-ferramentas como lâminas de barbear, cortadores de metal, moldes de injeção e serras. Sua alta dureza, inércia e não-toxicidade fazem do TiN um grande candidato para aplicações em dispositivos médicos, incluindo implantes e instrumentos cirúrgicos.

IMPORTÂNCIA DO TESTE DE ARRANHÃO EM REVESTIMENTO TiN

A tensão residual nos revestimentos de proteção PVD/CVD desempenha um papel crítico no desempenho e na integridade mecânica do componente revestido. A tensão residual deriva de várias fontes principais, incluindo tensão de crescimento, gradientes térmicos, restrições geométricas e tensão de serviço¹. O descasamento da expansão térmica entre o revestimento e o substrato criado durante a deposição do revestimento a temperaturas elevadas leva a altas tensões térmicas residuais. Além disso, ferramentas revestidas de TiN são freqüentemente utilizadas sob tensões muito elevadas de concentração, por exemplo, brocas e mancais de perfuração. É fundamental para desenvolver um processo de controle de qualidade confiável para inspecionar quantitativamente a resistência coesiva e adesiva dos revestimentos funcionais de proteção.

[1] V. Teixeira, Vácuo 64 (2002) 393-399.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, mostramos que o NANOVEA Testadores Mecânicos no modo Scratch são ideais para avaliar a resistência coesiva/adesiva de revestimentos protetores de TiN de maneira controlada e quantitativa.

NANOVEA

PB1000

SAIBA MAIS
nanoindenter e testador de arranhões Nanovea PB1000

CONDIÇÕES DE TESTE

O testador mecânico NANOVEA PB1000 foi usado para realizar o revestimento testes de raspagem em três revestimentos de TiN usando os mesmos parâmetros de teste, conforme resumido abaixo:

MODELO DE CARREGAMENTO: Progressivo Linear

CARGA INICIAL

0.02 N

CARGA FINAL

10 N

TAXA DE CARREGAMENTO

20 N/min

COMPRIMENTO DE SCRATCH

5 mm

TIPO INDENTER

Sphero-Conical

Diamante, 20 μm raio

RESULTADOS & DISCUSSÃO

O FIGURA 1 mostra a evolução registrada da profundidade de penetração, coeficiente de atrito (COF) e emissão acústica durante o teste. As faixas completas de microarranhoes nas amostras de TiN são mostradas na FIGURA 2. O comportamento de falha em diferentes cargas críticas são mostrados no FIGURA 3, onde a carga crítica Lc1 é definida como a carga na qual o primeiro sinal de rachadura coesiva ocorre na pista do arranhão, Lc2 é a carga após a qual ocorrem repetidas falhas de espalação, e Lc3 é a carga na qual o revestimento é completamente removido do substrato. Os valores de carga crítica (Lc) para os revestimentos de TiN estão resumidos na FIGURA 4.

A evolução da profundidade de penetração, do COF e da emissão acústica proporciona uma visão do mecanismo de falha do revestimento em diferentes estágios, que são representados pelas cargas críticas neste estudo. Pode-se observar que a amostra A e a amostra B exibem comportamento comparável durante o teste de arranhão. A ponta penetra progressivamente na amostra até uma profundidade de ~0,06 mm e o COF aumenta gradualmente até ~0,3 à medida que a carga normal aumenta linearmente no início do teste de arranhão do revestimento. Quando a Lc1 de ~3,3 N é atingida, ocorre o primeiro sinal de falha de arranhão. Isto também se reflete nos primeiros grandes picos no gráfico de profundidade de penetração, COF e emissão acústica. Como a carga continua a aumentar para Lc2 de ~3,8 N, ocorre uma maior flutuação da profundidade de penetração, COF e emissão acústica. Podemos observar falhas contínuas de espalação presentes em ambos os lados da pista do arranhão. Na Lc3, o revestimento delamina completamente do substrato metálico sob a alta pressão aplicada pelo estilete, deixando o substrato exposto e desprotegido.

Em comparação, a amostra C apresenta cargas críticas mais baixas em diferentes estágios dos testes de risco do revestimento, o que também se reflete na evolução da profundidade de penetração, coeficiente de atrito (COF) e emissão acústica durante o teste de risco do revestimento. A amostra C possui uma camada intermediária de aderência com menor dureza e maior tensão na interface entre o revestimento TiN superior e o substrato metálico em comparação com a amostra A e a amostra B.

Este estudo demonstra a importância do suporte adequado do substrato e da arquitetura de revestimento para a qualidade do sistema de revestimento. Uma camada intermediária mais forte pode resistir melhor à deformação sob uma alta carga externa e tensão de concentração, e assim aumentar a resistência coesiva e adesiva do sistema de revestimento/substrato.

FIGURA 1: Evolução da profundidade de penetração, COF e emissão acústica das amostras de TiN.

FIGURA 2: Arranhão completo dos revestimentos TiN após os testes.

FIGURA 3: Falhas no revestimento TiN sob diferentes cargas críticas, Lc.

FIGURA 4: Resumo dos valores de carga crítica (Lc) para os revestimentos de TiN.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos que o Testador Mecânico NANOVEA PB1000 realiza testes de risco confiáveis e precisos em amostras revestidas de TiN de forma controlada e monitorada de perto. As medições de arranhões permitem aos usuários identificar rapidamente a carga crítica na qual ocorrem as típicas falhas no revestimento coesivo e adesivo. Nossos instrumentos são ferramentas de controle de qualidade superior que podem inspecionar e comparar quantitativamente a qualidade intrínseca de um revestimento e a integridade interfacial de um sistema de revestimento/substrato. Um revestimento com uma camada intermediária adequada pode resistir a grandes deformações sob uma elevada carga externa e tensão de concentração, e aumentar a resistência coesiva e adesiva de um sistema de revestimento/substrato.

Os módulos Nano e Micro de um Testador Mecânico NANOVEA incluem todos os modos de indentação, teste de arranhões e desgaste em conformidade com a ISO e ASTM, fornecendo a gama de testes mais ampla e mais fácil de usar disponível em um único sistema. A gama inigualável do NANOVEA é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades mecânicas de revestimentos finos ou grossos, macios ou duros, filmes e substratos, incluindo dureza, módulo Young, resistência à fratura, aderência, resistência ao desgaste e muitos outros.

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Propriedades de adesão de revestimento de ouro sobre substrato de cristal de quartzo

Propriedades de aderência do revestimento de ouro

sobre Substrato de Cristal de Quartzo

Preparado por

DUANJIE LIPhD

INTRODUÇÃO

A Microbalança de Cristal de Quartzo (QCM) é um sensor de massa extremamente sensível capaz de fazer medições precisas de pequena massa na faixa de nanogramas. O QCM mede a variação de massa na superfície através da detecção de variações na freqüência de ressonância do cristal de quartzo com dois eletrodos afixados em cada lado da placa. A capacidade de medir peso extremamente pequeno o torna um componente chave em uma variedade de instrumentos industriais e de pesquisa para detectar e monitorar a variação de massa, adsorção, densidade e corrosão, etc.

IMPORTÂNCIA DO TESTE DE RASPAGEM PARA QCM

Como um dispositivo extremamente preciso, o QCM mede a mudança de massa até 0,1 nanograma. Qualquer perda de massa ou delaminação dos eletrodos na placa de quartzo será detectada pelo cristal de quartzo e causará erros de medição significativos. Como resultado, a qualidade intrínseca do revestimento do eletrodo e a integridade interfacial do sistema de revestimento/substrato desempenham um papel essencial na realização de medições de massa precisas e repetíveis. O teste de micro-risco é uma medida comparativa amplamente utilizada para avaliar a coesão relativa ou propriedades de adesão de revestimentos com base na comparação das cargas críticas nas quais as falhas aparecem. É uma ferramenta superior para o controle de qualidade confiável dos QCMs.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA Testador Mecânico, no modo Micro Scratch, é usado para avaliar a força coesiva e adesiva do revestimento de ouro no substrato de quartzo de uma amostra QCM. Gostaríamos de mostrar a capacidade do NANOVEA Testador mecânico na realização de testes de micro-risco em uma amostra delicada com alta precisão e repetibilidade.

NANOVEA

PB1000

nanoindenter e testador de arranhões Nanovea PB1000
CONDIÇÕES DE TESTE

O NANOVEA O Testador Mecânico PB1000 foi usado para realizar os testes de micro-risco em uma amostra de QCM usando os parâmetros de teste resumidos abaixo. Três arranhões foram realizados para garantir a reprodutibilidade dos resultados.

TIPO CARREGADO: Progressivo

CARGA INICIAL

0.01 N

CARGA FINAL

30 N

ATMOSPHERE: Ar 24°C

VELOCIDADE DE DESLIZAMENTO

2 mm/min

DISTÂNCIA DE DESLIZAMENTO

2 mm

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A faixa completa de micro-riscas na amostra de QCM é mostrada em FIGURA 1. Os comportamentos de falha em diferentes cargas críticas são exibidos no FIGURA 2onde a carga crítica, LC1 é definida como a carga na qual o primeiro sinal de falha do adesivo ocorre na pista de raspagem, LC2 é a carga após a qual ocorrem falhas repetitivas do adesivo, e LC3 é a carga na qual o revestimento é completamente removido do substrato. Pode-se observar que a pequena lasca ocorre em LC1 de 11,15 N, o primeiro sinal de falha do revestimento. 

Como a carga normal continua a aumentar durante o teste de micro-risco, falhas repetitivas do adesivo ocorrem após o LC2 de 16,29 N. Quando LC3 de 19,09 N é alcançado, o revestimento delaminates completamente do substrato de quartzo. Tais cargas críticas podem ser usadas para comparar quantitativamente a resistência coesiva e adesiva do revestimento e selecionar o melhor candidato para aplicações específicas.

FIGURA 1: Pista de micro arranhões completa na amostra do QCM.

FIGURA 2: Micro raspador em diferentes cargas críticas.

FIGURA 3 traça a evolução do coeficiente de atrito e profundidade que pode fornecer mais informações sobre a progressão de falhas no revestimento durante o teste de micro-risco.

FIGURA 3: Evolução do COF e Profundidade durante o teste de micro-risco.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos que o NANOVEA O Testador Mecânico realiza testes confiáveis e precisos de micro arranhões em uma amostra de QCM. Ao aplicar cargas linearmente aumentadas de forma controlada e monitorada de perto, a medição de arranhões permite aos usuários identificar a carga crítica na qual ocorre a típica falha do revestimento coesivo e adesivo. Ela fornece uma ferramenta superior para avaliar e comparar quantitativamente a qualidade intrínseca do revestimento e a integridade interfacial do sistema de revestimento/substrato para QCM.

Os módulos Nano, Micro ou Macro do NANOVEA Todos os testes mecânicos incluem indentação em conformidade com ISO e ASTM, modos de teste de arranhões e desgaste, proporcionando a maior e mais amigável gama de testes disponíveis em um único sistema. NANOVEAA gama inigualável da Young é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades mecânicas de revestimentos finos ou grossos, macios ou duros, filmes e substratos, incluindo dureza, módulo Young, resistência à fratura, aderência, resistência ao desgaste e muitos outros.

Além disso, um profiler 3D opcional sem contato e um módulo AFM estão disponíveis para imagens 3D de alta resolução de indentação, raspagem e pista de desgaste, além de outras medidas de superfície, tais como rugosidade e deformação.

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Avaliação de desgaste e arranhões do fio de cobre tratado de superfície

Importância da Avaliação do Desgaste e Raspagem do Arame de Cobre

O cobre tem uma longa história de uso em fiação elétrica desde a invenção do eletroímã e do telégrafo. Os fios de cobre são aplicados em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos como painéis, medidores, computadores, máquinas comerciais e aparelhos graças à sua resistência à corrosão, soldabilidade e desempenho em temperaturas elevadas de até 150°C. Aproximadamente metade de todo o cobre extraído é utilizado para a fabricação de fios elétricos e condutores de cabos.

A qualidade da superfície do fio de cobre é crítica para o desempenho do serviço de aplicação e para a vida útil. Micro defeitos nos fios podem levar a desgaste excessivo, início e propagação de rachaduras, diminuição da condutividade e soldabilidade inadequada. O tratamento adequado da superfície dos fios de cobre remove os defeitos superficiais gerados durante a trefilação do fio, melhorando a resistência à corrosão, aos arranhões e ao desgaste. Muitas aplicações aeroespaciais com fios de cobre exigem comportamento controlado para evitar falhas inesperadas no equipamento. Medidas quantificáveis e confiáveis são necessárias para avaliar adequadamente o desgaste e a resistência a riscos da superfície do fio de cobre.

 
 

 

Objetivo da medição

Nesse aplicativo, simulamos um processo de desgaste controlado de diferentes tratamentos de superfície de fios de cobre. Teste de arranhões mede a carga necessária para causar falha na camada superficial tratada. Este estudo apresenta o Nanovea Tribômetro e Testador Mecânico como ferramentas ideais para avaliação e controle de qualidade de fios elétricos.

 

 

Procedimento e procedimentos de teste

O coeficiente de atrito (COF) e a resistência ao desgaste de dois diferentes tratamentos de superfície em fios de cobre (fio A e fio B) foram avaliados pelo tribômetro Nanovea usando um módulo de desgaste linear alternativo. Uma esfera de Al₂O₃ (6 mm de diâmetro) é o contramaterial usado nesta aplicação. A trilha de desgaste foi examinada usando o Nanovea Perfilômetro 3D sem contato. Os parâmetros de teste estão resumidos na Tabela 1.

Uma bola suave Al₂O₃ como material de contagem foi usada como exemplo neste estudo. Qualquer material sólido com forma e acabamento superficial diferentes pode ser aplicado utilizando uma fixação personalizada para simular a situação real de aplicação.

 

 

O testador mecânico da Nanovea equipado com uma ponta de diamante Rockwell C (100 raio μm) realizou testes progressivos de risco de carga nos fios revestidos usando o modo micro-risco. Os parâmetros do teste de raspagem e a geometria da ponta são mostrados na Tabela 2.
 

 

 

 

Resultados e Discussão

Desgaste de fio de cobre:

A Figura 2 mostra a evolução do COF dos fios de cobre durante os testes de desgaste. O fio A mostra um COF estável de ~0,4 durante o teste de desgaste enquanto o fio B exibe um COF de ~0,35 nas primeiras 100 revoluções e aumenta progressivamente para ~0,4.

 

A figura 3 compara os rastros de desgaste dos fios de cobre após os testes. O profilômetro 3D sem contato da Nanovea ofereceu uma análise superior da morfologia detalhada dos rastros de desgaste. Ele permite a determinação direta e precisa do volume de rastros de desgaste, fornecendo uma compreensão fundamental do mecanismo de desgaste. A superfície do fio B tem danos significativos nas pistas de desgaste após um teste de desgaste com 600 rotações. A vista 3D do profilômetro mostra a camada tratada da superfície do Fio B removida completamente, o que acelerou substancialmente o processo de desgaste. Isto deixou uma pista de desgaste achatada no Fio B, onde o substrato de cobre é exposto. Isto pode resultar em redução significativa da vida útil do equipamento elétrico onde o Fio B é usado. Em comparação, o Fio A apresenta um desgaste relativamente leve demonstrado por uma pista de desgaste rasa na superfície. A camada tratada na superfície do Fio A não foi removida como a camada no Fio B sob as mesmas condições.

Resistência a arranhões na superfície do fio de cobre:

A figura 4 mostra os rastros de arranhões nos fios após os testes. A camada protetora do arame A apresenta muito boa resistência a arranhões. Ela delamina a uma carga de ~12,6 N. Em comparação, a camada protetora do Fio B falhou a uma carga de ~1,0 N. Tal diferença significativa na resistência a riscos para estes fios contribui para seu desempenho de desgaste, onde o Fio A possui uma resistência ao desgaste substancialmente melhorada. A evolução da força normal, COF e profundidade durante os testes de raspagem mostrados na Fig. 5 fornece mais informações sobre falhas no revestimento durante os testes.

Conclusão

Nesse estudo controlado, apresentamos o tribômetro da Nanovea, que realiza uma avaliação quantitativa da resistência ao desgaste de fios de cobre com tratamento de superfície, e o testador mecânico da Nanovea, que fornece uma avaliação confiável da resistência a arranhões de fios de cobre. O tratamento da superfície do fio desempenha um papel fundamental nas propriedades tribo-mecânicas durante sua vida útil. O tratamento adequado da superfície do fio A melhorou significativamente a resistência ao desgaste e a arranhões, o que é fundamental para o desempenho e a vida útil dos fios elétricos em ambientes difíceis.

O tribômetro da Nanovea oferece testes precisos e repetíveis de desgaste e atrito usando modos rotativos e lineares em conformidade com as normas ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribocorrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. A linha inigualável da Nanovea é a solução ideal para determinar toda a gama de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou espessos, macios ou duros.

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Entendendo as falhas no revestimento usando o teste de arranhões

Introdução:

A engenharia de superfície de materiais desempenha um papel significativo em uma variedade de aplicações funcionais, desde a aparência decorativa até a proteção dos substratos contra o desgaste, corrosão e outras formas de ataques. Um fator importante e primordial que determina a qualidade e a vida útil dos revestimentos é sua resistência coesiva e adesiva.

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Resistência a arranhões de protetores de tela de celular

Resistência a arranhões de protetores de tela de celular

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Importância dos protetores de tela de teste

Embora as telas telefônicas sejam projetadas para resistir a estilhaços e arranhões, elas ainda são suscetíveis a danos. O uso diário do telefone faz com que elas se desgastam e rasgam, por exemplo, acumulam arranhões e rachaduras. Como o reparo dessas telas pode ser caro, os protetores de tela são um item de prevenção de danos acessível, comumente adquirido e usado para aumentar a durabilidade de uma tela.


Usando o Macro Módulo do Nanovea PB1000 Mechanical Tester em conjunto com o sensor de emissões acústicas (AE), podemos identificar claramente cargas críticas nas quais os protetores de tela apresentam falhas devido a testes de risco1 para criar um estudo comparativo entre dois tipos de protetores de tela.


Dois tipos comuns de materiais protetores de tela são TPU (poliuretano termoplástico) e vidro temperado. Dos dois, o vidro temperado é considerado o melhor, pois proporciona melhor proteção contra impactos e arranhões. No entanto, é também o mais caro. Os protetores de tela TPU, por outro lado, são menos caros e uma escolha popular para os consumidores que preferem protetores de tela de plástico. Como os protetores de tela são projetados para absorver arranhões e impactos e geralmente são feitos de materiais com propriedades quebradiças, o teste de arranhões controlados emparelhados com a detecção de AE in-situ é uma configuração de teste ideal para determinar as cargas nas quais ocorrem falhas coesivas (por exemplo, rachaduras, lascas e fraturas) e/ou falhas adesivas (por exemplo, delaminação e espalação).



Objetivo da medição

Neste estudo, foram realizados três testes de arranhões em dois protetores de tela comerciais diferentes usando o módulo Macro do Nanovea's PB1000 Mechanical Tester. Utilizando um sensor de emissões acústicas e um microscópio ótico, foram identificadas as cargas críticas nas quais cada protetor de tela apresentava falha(s).




Procedimento e procedimentos de teste

O Testador Mecânico Nanovea PB1000 foi usado para testar dois protetores de tela aplicados em uma tela telefônica e fixados a uma mesa de sensores de fricção. Os parâmetros de teste para todos os arranhões são tabulados na Tabela 1 abaixo.




Resultados e Discussão

Como os protetores de tela eram feitos de um material diferente, cada um deles apresentava diferentes tipos de falhas. Apenas uma falha crítica foi observada para o protetor de tela TPU, enquanto o protetor de tela de vidro temperado exibia duas. Os resultados para cada amostra são mostrados na Tabela 2 abaixo. A carga crítica #1 é definida como a carga na qual os protetores de tela começaram a apresentar sinais de falha coesiva sob o microscópio. A carga crítica #2 é definida pela primeira mudança de pico vista nos dados do gráfico de emissões acústicas.


Para o protetor de tela TPU, a carga crítica #2 se correlaciona com o local junto com o arranhão onde o protetor começou a descascar visivelmente da tela do telefone. Um arranhão apareceu na superfície da tela do telefone quando a carga crítica #2 foi ultrapassada para o restante dos testes de arranhões. Para o protetor de tela de vidro temperado, a carga crítica #1 se correlaciona com o local onde as fraturas radiais começaram a aparecer. A carga crítica #2 acontece no final do arranhão com cargas mais altas. A emissão acústica é maior do que a do protetor de tela TPU, porém, não foi feito nenhum dano à tela do telefone. Em ambos os casos, a carga crítica #2 correspondeu a uma grande mudança de profundidade, indicando que o entalhe tinha atravessado o protetor de tela.













Conclusão




Neste estudo, mostramos a capacidade do Nanovea PB1000 Mechanical Tester de realizar testes de arranhões controlados e repetíveis e simultaneamente usar a detecção de emissão acústica para identificar com precisão as cargas nas quais ocorrem falhas adesivas e coesivas em protetores de tela feitos de TPU e vidro temperado. Os dados experimentais apresentados neste documento apóiam a suposição inicial de que o Vidro Temperado tem o melhor desempenho na prevenção de arranhões em telas telefônicas.


O testador mecânico Nanovea oferece recursos de medição precisos e repetíveis de indentação, arranhões e desgaste usando módulos Nano e Micro em conformidade com ISO e ASTM. O Testador Mecânico é um sistema completo, tornando-o a solução ideal para determinar toda a gama de propriedades mecânicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou espessos, macios ou duros.

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Automação multi-risco de amostras similares usando o PB1000 Mechanical Tester

Introdução :

Os revestimentos são amplamente utilizados em várias indústrias devido às suas propriedades funcionais. A dureza de um revestimento, resistência à erosão, baixo atrito e alta resistência ao desgaste são apenas algumas das muitas propriedades que tornam os revestimentos importantes. Um método comumente utilizado para quantificar estas propriedades é o teste de arranhões, o que permite uma medição repetida das propriedades adesivas e/ou coesivas de um revestimento. Comparando as cargas críticas nas quais ocorre a falha, as propriedades intrínsecas de um revestimento podem ser avaliadas.

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Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato

Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato Saiba mais
 
As lentes de policarbonato são comumente usadas em muitas aplicações ópticas. Sua alta resistência ao impacto, baixo peso e custo baixo de produção de alto volume as torna mais práticas do que o vidro tradicional em várias aplicações [1]. Algumas dessas aplicações exigem critérios de segurança (por exemplo, óculos de proteção), complexidade (por exemplo, lentes Fresnel) ou durabilidade (por exemplo, lentes de semáforo) que são difíceis de atender sem o uso de plásticos. Sua capacidade de atender a muitos requisitos de forma barata, mantendo qualidades óticas suficientes, faz com que as lentes plásticas se destaquem em seu campo. As lentes de policarbonato também têm limitações. A principal preocupação dos consumidores é a facilidade com que eles podem ser arranhados. Para compensar isto, processos extras podem ser realizados para aplicar um revestimento anti-riscos. A Nanovea analisa algumas propriedades importantes das lentes de plástico utilizando nossos três instrumentos de metrologia: Profilômetro, Tribômetroe Testador Mecânico.   Clique para ler mais!

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