O que um scratch tester faz
Um scratch tester responde a uma pergunta prática: quanta carga uma superfície revestida suporta antes de ser danificada, e como ela falha? Ele desloca uma ponta sobre a superfície sob carga normal controlada, registra a resposta e depois faz a imagem do risco, para que cada falha seja localizada e associada a uma carga. Revestimentos duros de ferramentas, tintas e vernizes, filmes finos ópticos e eletrônicos, revestimentos poliméricos e de dispositivos médicos são qualificados assim.
Como o resultado é uma carga em que ocorre uma falha definida, o ensaio de risco é rápido e fácil de comparar entre amostras, processos ou fornecedores. Por isso é usado tanto no desenvolvimento de revestimentos quanto no controle de qualidade da produção.
Como funciona um scratch tester instrumentado
- A amostra é posicionada sob a ponta com o videomicroscópio integrado.
- Uma pré-varredura opcional com carga muito baixa registra o perfil da superfície ao longo do futuro risco.
- A ponta percorre o comprimento definido enquanto a carga normal é aplicada, crescendo linearmente em um ensaio progressivo ou mantida constante.
- Profundidade de penetração, atrito e emissão acústica são registrados continuamente.
- Uma pós-varredura com carga baixa fornece a profundidade residual. Comparada com a pré-varredura e com a profundidade de penetração, ela separa a recuperação elástica da deformação permanente (True Depth, patente europeia nº 0663068).
- A vista ampliada com rastreamento registra o risco inteiro; cada falha é localizada e convertida em uma carga crítica.
Tipos de ensaio de risco
- Carga progressiva: a carga aumenta linearmente ao longo do risco. Em uma única passada, obtêm-se as cargas críticas de falha coesiva (trincas, lascamento) e de falha adesiva (delaminação), segundo ASTM C1624, ISO 20502 ou ASTM D7027.
- Carga constante: a carga é fixa. É usada para a dureza ao risco segundo ASTM G171, para a resistência ao mar e para verificar a uniformidade de uma superfície.
- Múltiplas passadas e alternado: a ponta passa repetidamente pela mesma trilha com carga abaixo da crítica, mostrando como o dano se acumula e quantas passadas um revestimento suporta. Veja desgaste por múltiplas passadas.
Nano, micro ou macro: escolhendo a escala de carga
O scratch tester certo depende da espessura e da dureza do revestimento. Uma carga alta demais atravessa um filme fino de imediato; uma baixa demais nunca faz um revestimento duro falhar.
- O nanorrisco usa um atuador piezoelétrico, faixas de carga de 80 mN a 4800 mN e pontas finas, de até 2 µm de raio nos estudos publicados. É adequado a filmes finos, tintas e revestimentos poliméricos, e a pequenos elementos como hastes de stents.
- O microrrisco usa um servomotor, faixas de carga de 20 N a 400 N e pontas Rockwell C ou esfero-cônicas. É adequado a revestimentos de nitretos, DLC e outros revestimentos duros, tintas sobre metal e revestimentos de eletrodos.
- O risco macro em um tribômetro usa pontas de 200, 500 ou 800 µm de raio para revestimentos espessos e muito duros, como camadas anodizadas.
O PB1000 leva juntos os módulos nano e micro, então um sistema de revestimento pode ser ensaiado nas duas escalas sem levar a amostra para outro instrumento.
O que observar em um scratch tester
- Carregamento vertical direto com sensores de carga e de profundidade independentes e controle de carga em malha fechada, de modo que a carga aplicada é a carga medida, sem braço de alavanca nem pivô.
- Resolução e ruído na escala necessária. Os módulos da NANOVEA adquirem carga e profundidade em 24 bits, e emissão acústica de 150 a 400 kHz com sensibilidade de 0,005 aJ.
- Imagem do risco inteiro, não só de quadros isolados, para que cada falha possa ser localizada e reexaminada após o ensaio.
- Posicionamento e automação: ensaios em várias amostras com diferenças de altura de até 50 mm, séries de riscos mapeadas e receitas salvas, para um controle de qualidade repetível.
- Ambientes: módulos de alta temperatura, baixa temperatura, umidade e líquido, para revestimentos que trabalham quentes, frios ou molhados.
- Indentação no mesmo sistema, pois dureza e módulo ajudam a explicar por que um revestimento falha onde falha.
Como ler os resultados de risco
Uma carga crítica não é um valor absoluto de aderência. Ela depende do raio da ponta, da taxa de carregamento, da espessura do revestimento, da dureza do substrato e do atrito, além da própria ligação. Por isso os ensaios de risco são mais úteis como comparações em condições idênticas e informadas: classificar revestimentos, comparar processos de deposição e verificar lotes de produção. Os dados de profundidade e de profundidade residual acrescentam o que as imagens sozinhas não mostram, como quanto da deformação foi elástica e em que profundidade o revestimento cedeu.
