Uygulama Notları - NANOVEA: Malzeme Testleri için Gelişmiş Profilometreler, Tribometreler, Nanoindenterler ve Çizilme Test Cihazları

Pacing Lead Insulation Wear Testing in Hanks’ Solution

Andrew Shore — Wed, 17 Jun 2026 17:55:24 +0000

Application Note | Medical Device Tribology

Nano-Friction and Wear Testing of Pacing Lead Insulation in Hanks’ Solution

Tribological analysis of silicone and polyether-polyurethane endocardial lead materials

Research & Experimental Testing

Duanjie Li, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Giriş

A pacemaker is a medical device used to regulate heart rhythm and maintain an adequate heart rate. It is typically implanted in the chest or abdomen and sends electrical impulses to the heart muscle through endocardial pacing leads.

As pacemakers remain a widely used treatment for cardiac rhythm disorders, the quality and service life of pacing leads are critical to long-term device performance. Lead failures can create serious risks for patients and may require surgical replacement, making pacing lead insulation wear testing an important part of material evaluation for implantable cardiac devices.^1–5

Endocardial pacing leads transmit electrical impulses from a pacemaker to the heart while operating in a dynamic body-fluid environment.

Why Friction and Wear Matter for Endocardial Lead Insulation

The outer insulation material of an endocardial lead requires several key properties, including biological inertness, high flexibility, fracture toughness, and long service life. Low friction can reduce interaction between the lead and the blood vessel, helping minimize vessel irritation during implantation and movement.

Wear resistance is also critical. Endocardial leads experience continuous movement from the heart and surrounding body structures, while operating in a body-fluid environment that can influence friction, wear, and material response.

Because of this complex environment, endocardial lead insulation should be evaluated using controlled tribological methods that simulate relevant contact conditions. Testing in Hanks’ solution allows the friction and wear behavior of lead insulation materials to be compared under a simulated body-fluid condition rather than relying only on dry testing.

Nano-friction test setup used to evaluate endocardial pacing lead insulation materials under low-load contact conditions.

Ölçüm Hedefi

This study compares the nano-friction and wear behavior of endocardial pacing lead insulation materials in Hanks’ solution. Silicone and polyether-polyurethane lead materials were evaluated to determine how each material responds under simulated body-fluid conditions.

Low-load nano-friction testing was performed using the Nano Module of the NANOVEA Mekanik Test Cihazı to measure coefficient of friction at controlled contact force. Reciprocating wear testing was then performed using a NANOVEA Tribometer to compare wear resistance under linear sliding contact.

NANOVEA T50 Kompakt
Serbest Ağırlık Tribometresi

NANOVEA PB1000 Büyük Platform Mekanik Test Cihazı

Measurement Principle

Nano-Friction Measurement Principle

Nano-friction testing measures the coefficient of friction (COF) between the test surface and a controlled counter material under very low applied load. In this study, the indenter made contact with the pacing lead insulation surface while the Nano Module maintained a constant load throughout the measurement.

The Nano Module uses a fast piezoelectric system and load cell to adjust the ball position and keep the applied load stable during sliding. The sample is moved at a controlled speed while lateral force is measured and plotted against displacement.

A stainless steel ball with a 6 mm diameter is commonly used for this type of measurement, although other counter materials, shapes, and sizes can be selected to simulate different contact conditions. This allows pacing lead insulation materials to be evaluated under controlled low-load friction conditions relevant to biomedical device applications.

Nano-friction measurement schematic showing controlled low-load sliding contact and lateral force measurement during reciprocating motion.

Reciprocating Wear Principle

Reciprocating wear testing evaluates material response under repeated linear sliding contact. A flat or spherical counter material is loaded against the test sample with a precisely known force, while the sample moves back and forth in a controlled reciprocating motion.

The counter material, such as a pin or ball, is mounted on a stiff lever that functions as a low-friction force transducer. As the sample moves, frictional forces between the counter material and the sample are measured using a strain gauge sensor on the tribometer arm.

After the test, the resulting wear track can be examined to compare material damage, wear scar geometry, and surface response. This method allows friction and wear behavior to be studied under controlled conditions, including variations in time, contact pressure, sliding speed, temperature, humidity, and lubrication environment.

Linear reciprocating wear schematic showing a pin or ball counterface sliding across the sample to generate a wear track under controlled load.

Test Prosedürü

The coefficient of friction (COF) of the pacing lead materials was measured against a stainless steel 440 ball with a 6 mm diameter. Testing was performed using the Nano Module of the Nanovea Mechanical Tester.

The sample was immersed in Hanks’ solution to simulate a body-fluid environment. A low applied load of 50 mN was maintained throughout the test, while the ball slid against the lead surface at a constant speed of 20 mm/min over a total sliding distance of 10 mm.

Wear resistance was evaluated using a Nanovea Tribometer with the Linear Reciprocating Wear Module. During the wear test, a stainless steel 303 block measuring 10 × 10 mm² was used as the counter material, and the coefficient of friction was recorded in situ at 0.1 s intervals.

After testing, the resulting wear tracks were examined under an optical microscope to compare surface damage on the silicone and polyether-polyurethane lead materials. Stainless steel was used as the counter material in this study; however, custom fixtures and alternative counter materials can be used to simulate specific application conditions.

Parameter	Value
Sample	Leads made of silicone or polyether-polyurethane (PP)
Normal force	1 N
Hız	200 cycles/min
Duration of test	5 h
Çevre	Hanks’ solution

Wear test parameters used to evaluate silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in Hanks’ solution.

Sonuçlar ve Tartışma

Nano-Friction Test

The nano-friction behavior of the silicone and polyether-polyurethane (PP) pacing lead materials was first evaluated using the Nano Module of the Nanovea Mechanical Tester. The coefficient of friction was measured in both dry conditions and Hanks’ solution to compare material response under ambient and simulated body-fluid environments.

Both materials showed significantly lower coefficient of friction in Hanks’ solution than under dry conditions. In Hanks’ solution, the silicone lead exhibited a COF of approximately 0.15, while the polyether-polyurethane lead exhibited a lower COF of approximately 0.05. Under dry conditions, the values were substantially higher, at approximately 0.6 for silicone and 0.5 for polyether-polyurethane.

These results demonstrate the importance of testing pacing lead insulation materials under application-relevant environmental conditions. Hanks’ solution had a strong effect on the measured friction behavior, showing that dry testing alone may not represent the tribological response of lead insulation materials in a simulated body-fluid environment.

The low-load control of the Nano Module allowed the applied force to remain constant at 50 mN during the measurement. This enabled controlled simulation of low-contact-force interaction between the lead material and surrounding biological structures.

Coefficient of friction comparison for silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in dry conditions and Hanks’ solution.

Wear Test

Wear resistance was evaluated using a Nanovea Tribometer to compare the silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in Hanks’ solution. After testing, the lead surfaces were examined visually and under optical microscopy to compare the extent of wear damage.

The silicone lead showed a large wear scar with a width of approximately 1.2 mm. Microscopic observation indicated severe wear on the silicone lead, with parallel deep grooves formed along the movement direction of the rubbing block.

In comparison, the polyether-polyurethane lead showed a narrower wear scar of approximately 0.6 mm. The observed wear was milder, with only several small scratches visible on the shallow surface.

Wear of the lead outer insulation can contribute to pacing and sensing abnormalities, making wear resistance an important factor in endocardial lead material selection.⁶ These results indicate that polyether-polyurethane provided lower friction and better wear resistance than silicone under the tested conditions.

Before-and-after wear comparison of silicone and polyether-polyurethane pacing lead surfaces, including 400x microscope images showing more severe wear on silicone and milder wear on polyether-polyurethane.

Silicone pacing lead surface before reciprocating wear testing.

Polyether-polyurethane pacing lead surface before reciprocating wear testing.

Silicone pacing lead surface after wear testing, showing a pronounced wear scar.

Polyether-polyurethane pacing lead surface after reciprocating wear testing.

400x microscope image of the silicone pacing lead after wear testing, showing deep parallel wear grooves.

400x microscope image of the polyether-polyurethane pacing lead after wear testing, showing comparatively mild surface wear.

Sonuç

This study demonstrated the use of low-load nano-friction testing and reciprocating wear testing to evaluate endocardial pacing lead insulation materials in Hanks’ solution. The Nano Module of the NANOVEA Mechanical Tester measured coefficient of friction under controlled low-load contact, while the NANOVEA Tribometer simulated wear behavior under reciprocating sliding motion.

Testing in Hanks’ solution showed a clear difference between silicone and polyether-polyurethane lead materials. Polyether-polyurethane exhibited lower coefficient of friction and better wear resistance than silicone under the tested conditions, making it the stronger candidate for the outer insulation material of endocardial pacing leads in this study.

These results highlight the importance of evaluating biomedical materials under application-relevant environments rather than relying only on dry testing. Controlled nano-friction and tribology testing can help compare candidate materials, quantify friction response, and evaluate wear resistance for implantable medical device components.

The NANOVEA Mechanical Tester’s Nano, Micro, and Macro modules operate within a single ISO and ASTM compliant platform, enabling consistent evaluation of hardness, elastic modulus, fracture toughness, and wear from a single system. The NANOVEA Tribometer similarly supports rotative and linear wear modes with optional high-temperature, corrosion, and liquid environment modules.

Referanslar

[1] Magney JE, Flynn DM, Parsons JA, Staplin DH, Chin-Purcell MV, Milstein S, Hunter DW. Pacing Clin Electrophysiol. 1993; 16:445–457.
[2] Jacobs DM, Fink AS, Miller RP, Anderson WR, McVenes RD, Lessar JF, Cobian KE, et al. Pacing Clin Electrophysiol. 1993; 16:434–444.
[3] Gupta K, Villareal RP, Rasekh A, Massumi A. Tex Heart Inst J. 2003; 30:84–85.
[4] Magney JE, Parsons JA, Flynn DM, Hunter DW. Pacing Clin Electrophysiol. 1995; 18:1509–1517.
[5] Kazama S, Nishiyama K, Machii M, Tanaka K, Amano T, Nomura T, Ohuchi M, et al. Jpn Heart J. 1993; 34:193–200.
[6] Andrzej K, Barbara M, Agnieszka K, Marcin G. Pacing Clin Electrophysiol. 2013; 36(12):1503–1511.

Frequently Asked Questions About Pacing Lead Insulation Wear Testing

How do you evaluate friction and wear behavior of pacing lead insulation?

Pacing lead insulation can be evaluated using low-load friction testing and reciprocating wear testing. These methods measure coefficient of friction, wear scar formation, and surface damage under controlled load, motion, and environmental conditions.

Why is low-load friction testing important for endocardial leads?

Endocardial leads operate under relatively low contact forces while interacting with blood vessels, tissue, and surrounding structures. Low-load friction testing helps evaluate how insulation materials behave under contact conditions that are closer to the application than high-force mechanical testing alone.

What does coefficient of friction indicate in pacing lead material testing?

Coefficient of friction indicates how much resistance occurs during sliding contact between the lead insulation and a counter material. In this study, lower COF values in Hanks’ solution showed that the test environment had a strong effect on the measured friction behavior of silicone and polyether-polyurethane materials.

Why compare silicone and polyether-polyurethane lead insulation materials?

Silicone and polyether-polyurethane are commonly considered for flexible biomedical insulation applications because they can provide different combinations of flexibility, durability, and surface response. Comparing them under the same test conditions helps identify which material provides lower friction and better wear resistance for the intended application.

Which NANOVEA instruments are used for low-load friction and wear testing?

Low-load coefficient of friction can be measured using the Nano Module of a NANOVEA Mechanical Tester, while reciprocating wear behavior can be evaluated using a NANOVEA Tribometer. Together, these systems allow controlled evaluation of friction, wear, and material response for biomedical components.

How is reciprocating wear testing used for pacing lead materials?

Reciprocating wear testing repeatedly slides a counter material across the sample surface under controlled load to create and evaluate a wear track. For pacing lead insulation materials, this allows comparison of wear scar width, surface damage, and material durability under simulated sliding contact.

Need Reliable Medical Device Friction and Wear Testing?

The post Pacing Lead Insulation Wear Testing in Hanks’ Solution appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Climbing Hold Surface Roughness Analysis

Andrew Shore — Thu, 28 May 2026 20:27:37 +0000

Application Note | 3D Optical Profilometry

Climbing Hold Surface Roughness Analysis Using 3D Optical Profilometry

Measuring Texture, Porosity, and Topography on Bouldering Holds

Research & Experimental Testing

Walter Alabiso, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Giriş

Bouldering is a demanding discipline that combines physical strength, precise body positioning, and an understanding of how the human body interacts with climbing surfaces. On slab routes, where the wall is angled below vertical and positive holds are limited or absent, a climber’s stability depends almost entirely on the tribological interaction between the body and the climbing hold surface.

Climbing hold surface roughness plays a central role in this contact. Roughness provides the microtexture needed for smearing, a technique where high-friction rubber soles are pressed firmly against the surface to expand the effective contact area and generate adherence. A similar mechanism occurs at the fingers, where the ridges of fingerprints and the pliability of skin deform slightly against the hold’s surface features, creating grip through microscopic interlocking.

Porosity contributes to grip performance by absorbing moisture, sweat, or chalk at the contact interface, preventing the formation of a thin lubricating film that would reduce friction. Micro-cracks and surface flaws act as additional friction points, helping the climber maintain lateral tension against the hold surface. Because these features (roughness, porosity, and surface morphology) operate at different scales and interact differently depending on the hold, quantitative 3D surface measurement is essential for comparing how different climbing hold textures perform under real contact conditions.

Bouldering grips used to compare surface roughness, pore morphology, and grip-related topography.

Why Use Non-Contact Profilometry for Climbing Hold Surface Analysis

Climbing holds and rock-like surfaces can include deep pores, steep asperities, sharp valleys, and irregular texture. These features are difficult to measure accurately with contact-based profilometry because a physical stylus can lose contact, deform local surface features, or fail to reach narrow cavities.

NANOVEA’s non-contact optical profilometry uses chromatic light technology to capture surface height data without touching the sample. This makes it suitable for reconstructing complex climbing hold topography, including deep nooks, pores, and surface flaws, while avoiding measurement artifacts caused by local plastic deformation.

In this study, the NANOVEA JR25 Optical Profiler was used to measure two bouldering grips: a yellow block with a smoother, flatter surface and a green block with a rougher tactile texture. Both samples were scanned using a PS4-MG35 single-point optical sensor with a 3000 µm Z-range and a 4 µm acquisition step in X and Y.

Dual-frequency acquisition was used to reduce light sensor saturation from localized bright spots on the grip surfaces, allowing the profiler to capture roughness and pore morphology across the scanned areas.

Ölçüm Hedefi

The objective of this study was to demonstrate how non-contact 3D optical profilometry can be used to reconstruct and compare the surface roughness, topography, and pore morphology of climbing holds.

Two bouldering grip samples were analyzed: a yellow hold with a smoother, flatter surface and a blue hold with a rougher tactile texture and sharper grip features. The analysis focused on surface height variation, areal roughness parameters, pore coverage, pore size, pore depth, and functional surface behavior.

The NANOVEA JR25 Optical Profilometer measuring the climbing hold samples using an optical sensor.

Measurement Method

The NANOVEA JR25 Optical Profiler was used to measure the yellow and blue bouldering grip samples. Each surface was scanned with a PS4-MG35 single-point optical sensor with an enhanced 3000 µm Z-range, allowing the system to capture deep pores, sharp valleys, and irregular surface texture while maintaining a 4 µm acquisition step in X and Y.

Dual-frequency acquisition was used to reduce light sensor saturation from localized bright spots on the grip surfaces, improving data capture across rough, porous, and uneven areas.

NANOVEA JR25 Portable

Optik Profilometre

Test Parametreleri

Measurement Setting	Optical Profilometry Setup
Samples measured	Yellow and blue bouldering grip samples
Optical pen	PS4-MG35
Z-range	3000 µm
Scan area	5.00 mm × 5.00 mm
X-step size	4.00 µm
Y-step size	4.00 µm
Averaging	1
Measurement type	Direct
Acquisition mode	Dual frequency
Acquisition rate	100–400 Hz
Light intensity	100%

Optical profilometry test conditions used to measure the bouldering grip samples.

Optical Profilometry Results

Yellow Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The 3D rendering below shows the reconstructed surface topography of the yellow climbing grip sample.

A total least-squares plane was removed to study surface properties. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm was applied following ISO 25178 (1/2 cut-off removed at each side). However, the sharp density of pores and asperities and the elevated average roughness make the use of a Gaussian L-filter (8 mm cut off) inapplicable. Therefore, the primary surface was considered, and the roughness parameters are listed in the table below, alongside the 2D false-color map of the filtered surface.

ISO 25178-2 – Primary Surface
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm, 1/2 cut-off
F-operation: [Workflow] Leveled (TLSPL)
Height Parameters
Sq	168.970	µm	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.927		Çarpıklık
Sku	4.117		Kurtosis
Sp	320.530	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	868.116	µm	Maximum pit depth
Sz	1188.645	µm	Maksimum yükseklik
Sa	132.953	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

The average surface roughness Sa is 132.953 µm, whereas the peak-to-valley roughness, Sz amounts to 1188.645 µm. The surface morphology is skewed towards deep valleys (Ssk < 0, Sv > Sp), with a leptokurtotic (Sku > 3) distribution of peaks and valleys relative to the average plane.

The following picture shows a 2D photo-simulation of the area under artificial lighting, highlighting the region’s morphology.

Pore Morphology Analysis

A pore analysis was performed across the full scanned area using a semi-automated edge-detection algorithm. The analysis identified recessed surface features to quantify pore coverage, pore density, radius, void volume, and maximum depth.

The detected pore locations were then mapped across the scanned 5 mm × 5 mm area to evaluate pore coverage, density, and size distribution.

Information
Method	Circle detection
Features detected	Pores, recessed objects
Minimum detection diameter	0.150 mm
Maximum detection diameter	2.000 mm
Number of detected pores	206
Surface coverage	47.395%
Pore density	8.203 particles/mm²

Parameter	Unit	Mean	Std. Dev.	Min	Max
Global Statistics
Yarıçap	mm	0.127	0.049	0.076	0.275
Void volume	µm³	4,724,770.705	6,748,143.925	23,594.172	4.422 × 10⁷
Maximum depth	µm	173.729	94.942	28.153	716.480

Pores covered nearly half of the yellow grip’s scanned surface, with a measured coverage of 47.395% and a pore density of 8.203 particles/mm². The detected pores and cracks were highly heterogeneous in size, volume, and depth, ranging from large crater-like features with a maximum radius of 0.275 mm and void volume above 4.4 × 10⁷ µm³ to smaller pores with a minimum radius of 0.076 mm and void volume of 23,594.172 µm³. This uneven pore distribution is reflected in the large standard deviation measured for void volume and maximum depth.

Functional Surface Parameters (Abbott-Firestone curve)

The Abbott-Firestone curve shows the cumulative areal material distribution of the yellow climbing grip sample. This analysis defines functional surface parameters including Sk, Spk, and Svk according to ISO 25178-2.

Information
Standart	ISO 25178-2
Parameter	Value	Unit
Sk	409.738	µm
Spk	45.480	µm
Svk	233.446	µm
Smrk1	3.976	%
Smrk2	85.005	%

The chart below shows the peak-valley distribution from the mean plane based on the functional parameters derived from the Abbott-Firestone curve. Valleys are shown in purple, the mean plane in green, and peaks in orange.

Information
1st threshold	Height – c1: 229.209 µm
2nd threshold	Height – c2: -180.424 µm
Parameters	Unit
Projected area (in %)	%	14.995	81.029	3.976
Projected area	mm²	3.772	20.381	1.000
Volume of material (in %)	%	97.451	48.100	0.973
Volume of material	µm³	1.684 × 10¹⁰	4.956 × 10⁹	2.275 × 10⁷

The yellow grip sample shows a dominant mean-plane region with scattered recessed pores and a smaller population of raised peaks. This indicates a surface texture characterized mainly by average-sized pores distributed across the scanned area.

Blue Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The 3D rendering below shows the reconstructed surface topography of the blue climbing grip sample.

A total least-squares plane was removed to evaluate the blue grip’s surface properties. An S-Gaussian 2.5 µm roughness filter was applied following ISO 25178, with 1/2 cut-off removed at each side.

Because of the dense pores, asperities, and elevated average roughness, a Gaussian L-filter with an 8 mm cut-off was not applied. The primary surface was used for roughness analysis, with the roughness parameters listed alongside the 2D false-color map of the filtered surface.

ISO 25178-2 – Primary Surface
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm, 1/2 cut-off
F-operation: [Workflow] Leveled (TLSPL)
Height Parameters
Sq	211.440	µm	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.682		Çarpıklık
Sku	3.672		Kurtosis
Sp	522.404	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	720.164	µm	Maximum pit depth
Sz	1242.568	µm	Maksimum yükseklik
Sa	166.719	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

The blue grip sample had an average surface roughness, Sa, of 166.719 µm and a peak-to-valley roughness, Sz, of 1242.568 µm. The negative skewness value, Ssk < 0, indicates that the surface morphology is skewed toward deep valleys, while Sv > Sp shows that the maximum pit depth exceeded the maximum peak height.

The kurtosis value, Sku > 3, indicates a leptokurtotic height distribution, meaning the blue grip surface contains sharper or more extreme peaks and valleys relative to the average plane.

The 2D photo simulation below highlights the blue climbing grip’s surface morphology under artificial lighting.

Pore Morphology Analysis

The detected pore locations were mapped across the scanned 5 mm × 5 mm area to evaluate pore coverage, density, and size distribution.

Information
Method	Circle detection
Features detected	Pores, recessed objects
Minimum detection diameter	0.040 mm
Maximum detection diameter	2.000 mm
Number of detected pores	794
Surface coverage	24.208%
Pore density	31.355 particles/mm²

Parameter	Unit	Mean	Std. Dev.	Min	Max
Global Statistics
Yarıçap	mm	0.035	0.035	0.020	0.218
Void volume	µm³	821,872.849	2,495,310.021	11,009.819	2.929 × 10⁷
Maximum depth	µm	476.053	305.830	16.132	1044.045

Pores covered 24.208% of the blue grip’s scanned surface, with a pore density of 31.355 particles/mm². The detected pores and cracks were highly heterogeneous in size, volume, and depth, ranging from large crater-like features with a maximum radius of 0.218 mm and void volume greater than 2.9 × 10⁷ µm³ to small pores with a minimum radius of 0.020 mm and void volume of approximately 1.1 × 10⁴ µm³.

This uneven distribution is reflected in the large standard deviation measured for void volume and maximum depth. The pore distribution is bimodal, with one population of fine, deep pores and another population of larger crater-like valleys.

Functional Surface Parameters (Abbott-Firestone curve)

The Abbott-Firestone curve shows the cumulative areal material distribution of the blue climbing grip sample. This analysis defines functional surface parameters including Sk, Spk, and Svk according to ISO 25178-2.

Information
Standart	ISO 25178-2
Parameter	Value	Unit
Sk	522.359	µm
Spk	117.670	µm
Svk	295.209	µm
Smrk1	6.122	%
Smrk2	87.456	%

Information
1st threshold	Height – c1: 283.646 µm
2nd threshold	Height – c2: -238.619 µm
Parameters	Unit
Projected area (in %)	%	12.544	81.334	6.122
Projected area	mm²	3.182	20.629	1.553
Volume of material (in %)	%	96.079	48.546	1.514
Volume of material	µm³	1.151 × 10¹⁰	6.431 × 10⁹	9.142 × 10⁷

The blue grip sample shows a dominant mean-plane region with fine, deep pores distributed across the surface and localized peak features. Compared with the yellow grip, the blue grip contains a higher projected peak area and a bimodal pore structure, combining fine recessed pores with larger crater-like valleys.

Sonuç

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness, topography, and pore morphology of yellow and blue bouldering grip samples.

Topographic analysis showed that both grip samples had high surface roughness, with Sa values above 100 µm and Sz values above 1000 µm. Both surfaces also showed an asymmetric height distribution skewed toward valleys, indicating that recessed features played a major role in the measured surface morphology.

The yellow grip sample showed higher pore coverage, with pores covering 47.395% of the scanned surface. Its surface was mainly characterized by average-sized pores distributed across the measured area.

The blue grip sample showed lower pore coverage at 24.208%, but a much higher pore density of 31.355 particles/mm². Its pore distribution was bimodal, with a population of fine, deep pores and a separate population of larger crater-like valleys.

These results show how non-contact 3D optical profilometry can quantify climbing hold surface features that are difficult to evaluate from visual inspection alone, including roughness, pore coverage, pore depth, surface height distribution, and functional topography. The blue grip’s higher porosity and bimodal pore structure make it more likely to absorb moisture and chalk at the contact interface, while its elevated roughness and surface morphology support stable friction for shoe rubber and finger contact. The yellow grip’s lower roughness and flatter profile suggest it is better suited for use as a foothold in slab climbing, where broad surface contact matters more than deep textural engagement.

Frequently Asked Questions About Climbing Hold Surface Roughness

What is climbing hold surface roughness?

Climbing hold surface roughness describes the height variation, texture, pores, asperities, and valleys present on the surface of a climbing grip. These features can influence contact behavior between the hold, shoe rubber, skin, chalk, and moisture.

How can climbing hold surface roughness be measured?

Climbing hold surface roughness can be measured using non-contact 3D optical profilometry. This method reconstructs the surface topography and calculates areal roughness parameters such as Sa, Sz, Sp, Sv, Ssk, and Sku without touching or deforming the sample.

Why use non-contact optical profilometry for climbing hold analysis?

Non-contact optical profilometry is useful for climbing hold analysis because climbing grips can contain deep pores, sharp valleys, rough asperities, and irregular surface texture. A contact stylus may lose contact, fail to reach recessed features, or introduce artifacts on complex surfaces.

What does Sa mean in surface roughness analysis?

Sa is the arithmetic mean height of a surface and is commonly used to describe average areal surface roughness. In this app note, both climbing grip samples showed high Sa values above 100 µm, indicating strongly textured surfaces.

What does Sz mean in optical profilometry results?

Sz is the maximum height of the measured surface, calculated from the highest peak to the deepest valley. In climbing hold surface roughness analysis, Sz helps describe the full vertical range of the grip’s surface texture.

Why is pore morphology important for climbing grips?

Pore morphology can affect how a climbing grip interacts with chalk, sweat, humidity, skin, and shoe rubber. Measuring pore coverage, density, depth, and volume helps quantify surface features that are difficult to evaluate by visual inspection alone.

Need Reliable Surface Roughness Analysis?

The post Climbing Hold Surface Roughness Analysis appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Andrew Shore — Wed, 25 Mar 2026 20:57:16 +0000

Application Note | Stent Coating Adhesion Testing

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Quantifying Coating Failure and Adhesion Performance on Drug-Eluting Stents

Research & Experimental Testing

Duanjie Li, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Giriş

Blood is carried through arteries from the heart to the rest of the body. Any weakening or blockage of these vessels can pose significant health risks and may become life-threatening. A stent is a small mesh tube inserted into the lumen of a blood vessel to treat narrowed or weakened arteries. Stent implantation is now a widely used procedure to support the arterial wall and restore blood flowᶦ.

Metal stent mesh geometry illustrating the structural complexity of vascular implant design.

Why coating adhesion matters in drug-eluting stents

Drug-eluting stents represent a major advancement in stent technology. They incorporate a biodegradable, biocompatible polymer coating that enables controlled drug release at the arterial site, helping to inhibit intimal thickening and reduce the risk of restenosisᶦᶦ.

A critical concern in these systems is the delamination of the polymer coating from the metallic stent substrate. This coating carries the drug-eluting layer, and its adhesion directly impacts device performance and reliability.

To improve coating adhesion, stents are often designed with complex geometries. In this study, the polymer coating is located at the bottom of grooves within the stent mesh. This configuration presents a significant challenge for adhesion measurement.

A reliable method is required to quantitatively evaluate the interfacial strength between the polymer coating and the metal substrate. The small diameter of the stent mesh, comparable to a human hair, combined with its three-dimensional geometry, requires:

ultrafine X-Y positioning accuracy
precise control of applied load
accurate depth measurement during testing

ℹ️ Hakkında daha fazla bilgi edinin nanoindentation and scratch testing lab services for coating adhesion and failure analysis.

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı, in Nano Scratch Mode, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal mesh of stent samples.

Controlled scratch measurements are carried out on stent geometries with dimensions comparable to a human hair, enabling precise evaluation of coating adhesion on complex stent structures.

NANOVEA PB1000 Advanced

Mekanik Test Cihazı

Test Koşulları

1. Regular Stent Samples

The stent is fixed on the sample stage, with a support wire inserted inside the stent tube to ensure stability during nano scratch testing. The NANOVEA Mechanical Tester is used to perform nano scratch measurements using the parameters summarized in Table 1, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal substrate.

Parameter	Value
Load type	İlerici
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	Konik
Indenter material (tip)	Elmas
Girinti ucu yarıçapı	20 µm
Sıcaklık	24°C (room)

Tablo 1: Test parameters for nano scratch measurements on regular stent samples

2. Grooved Stent Samples

The SEM image in Fig. 1 shows the cross-section of the stent sample. The stent features a groove with a depth of approximately 30 µm. The polymer coating, with a thickness of 10.8 µm, is located at the bottom of the groove.

Standard 60° conical diamond tips are not sharp enough to reach the bottom of the groove without contacting the sidewalls. Therefore, a sharper 40° conical diamond tip is used in this study (Fig. 2).

Nano scratch measurements are performed using the parameters summarized in Table 2.

Parameter	Value
Load type	İlerici
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
Yükleme oranı	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	Elmas
Girinti ucu yarıçapı	5 µm

Table 2: Test parameters for nano scratch measurements on grooved stent samples

Fig. 1: SEM cross-section of a grooved stent showing polymer coating located at the bottom of the groove, highlighting the challenge of coating adhesion measurement in recessed geometries.

Fig. 2: Schematic of a 40° conical diamond tip designed for nano scratch testing inside stent grooves, enabling accurate adhesion measurement without sidewall interference.

Sonuçlar ve Tartışma

The stent mesh has a diameter of approximately 100 μm, comparable to a human hair. Precise positioning is therefore critical to ensure the scratch test is performed at the center of the stent mesh. The NANOVEA Mechanical Tester provides X–Y positioning accuracy down to 0.25 μm, enabling accurate test placement under the integrated optical microscope.

1. Regular Stent Samples

Nano scratch testing is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch track on the stent is shown in Fig. 3a, while failure behavior at different stages is presented in Fig. 3b and 3c.

Two critical loads are identified:

Lc1: the load at which the first visible damage appears on the coating
Lc2: the load at which the coating is fully removed and the substrate is exposed

The evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth is shown in Fig. 4, providing insight into the progression of coating failure during the test.

The first signs of coating damage appear at Lc1 ≈ 14.5 mN. As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a wider and deeper scratch track. During this phase, the COF increases from approximately 0.05 to 0.7.

At Lc2 ≈ 78.1 mN, the coating is fully delaminated from the metal substrate. Beyond this point, as the load continues to increase, both COF and penetration depth remain relatively stable due to the mechanical support of the underlying metal substrate.

(a) Full Scratch Track

(b) Lc1 ≈ 14.5 mN

Fig. 3: Nano scratch track on a stent coating under progressively increasing load, showing (a) full scratch path, (b) initial coating failure at Lc1 ≈ 14.5 mN, and (c) complete coating delamination at Lc2 ≈ 78.1 mN.

Fig. 4: Evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth during nano scratch testing of a stent coating under progressively increasing load, showing the progression of coating failure and transition to substrate support.

Failures during nano scratch testing up to a maximum load of 300 mN occur at critical loads below 100 mN. To enable a more quantitative comparison of coating performance, additional tests are performed with a maximum load of 100 mN on two stent samples, referred to as Sample 1 and Sample 2.

Fig. 5 compares the scratch tracks of Sample 1 and Sample 2 after nano scratch testing. Sample 1 exhibits the first sign of coating damage at a critical load of Lc1 ≈ 13.2 mN, while Sample 2 shows initial failure at a higher load of Lc1 ≈ 21.1 mN.

Coating delamination occurs at 62.5 mN for Sample 1. In contrast, the coating on Sample 2 remains intact throughout the test, continuing to protect the metal substrate under the same loading conditions.

This behavior is further reflected in the evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth, as shown in Fig. 6. When the diamond tip penetrates through the coating and contacts the metal substrate in Sample 1, the COF reaches a peak while the penetration depth decreases due to the increased stiffness of the underlying substrate.

(a) Sample 1 – Early Coating Failure

(b) Sample 2 – Improved Coating Integrity

Fig. 5: Comparison of nano scratch tracks for two stent coatings, showing (a) early coating failure and delamination in Sample 1, and (b) improved coating integrity in Sample 2 under the same loading conditions.

Fig. 6: Comparison of coefficient of friction (COF) and penetration depth for Sample 1 and Sample 2 during nano scratch testing, showing earlier substrate contact and higher friction response in Sample 1, indicating weaker coating adhesion.

2. Grooved Stent Samples

As shown in Fig. 1 and Fig. 7, the grooved stent mesh has a diameter of approximately 90 μm, comparable to a human hair. The groove has a width of ~50 μm and a depth of 30 μm. This geometry presents a significant challenge for nano scratch testing, particularly for evaluating coating adhesion at the bottom of the groove.

Precise positioning is critical to locate the scratch test within the groove. The nano scratch test is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch tracks of grooved stent Samples 3 and 4 are compared in Fig. 7.

The critical load Lc is defined as the load at which the coating fails and the substrate becomes exposed. The evolution of normal load and penetration depth, shown in Fig. 8, provides further insight into the progression of coating failure during testing.

As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a deeper scratch track. When the critical load Lc is reached, the coating delaminates from the metal substrate.

Sample 3 exhibits coating failure at Lc ≈ 126 mN, while Sample 4 fails at a higher load of Lc ≈ 173 mN. This difference indicates stronger adhesion of the coating in Sample 4.

The measured critical loads enable quantitative comparison of coating adhesion performance. Under the same testing conditions, the coating on Sample 4 demonstrates higher resistance to delamination, making it the better-performing candidate in this study.

(d) Sample 4 – Higher Adhesion in Groove (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 7: Nano scratch tracks inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing (c) coating failure at Lc ≈ 126 mN in Sample 3 and (d) higher adhesion with delayed failure at Lc ≈ 173 mN in Sample 4.

(a) Sample 3 – Earlier Coating Failure (Lc ≈ 126 mN)

(b) Sample 4 – Delayed Failure and Higher Adhesion (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 8: Evolution of normal load and penetration depth during nano scratch testing inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing earlier coating failure in Sample 3 and delayed failure at higher load in Sample 4. The vertical green line indicates the critical load (Lc) where coating delamination occurs.

Sonuç

This study demonstrates the ability of the NANOVEA Mechanical Tester to quantitatively evaluate the cohesive and adhesive strength of polymer coatings on both regular and grooved stent geometries using nano scratch testing.

The recessed geometry of the stent grooves, approximately 50 μm wide and 30 μm deep, presents a significant challenge for coating adhesion measurement. The high X–Y positioning accuracy of 0.25 μm enables precise placement of the scratch test within these confined regions, allowing direct evaluation of coating performance where failure is most critical.

By applying a controlled, progressively increasing load, critical loads associated with coating failure can be identified and compared across samples. This approach enables reliable differentiation of coating adhesion performance and interfacial integrity, even on small, complex stent structures.

Referanslar

[I] http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/stents
[II] http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-99402006000300008

Frequently Asked Questions About Stent Coating Adhesion Testing

What is stent coating adhesion testing?

Stent coating adhesion testing evaluates how strongly a polymer coating is bonded to the metal substrate of a stent. Techniques such as nano scratch testing quantify the load at which coating damage and delamination occur, providing measurable indicators of adhesion strength.

What is critical load (Lc) in nano scratch testing?

Critical load (Lc) is the applied load at which a coating fails during a scratch test.

Lc1 corresponds to the first visible damage in the coating
Lc2 indicates complete coating removal and exposure of the substrate

These values are used to quantify and compare coating adhesion performance.

Why is coating adhesion important in drug-eluting stents?

Coating adhesion directly affects the reliability of drug-eluting stents. Poor adhesion can lead to coating delamination, which may compromise controlled drug release and increase the risk of device failure.

How do you measure coating adhesion inside stent grooves?

Measuring adhesion inside stent grooves requires high positioning accuracy and appropriate indenter geometry. Nano scratch testing with sharp diamond tips allows access to recessed coating regions, enabling direct evaluation of adhesion within complex stent geometries.

What does coefficient of friction (COF) indicate in scratch testing?

The coefficient of friction (COF) reflects changes in surface interaction during the scratch test. A sudden increase in COF often indicates coating failure and contact between the indenter and the underlying metal substrate.

How can nano scratch testing compare different coating formulations?

Nano scratch testing enables direct comparison of coatings by measuring critical loads under controlled conditions. Higher critical loads indicate stronger adhesion and improved resistance to delamination, allowing selection of better-performing coating systems.

Need Reliable Stent Coating Adhesion Testing?

The post Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Andrew Shore — Thu, 05 Mar 2026 21:02:01 +0000

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

Tarafından hazırlanmıştır

Walter Alabiso, PhD; Davide Morrone, MPhys; Andrew Shore, MA

Giriş

The ability to accurately characterize tooth surfaces, including micro-roughness and 3D surface topography at the nanometer scale, enables advanced research and applications in orthodontics and dental materials science. Non-contact optical profilometry provides a precise method for measuring dental surface roughness and analyzing tooth surface morphology without damaging delicate structures. These measurements support the development of composite dental materials that replicate the natural surface roughness of enamel, as well as the design and fabrication of patient-specific dental casts and restorative components.

Low surface roughness plays a primary role in limiting bacterial adhesion and plaque formation, thereby reducing the risk of cavities. An increase in average roughness (Ra) above 2 µm leads to a steep increase in biofilm formation in vivo.¹ An Ra of 0.2 µm is considered the threshold value below which no further reduction in bacterial adhesion can be expected.²

Reconstruction of the tooth’s 3D surface topography enables the fabrication of dental casts, which are essential for accurate diagnosis, treatment planning, and the fabrication of dental appliances.

Non-Contact Optical Profilometry for Dental Surface Analysis

The present study illustrates the potential of NANOVEA’s high-precision non-contact optical profilometers for dental surface roughness measurement and 3D tooth topography analysis. Chromatic Light technology offers significant advantages over classical touch probe techniques. It acquires data points from deep crevices and complex geometries without introducing measurement errors or artifacts caused by local plastic deformation and without requiring extensive data manipulation.

Compared to focus variation systems, single-point optical sensing provides superior lateral and height accuracy, with X/Y resolution below 0.5 µm, maximum vertical resolution of 1.9 nm, and the ability to measure surface angles up to 87°. The technique is effective on transparent, opaque, specular, diffusive, polished, and rough dental surfaces, making it well suited for comprehensive dental surface characterization.

ℹ️ Hakkında daha fazla bilgi edinin non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

Bu uygulamada NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to analyze the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar previously affected by tooth decay. The side of the tooth was scanned using a PS2–MG140 single-point optical sensor to measure surface roughness parameters over a defined region of interest and along multiple line profiles.

The crown of the tooth was then scanned and reconstructed using a PS5–MG35 single-point optical sensor, which is suited for larger-area acquisition and full 3D tooth topography measurement.

NANOVEA JR25 Portable
Optik Profilometre

Surface Measurement Using NANOVEA Optical Profilometer

Surface roughness measurements were performed on the lateral side of the molar crown, followed by full 3D reconstruction of the crown surface. Separate single-point optical sensors were used to optimize measurement accuracy for both localized roughness analysis and large-area surface topography acquisition.

PS2 – MG140

Surface roughness analysis by area and parallel line profiles on the side of the tooth’s crown.

PS5 – MG35

Full 3D surface reconstruction of the tooth’s crown.

Ölçüm Parametreleri

The following measurement parameters were used for localized surface roughness analysis and full 3D surface reconstruction of the molar crown using NANOVEA single-point optical sensors.

Parameter	Roughness Analysis (Area)	Roughness Analysis (Profiles)	Full 3D Reconstruction
Optical Pen	PS2-MG140	PS2-MG140	PS5-MG35
Z-Range [µm]	300	300	10000
X-Distance [mm]	2.00	3.00	7.50
X-Step Size [µm]	1.70	1.70	10.00
Y-Distance [mm]	2.00	1.00	7.00
Y-Step Size [µm]	1.70	100.00	10.00
Averaging (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Dual Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Yellow Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The image below shows a full 3D rendering of the yellow block’s surface.

A least-squares degree-8 polynomial form removal was applied to isolate the surface roughness component. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm and L-Gaussian 0.8 mm were then applied according to ISO 25178. The resulting filtered surface and corresponding roughness parameters are presented below.

ISO 25178 – Roughness (S-L)
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
F: [Workflow] Form removed (LS-poly 8)
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Height Parameters
Sq	2.433	µm	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.102		Çarpıklık
Sku	3.715		Kurtosis
Sp	18.861	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	16.553	µm	Maximum pit depth
Sz	35.414	µm	Maksimum yükseklik
Sa	1.888	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

The average surface roughness Sa is 1.888 µm, while the peak-to-valley height Sz reaches 35.414 µm.

A 3D surface rendering of the filtered area is shown below for visualization.

Roughness Analysis (Profiles)

Surface roughness profiles were measured using a series of 11 parallel line scans along the X direction on the side of the tooth. The false-color 2D surface map of the raw scan is shown below.

The surface form was removed using a least-squares 8-degree polynomial prior to applying the metrological filters, leaving the residual surface shown below.

A statistical analysis of the measured surface roughness profiles reveals the following line roughness parameters.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: Hiçbiri
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Evaluation length: All λc (3)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	5.683	0.761	4.315	6.610
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	6.242	1.009	4.701	8.438
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	11.925	1.676	9.123	15.048
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	2.063	0.297	1.710	2.629
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	2.523	0.361	2.057	3.175

F: Hiçbiri

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

The value of Ra is consistent with the Sa value extracted from the surface area measurement.

Different metrological filters can be applied to distinguish between macroscopic waviness and microscopic surface roughness. For example, a coarser filter cut-off, such as the 8 mm cut-off used with the Robust Gaussian order-2 filter, produces a smoother waviness profile (red) that is less sensitive to sharp local variations and follows the original surface profile more loosely.

Alternatively, a finer cut-off (e.g., 0.08 mm) enables the analysis of micro-roughness by removing the waviness component that follows the original profile at a larger scale, leaving the finer surface roughness features of the tooth visible.

The microroughness analysis obtained using a 0.08 mm L-Gaussian filter is presented below.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: Hiçbiri
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.08 mm
Evaluation length: All λc (37)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	1.582	0.122	1.342	1.748
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	1.466	0.119	1.254	1.661
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	3.049	0.196	2.820	3.409
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	0.495	0.047	0.423	0.597
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	0.643	0.056	0.562	0.762

F: Hiçbiri

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

Full 3D Tooth Surface Topography Reconstruction

The extended Z-scan range of the PS5 optical sensor enables high-fidelity scanning of the entire tooth crown surface. The resulting 3D surface topography is shown below.

2D VIEW: 2D surface map of the tooth crown measured with optical profilometry

3D VIEW: High-fidelity 3D rendering of the molar crown surface obtained with optical profilometry

Sonuç

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar.

Both the area scan and the line profile analysis revealed a roughness Rq of approximately 2.5 µm and an Ra of about 1.9–2.0 µm. These values are consistent with results reported in the literature.³ The use of a narrower L-Gaussian filter with an 80 µm cut-off enabled further investigation of micro-roughness, revealing an Rq of 0.643 µm and an Ra of 0.495 µm.

The full 3D surface topography of the molar crown was reconstructed with high fidelity. The high measurement resolution allows detection of fine surface features and crevices. The resulting surface data can be easily processed and exported as STL files, enabling the design and fabrication of customized dental devices and restorative components.

Referanslar

[1] Shin, B.W., et al. Surface Roughness of Prefabricated Pediatric Zirconia Crowns Following Simulated Toothbrushing. Pediatric Dentistry 44.5 (2022): 363–367.
[2] Bollen, C.M.L., Paul Lambrechts, and Marc Quirynen. Comparison of surface roughness of oral hard materials to the threshold surface roughness for bacterial plaque retention: A review of the literature. Dental Materials 13.4 (1997): 258–269.
[3] Suputtamongkol, K., et al. Surface roughness resulting from wear of lithia-disilicate-based posterior crowns. Wear 269.3–4 (2010): 317–322.

Frequently Asked Questions About Dental Surface Roughness Measurement

What is dental surface roughness measurement?

Dental surface roughness measurement quantifies the microscopic texture of tooth surfaces using parameters such as Ra, Rq, and Sa. Optical profilometers measure these features without contacting the surface, allowing accurate analysis of enamel, restorative materials, and dental crowns.

Why use optical profilometry to measure tooth roughness?

Optical profilometry provides non-contact surface measurement with nanometer-scale vertical resolution. It captures 2D surface maps and full 3D surface topography of dental structures without damaging soft or polished surfaces.

What roughness parameters are used for dental surface analysis?

Common roughness parameters include Ra (arithmetic mean roughness), Rq (root mean square roughness), Sa (areal roughness), and Sz (maximum surface height). These parameters help evaluate enamel wear, plaque adhesion risk, and the performance of restorative materials.

Why is surface roughness important in dentistry?

Surface roughness affects plaque retention, wear resistance, and the long-term performance of dental restorations. Controlling micro-roughness can reduce bacterial adhesion and improve the durability of dental materials.

Need Reliable Surface Roughness Measurement for Dental Materials?

The post Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Telefon Ekran Koruyucularının Çizilme Direnci Testi

Andrew Shore — Wed, 12 Nov 2025 17:42:04 +0000

Telefon Ekran Koruyucularının Çizilme Direnci Testi

Tarafından hazırlanmıştır

Stacey Pereira, Jocelyn Esparza ve Pierre Leroux

Telefon Ekran Koruyucularında Çizilme Direncini Anlamak

Telefon ekranlarındaki koruyucu kaplamalar çizilme direnci, yapışma gücü ve uzun süreli dayanıklılık açısından kritik bir rol oynar. Zamanla çizikler, mikro çatlaklar ve kaplama delaminasyonu, özellikle yoğun kullanımlı ortamlarda optik netliği ve güvenilirliği azaltabilir. Farklı ekran koruyucuların mekanik hasara karşı nasıl direnç gösterdiğini değerlendirmek için enstrümanlı çizik testi, yapışma, kohezyon ve kırılma davranışı dahil olmak üzere kaplama arıza mekanizmaları hakkında ölçülebilir bilgiler sağlar.

Bu çalışmada, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı kontrollü aşamalı yükleme altında TPU ve temperli cam ekran koruyucuları karşılaştırmak için kullanılır. Hassas akustik emisyon tespiti kullanarak, kritik arıza yüklerini belirliyor ve her bir malzemenin artan mekanik strese nasıl tepki verdiğini karakterize ediyoruz.

Ekran Koruyucular için Çizilme Direnci Testi Neden Önemlidir?

Birçok kullanıcı daha kalın veya daha sert koruyucuların otomatik olarak daha iyi performans gösterdiğini varsayar, ancak gerçek dayanıklılık malzemenin aşamalı yük, yüzey deformasyonu ve lokalize stres altında nasıl davrandığına bağlıdır. Enstrümanlı çizik testi, mühendislerin kaplama yapışmasını, kohezif mukavemeti, yüzey aşınma direncini ve arızaların başladığı veya yayıldığı tam yükleri ölçmesine olanak tanır.

Çatlak başlangıç noktalarını, delaminasyon davranışını ve arıza modlarını analiz ederek, üreticiler Ar-Ge, kalite kontrol veya karşılaştırmalı kıyaslama için ekran koruyucu performansını doğrulayabilir. Nano ve mikro çizik testleri, geleneksel sertlik derecelendirmelerinin çok ötesinde gerçek dünya dayanıklılığı hakkında tekrarlanabilir, veriye dayalı bilgiler sunar.

ℹ️ Hakkında daha fazla bilgi edinin Kaplamalar ve ekran koruyucuları için çizilme ve yapışma testi hizmetleri.

Çizik Testi Amaç:
Ekran Koruyuculardaki Arıza Yüklerinin Ölçülmesi

Bu çalışmanın amacı, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazının hem polimerik hem de cam ekran koruyucular üzerinde tekrarlanabilir, standartlaştırılmış çizilme direnci testlerini nasıl gerçekleştirdiğini göstermektir. Sistem, uygulanan yükü kademeli olarak artırarak kohezif ve yapışkan arızası için kritik yükleri tespit eder, akustik emisyon sinyallerini yakalar ve bu olayları çizik derinliği, sürtünme kuvveti ve yüzey deformasyonu ile ilişkilendirir.

Bu metodoloji, her bir koruyucu kaplamanın eksiksiz bir mekanik profilini sunarak üreticilerin ve Ar-Ge ekiplerinin malzeme formülasyonlarını, kaplama yapışma gücünü, yüzey dayanıklılığını ve gelişmiş ürün performansı için optimum kaplama kalınlığını değerlendirmelerine olanak tanır. Bu çizik değerlendirmeleri, NANOVEA'nın daha geniş kapsamlı mekani̇k test çözümleri̇ Ar-Ge, kalite kontrol ve üretim ortamlarında kaplamaları, filmleri ve alt tabakaları karakterize etmek için kullanılır.

NANOVEA PB1000 Büyük Platform
Mekanik Test Cihazı

Çizik Testi Parametreleri ve Cihaz Kurulumu

TPU ve temperli cam ekran koruyucuların çizilme direnci değerlendirmesi, tekrarlanabilirlik ve doğru arıza-yük tespiti sağlamak için kontrollü koşullar altında gerçekleştirilmiştir. Aşağıdaki parametreler, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazında kullanılan aşamalı yük çizik testi kurulumunu tanımlamaktadır.

YÜK TİPİ	İLERLEYİCİ
İLK YÜK	0.1 N
SON YÜK	12 N
KAYMA HIZI	3.025 mm/dak
KAYAN MESAFE	3 mm
GIRINTI GEOMETRISI	ROCKWELL (120° KONI)
GIRINTI MALZEMESI (UÇ)	ELMAS
GIRINTI UCU YARIÇAPI	50 µm
ATMOSFER	HAVA
SICAKLIK	24 °C (ODA SICAKLIĞI)

TABLO 1: Çizik testi için kullanılan test parametreleri

Aşamalı yük çizik ölçümü sırasında NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazına monte edilmiş ekran koruyucu örneği.

Çizilme Direnci Testi için Kullanılan Ekran Koruyucu Örnekleri

Çizilme direnci, arıza davranışı ve mekanik dayanıklılık açısından farklılıkları karşılaştırmak için piyasada bulunan iki ekran koruyucu malzeme seçilmiştir. Her iki numune de NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazına güvenli bir şekilde monte edildi ve tutarlı ve tarafsız bir karşılaştırma sağlamak için aynı aşamalı yük koşulları altında değerlendirildi.

TPU ekran koruyucu, yüksek elastikiyete sahip ancak daha düşük aşınma direncine sahip esnek bir polimerik filmi temsil ederken, temperli cam koruyucu, yüksek sertlik ve gelişmiş darbe koruması için tasarlanmış sert, kırılgan bir malzemeyi temsil eder. Her iki malzemenin de aynı yük profili altında test edilmesi, malzeme bileşimi, elastikiyet ve sertliğin çizilme hatası modlarını nasıl etkilediğinin net bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.

TPU Ekran Koruyucu

Temperli Cam

ŞEKİL 1: TPU ve temperli cam ekran koruyucuları çizilme direnci testi için hazırlanmıştır.

Çizilme Testi Sonuçları: TPU ve Temperli Cam Ekran Koruyuculardaki Arıza Modları

EKRAN KORUYUCU TÜRÜ	KRITIK YÜK #1 (N)	KRITIK YÜK #2 (N)
TPU	n/a	2.004 ± 0.063
TEMPERLİ CAM	3.608 ± 0.281	7.44 ± 0.995

TABLO 2: Her bir ekran koruyucu örneği için kritik yüklerin özeti.

TPU ve temperli cam ekran koruyucuları temelde farklı mekanik özelliklere sahip olduğundan, her numune aşamalı yük çizik testi sırasında farklı arıza modları ve kritik yük eşikleri sergilemiştir. Tablo 2, her bir malzeme için ölçülen kritik yükleri özetlemektedir.

Kritik Yük #1, çatlak başlangıcı veya radyal kırılma gibi optik mikroskop altında gözlemlenebilen ilk kohezif arıza noktasını temsil eder.

Kritik Yük #2, akustik emisyon (AE) izleme yoluyla tespit edilen ilk büyük olaya karşılık gelir ve tipik olarak daha büyük bir yapısal arıza veya penetrasyon olayını temsil eder.

TPU Ekran Koruyucu - Esnek Polimer Davranışı

TPU ekran koruyucusu yalnızca bir önemli kritik olay sergilemiştir (Kritik Yük #2). Bu yük, çizik izi boyunca filmin telefon ekranı yüzeyinden kalkmaya, soyulmaya veya ayrılmaya başladığı noktaya karşılık gelmektedir.

Kritik Yük #2 (≈2,00 N) aşıldığında, girinti testin geri kalanı boyunca doğrudan telefon ekranında görünür bir çiziğe neden olacak kadar nüfuz etmiştir. Malzemenin yüksek elastikiyeti ve düşük kohezif mukavemeti ile tutarlı olarak ayrı bir Kritik Yük #1 olayı tespit edilememiştir.

Temperli Cam Ekran Koruyucu - Kırılgan Arıza Davranışı

Temperli cam ekran koruyucu, kırılgan malzemelerin karakteristiği olan iki farklı kritik yük göstermiştir:

Kritik Yük #1 (≈3,61 N): Mikroskop altında radyal kırılmalar ve çatlak başlangıcı gözlenmiştir, bu da cam tabakanın erken kohezif bozulmasına işaret etmektedir.
Kritik Yük #2 (≈7,44 N): Büyük bir AE yükselmesi ve çizik derinliğinde keskin bir artış, daha yüksek yüklerde koruyucu penetrasyonunu göstermiştir.

AE büyüklüğü TPU'dan daha yüksek olmasına rağmen, telefon ekranına herhangi bir hasar aktarılmamıştır, bu da temperli cam koruyucunun yıkıcı arızadan önce yükü emme ve dağıtma yeteneğini göstermektedir.

Her iki malzemede de Kritik Yük #2, girintinin ekran koruyucuyu kırdığı ana karşılık gelerek her bir numunenin koruyucu limitini doğrulamıştır.

TPU Ekran Koruyucu: Çizilme Testi Verileri ve Arıza Analizi

SCRATCH	KRITIK YÜK #2 (N)
1	2.033
2	2.047
3	1.931
ORTALAMA	2.003
STANDART SAPMA	0.052

TABLO 3: TPU ekran koruyucu çizilme testi sırasında ölçülen kritik yükler.

ŞEKİL 2: TPU ekran koruyucu için sürtünme kuvveti, normal yük, akustik emisyon (AE) ve çizik derinliği ile çizik uzunluğu. (B) Kritik Yük #2

ŞEKİL 3: TPU ekran koruyucunun Kritik Yük #2'deki optik mikroskopi görüntüsü (5× büyütme; görüntü genişliği 0,8934 mm).

ŞEKİL 4: TPU ekran koruyucunun aşamalı yük testinin ardından çizik izinin tamamını gösteren tam boy çizik sonrası görüntüsü.

Temperli Cam Ekran Koruyucu: Kritik Yük Verileri ve Kırılma Davranışı

SCRATCH	KRITIK YÜK #1 (N)	KRITIK YÜK #2 (N)
1	3.923	7.366
2	3.382	6.483
3	3.519	8.468
ORTALAMA	3.653	6.925
STANDART SAPMA	0.383	0.624

TABLO 4: Temperli cam ekran koruyucu çizilme testi sırasında ölçülen kritik yükler.

ℹ️ Silikat olmayan polimer kaplamalarla karşılaştırma için aşağıdaki çalışmamıza bakınız PTFE kaplama aşınma testiBu, benzer aşamalı yük koşulları altında düşük sürtünmeli polimer filmlerdeki arıza davranışını vurgulamaktadır.

ŞEKİL 5: Temperli cam ekran koruyucu için sürtünme kuvveti, normal yük, akustik emisyon (AE) ve çizik derinliğine karşı çizik uzunluğu. (A) Kritik Yük #1 (B) Kritik Yük #2

ŞEKİL 6: Kritik Yük #1 (solda) ve Kritik Yük #2 (sağda) için arıza yerlerini 5× büyütmede gösteren optik mikroskopi görüntüleri (görüntü genişliği: 0,8934 mm).

ŞEKİL 7: Aşamalı yük testinin ardından kırılma başlangıcını (CL#1) ve son penetrasyon bölgesini (CL#2) vurgulayan temperli cam çizik izinin test sonrası optik mikroskopi görüntüsü.

Sonuç: TPU ve Temperli Cam Ekran Koruyucuların Çizilme Performansı Karşılaştırması

Bu çalışma, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazının aşamalı yükleme ve akustik emisyon (AE) tespiti kullanarak nasıl kontrollü, tekrarlanabilir ve son derece hassas çizilme direnci ölçümleri sağladığını göstermektedir. Sistem, hem yapışkan hem de yapışkan arıza olaylarını hassas bir şekilde yakalayarak, TPU ve temperli cam ekran koruyucuların artan mekanik stres altında nasıl davrandıklarının net bir şekilde karşılaştırılmasını sağlar.

Deneysel sonuçlar, temperli camın TPU'dan önemli ölçüde daha yüksek kritik yükler sergilediğini, üstün çizilme direnci, gecikmeli kırılma başlangıcı ve girinti penetrasyonuna karşı güvenilir koruma sağladığını doğrulamaktadır. TPU'nun daha düşük kohezif mukavemeti ve daha erken delaminasyonu, yüksek stresli ortamlardaki sınırlamalarını vurgulamaktadır.

Arıza yüklerini belirledikten sonra, ortaya çıkan çizik izleri de bir temassız 3D optik profilometre oluk derinliğini, artık deformasyonu ve çizik sonrası topografyayı ölçmek için. Bu, her bir malzemenin mekanik profilinin tamamlanmasına yardımcı olur.

NANOVEA Mekanik Test Cihazı, doğru ve tekrarlanabilir girinti, çizik ve aşınma testleri için tasarlanmıştır ve ISO ve ASTM uyumlu nano ve mikro modülleri destekler. Çok yönlülüğü onu Ar-Ge, üretim ve kalite kontrol alanlarında ince filmlerin, kaplamaların, polimerlerin, camların ve alt tabakaların tüm mekanik profilini değerlendirmek için ideal bir çözüm haline getirir.

Sıkça Sorulan Sorular
Çizilme Direnci Testi Hakkında

Çizilme direnci testi nedir?

Çizilme direnci testi, bir elmas uç giderek artan bir yük uyguladığında bir malzemenin veya kaplamanın nasıl tepki verdiğini değerlendirir. Test, kohezif veya yapışkan arızaların meydana geldiği kritik yükleri belirleyerek dayanıklılık, yapışma gücü ve yüzey hasarına karşı direncin ölçülebilir bir ölçüsünü sağlar.

Kohezif ve adhezif arıza arasındaki fark nedir?

Kohezif arıza meydana gelir içinde Çatlama, yırtılma veya içten kırılma gibi kaplama veya malzeme.
Yapıştırıcı arızası, kaplama alt tabakadan ayrıldığında meydana gelir ve bu da yetersiz bağlanma gücünü gösterir.

NANOVEA PB1000, senkronize akustik emisyon izleme, çizik derinliği izleme ve sürtünme analizi kullanarak her ikisini de tespit eder.

Neden manuel yöntemler yerine mekanik bir test cihazı kullanmalısınız?

NANOVEA PB1000 gibi mekanik bir test cihazı hassas, tekrarlanabilir ve standartlaştırılmış ölçümler sağlayarak Ar-Ge, üretim doğrulama ve kalite kontrol için güvenilir veriler sağlar. Ayrıca akustik emisyon algılama ve gerçek zamanlı derinlik izleme gibi manuel yöntemlerin sağlayamayacağı gelişmiş özellikler sunar.

Malzemeleriniz için Güvenilir Çizilme Testine mi İhtiyacınız Var?

The post Scratch Resistance Testing of Phone Screen Protectors appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

NANOVEA Tribometre ile Kaya Aşındırıcılık Testi

nanovea — 13 Eylül 2023 Çar 17:07:17 +0000

KAYA TRİBOLOJİSİ:NANOVEA TRİBOMETRE KULLANARAK KAYA AŞINDIRICILIK TESTİ

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Kayaçlar mineral taneciklerinden oluşur. Bu minerallerin türü ve bolluğu ile mineral taneleri arasındaki kimyasal bağlanma kuvveti kayaların mekanik ve tribolojik özelliklerini belirler. Jeolojik kaya döngülerine bağlı olarak kayalar dönüşümlere uğrayabilir ve genellikle üç ana türe ayrılır: magmatik, tortul ve metamorfik. Bu kayalar farklı mineral ve kimyasal bileşimler, geçirgenlikler ve parçacık boyutları sergiler ve bu özellikler onların çeşitli aşınma dirençlerine katkıda bulunur. Kaya tribolojisi, kayaların çeşitli jeolojik ve çevresel koşullardaki aşınma ve sürtünme davranışlarını araştırır.

KAYA AŞINDIRICI TESTİNİN ÖNEMİ

Kuyuların sondaj işlemi sırasında aşınma ve sürtünme de dahil olmak üzere kayalara karşı çeşitli aşınma türleri meydana gelir ve bu durum, matkap uçlarının ve kesici aletlerin onarımı ve değiştirilmesine atfedilen önemli doğrudan ve sonuç olarak ortaya çıkan kayıplara yol açar. Bu nedenle kayaların delinebilirliği, delinebilirliği, kesilebilirliği ve aşındırıcılığının incelenmesi petrol, gaz ve madencilik endüstrilerinde kritik öneme sahiptir. Kaya tribolojisi araştırması, en verimli ve uygun maliyetli sondaj stratejilerinin seçiminde önemli bir rol oynar, böylece genel verimliliği artırır ve malzemelerin, enerjinin ve çevrenin korunmasına katkıda bulunur. Ek olarak, yüzey sürtünmesinin en aza indirilmesi, sondaj ucu ile kaya arasındaki etkileşimin azaltılması açısından oldukça avantajlıdır, bu da takım aşınmasının azalmasına ve delme/kesme verimliliğinin artmasına neden olur.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, iki tür kayanın tribolojik özelliklerini simüle ederek karşılaştırdık ve NANOVEA T50 Tribometre kayaların sürtünme katsayısının ve aşınma oranının kontrollü ve izlenebilir bir şekilde ölçülmesinde.

NANOVEA T50 Kompakt
Serbest Ağırlık Tribometresi

ÖRNEKLER

TEST PROSEDÜRÜ

İki kaya numunesinin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci, Pin-on-Disc Aşınma Modülü kullanılarak NANOVEA T50 Tribometre ile değerlendirildi. Karşı malzeme olarak Al2O3 topu (6 mm çapında) kullanıldı. Testlerin ardından NANOVEA Temassız Profilometre kullanılarak aşınma izi incelendi. Test parametreleri aşağıda özetlenmiştir.

Aşınma oranı K, K=V/(F×s)=A/(F×n) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s kayma mesafesi, A ise aşınma izinin kesit alanı ve n devir sayısıdır. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi profilleri NANOVEA Optik Profilometre ile değerlendirildi ve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelendi.

Bu çalışmada örnek olarak karşı malzeme olarak Al2O3 topunun kullanıldığını lütfen unutmayın. Farklı şekillerdeki herhangi bir katı malzeme, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak uygulanabilir.

TEST PARAMETRELERI

ÖRNEKLER	Kireçtaşı, Mermer
AŞINMA HALKASI YARIÇAPI	5 mm
NORMAL KUVVET	10 N
TEST SÜRESİ	10 dk
HIZ	100 rpm

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Kireçtaşı ve mermer örneklerinin sertliği (H) ve Elastik Modülü (E), NANOVEA Mekanik Test Cihazının Mikro Girinti modülü kullanılarak ŞEKİL 1'de karşılaştırılmıştır. Kireçtaşı örneği, H için 1,07 ve E için 49,6 GPa değerleri kaydeden mermerin aksine, sırasıyla 0,53 ve 25,9 GPa ölçülen daha düşük H ve E değerleri sergiledi. kireçtaşı numunesi, tanecikli ve gözenekli özelliklerinden kaynaklanan daha büyük yüzey homojenliğine atfedilebilir.

İki kaya örneğinin aşınma testleri sırasında COF'nin gelişimi ŞEKİL 2'de gösterilmektedir. Kireçtaşı başlangıçta aşınma testinin başlangıcında COF'de yaklaşık 0,8'e kadar hızlı bir artış yaşar ve bu değeri test süresi boyunca korur. COF'deki bu ani değişiklik, aşınma izi içindeki temas yüzeyinde meydana gelen hızlı aşınma ve pürüzlendirme işleminden kaynaklanan Al2O3 topunun kaya numunesine nüfuz etmesine bağlanabilir. Buna karşılık mermer numunesi, yaklaşık 5 metrelik kayma mesafesinden sonra COF'de kayda değer bir artış göstererek daha yüksek değerlere ulaşıyor; bu da kireçtaşıyla karşılaştırıldığında üstün aşınma direncine işaret ediyor.

ŞEKİL 1: Kireçtaşı ve mermer numuneleri arasında sertlik ve Young modülü karşılaştırması.

ŞEKİL 2: Aşınma testleri sırasında kireçtaşı ve mermer numunelerinde Sürtünme Katsayısının (COF) gelişimi.

ŞEKİL 3, aşınma testlerinden sonra kireçtaşı ve mermer numunelerinin kesit profillerini karşılaştırmaktadır ve Tablo 1, aşınma izi analizinin sonuçlarını özetlemektedir. ŞEKİL 4, optik mikroskop altında numunelerin aşınma izlerini göstermektedir. Aşınma izi değerlendirmesi COF evrimi gözlemiyle uyumludur: Daha uzun süre düşük COF değerini koruyan mermer numunesi, kireçtaşı için 0,0353 mm³/N·m ile karşılaştırıldığında 0,0046 mm³/N·m daha düşük bir aşınma oranı sergiler. Mermerin üstün mekanik özellikleri, kireç taşına göre daha iyi aşınma direncine katkıda bulunur.

ŞEKİL 3: Aşınma izlerinin kesit profilleri.

TABLO 1: Aşınma izi analizinin sonuç özeti.

ŞEKİL 4: Optik mikroskop altında aşınma izleri.

SONUÇ

Bu çalışmada NANOVEA Tribometrenin mermer ve kireçtaşı olmak üzere iki kaya örneğinin sürtünme katsayısını ve aşınma direncini kontrollü ve izlenebilir bir şekilde değerlendirme kapasitesini ortaya koyduk. Mermerin üstün mekanik özellikleri, olağanüstü aşınma direncine katkıda bulunur. Bu özellik, petrol ve gaz endüstrisinde delme veya kesme işlemlerini zorlaştırır. Tam tersine, yer karoları gibi yüksek kaliteli bir yapı malzemesi olarak kullanıldığında ömrünü önemli ölçüde uzatır.

NANOVEA Tribometreler, hem döner hem de doğrusal modlarda ISO ve ASTM standartlarına bağlı kalarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testi yetenekleri sunar. Ek olarak, yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribokorozyon için hepsi tek bir sisteme kusursuz bir şekilde entegre edilmiş isteğe bağlı modüller sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin, alt katmanların ve kaya tribolojisinin tüm tribolojik özelliklerinin belirlenmesi için ideal bir çözümdür.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Rock Abrasivity Testing with NANOVEA Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Bilye Dövülmüş Yüzey Analizi

nanovea — 16 Ağustos 2023 Çar 14:19:21 +0000

PİLLENMİŞ YÜZEY ANALİZİ

3D TEMASSIZ PROFİLOMETRE KULLANIMI

Tarafından hazırlanmıştır

CRAIG LEISING

GİRİŞ

Bilyalı dövme, bir alt tabakanın küresel metal, cam veya seramik boncuklarla (genelde "shot" olarak anılır) yüzeyde plastisite oluşturmayı amaçlayan bir kuvvetle bombardımana tutulduğu bir işlemdir. Dövme öncesi ve sonrası özelliklerin analiz edilmesi, süreç kavrayışını ve kontrolünü geliştirmek için çok önemli bilgiler sağlar. Yüzey pürüzlülüğü ve çekimin bıraktığı çukurların kapsama alanı özellikle ilgi çekici yönlerdir.

Shot-Peened Yüzey Analizi için 3D Temassız Profilometrenin Önemi

Geleneksel olarak bilyalı dövmeli yüzey analizi için kullanılan geleneksel temaslı profilometrelerin aksine, 3D temassız ölçüm, kapsama alanı ve yüzey topografyasının daha kapsamlı anlaşılmasını sağlamak için eksiksiz bir 3D görüntü sağlar. 3D yetenekleri olmadan, bir inceleme yalnızca 2D bilgilerine dayanacaktır ve bu da bir yüzeyin karakterize edilmesi için yeterli değildir. Topografyayı, kapsama alanını ve pürüzlülüğü 3 boyutlu olarak anlamak, dövme sürecini kontrol etmek veya iyileştirmek için en iyi yaklaşımdır. NANOVEA'lar 3D Temassız Profilometreler İşlenmiş ve dövülmüş yüzeylerde bulunan dik açıları ölçmek için benzersiz bir yeteneğe sahip Chromatic Light teknolojisini kullanır. Ayrıca diğer teknikler prob teması, yüzey değişimi, açı veya yansıma nedeniyle güvenilir veri sağlayamadığında NANOVEA Profilometreler başarılı olur.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, NANOVEA ST400 Temassız Profilometre, karşılaştırmalı bir inceleme için ham maddeyi ve iki farklı şekilde dövülmüş yüzeyi ölçmek için kullanılır. 3D yüzey taramasından sonra otomatik olarak hesaplanabilen sonsuz bir yüzey parametreleri listesi vardır. Burada, 3B yüzeyi gözden geçireceğiz ve pürüzlülük, çukurlar ve yüzey alanını ölçmek ve araştırmak da dahil olmak üzere daha fazla analiz için ilgi alanlarını seçeceğiz.

NANOVEA ST400 Standart
Optik 3D Profilometre

ÖRNEK

SONUÇLAR

ÇELİK YÜZEY

ISO 25178 3D PÜRÜZLÜLÜK PARAMETRELERİ

SA	0,399 mikron	Ortalama Pürüzlülük
Sq	0,516 mikron	RMS Pürüzlülüğü
Sz	5.686 mikron	Maksimum Zirveden Vadiye
Sp	2,976 mikron	Maksimum Tepe Yüksekliği
Sv	2,711 mikron	Maksimum Çukur Derinliği
Sku	3.9344	Kurtosis
Ssk	-0.0113	Çarpıklık
Sal	0,0028 mm	Otomatik Korelasyon Uzunluğu
Sokak	0.0613	Doku En Boy Oranı
Sdar	26.539 mm²	Yüzey alanı
Svk	0,589 mikron	Azaltılmış Vadi Derinliği

SONUÇLAR

Dövülmüş YÜZEY 1

YÜZEY KAPLAMASI 98.105%

ISO 25178 3D PÜRÜZLÜLÜK PARAMETRELERİ

Sa	4.102 mikron	Ortalama Pürüzlülük
Sq	5.153 mikron	RMS Pürüzlülüğü
Sz	44.975 mikron	Maksimum Zirveden Vadiye
Sp	24.332 mikron	Maksimum Tepe Yüksekliği
Sv	20.644 mikron	Maksimum Çukur Derinliği
Sku	3.0187	Kurtosis
Ssk	0.0625	Çarpıklık
Sal	0,0976 mm	Otomatik Korelasyon Uzunluğu
Sokak	0.9278	Doku En Boy Oranı
Sdar	29.451 mm²	Yüzey alanı
Svk	5.008 mikron	Azaltılmış Vadi Derinliği

SONUÇLAR

Dövülmüş YÜZEY 2

YÜZEY KAPLAMASI 97.366%

ISO 25178 3D PÜRÜZLÜLÜK PARAMETRELERİ

Sa	4.330 mikron	Ortalama Pürüzlülük
Sq	5.455 mikron	RMS Pürüzlülüğü
Sz	54.013 mikron	Maksimum Zirveden Vadiye
Sp	25.908 mikron	Maksimum Tepe Yüksekliği
Sv	28.105 mikron	Maksimum Çukur Derinliği
Sku	3.0642	Kurtosis
Ssk	0.1108	Çarpıklık
Sal	0,1034 mm	Otomatik Korelasyon Uzunluğu
Sokak	0.9733	Doku En Boy Oranı
Sdar	29.623 mm²	Yüzey alanı
Svk	5.167 mikron	Azaltılmış Vadi Derinliği

SONUÇ

Bu bilyeli yüzey analizi uygulamasında, NANOVEA ST400 3D Temassız Profil Oluşturucunun, dövülmüş bir yüzeyin hem topografyasını hem de nanometre ayrıntılarını tam olarak nasıl karakterize ettiğini gösterdik. Hem Yüzey 1'in hem de Yüzey 2'nin, ham maddeye kıyasla burada bildirilen tüm parametreler üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu açıktır. Görüntülerin basit bir görsel incelemesi, yüzeyler arasındaki farklılıkları ortaya çıkarır. Bu, kapsama alanı ve listelenen parametreler gözlemlenerek daha da doğrulanır. Yüzey 2 ile karşılaştırıldığında, Yüzey 1 daha düşük bir ortalama pürüzlülük (Sa), daha sığ çentikler (Sv) ve azaltılmış yüzey alanı (Sdar) sergiler, ancak biraz daha yüksek kapsama alanı gösterir.

Bu 3B yüzey ölçümlerinden, ilgili alanlar kolayca belirlenebilir ve Pürüzlülük, Bitiş, Doku, Şekil, Topografya, Yassılık, Çarpıklık, Düzlemsellik, Hacim, Adım Yüksekliği ve diğerleri dahil olmak üzere kapsamlı bir ölçüm dizisine tabi tutulabilir. Ayrıntılı analiz için bir 2B kesit hızla seçilebilir. Bu bilgi, eksiksiz bir yüzey ölçüm kaynakları yelpazesi kullanılarak, dövülmüş yüzeylerin kapsamlı bir şekilde araştırılmasına olanak tanır. Belirli ilgi alanları, entegre bir AFM modülü ile daha fazla incelenebilir. NANOVEA 3D Profilometreler, 200 mm/sn'ye varan hızlar sunar. Boyut, hız, tarama özellikleri açısından özelleştirilebilirler ve hatta Sınıf 1 Temiz Oda standartlarına bile uyum sağlayabilirler. İndeksleme Konveyörü ve Inline veya Online kullanım için entegrasyon gibi seçenekler de mevcuttur.

Bu notta gösterilen numuneyi sağlayan IMF'den Bay Hayden'a özel teşekkürler. Industrial Metal Finishing Inc. | indmetfin.com

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Shot Peened Surface Analysis appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Boya Yüzey Morfolojisi

nanovea — Cum, 04 Ağu 2023 16:44:00 +0000

BOYA YÜZEY MORFOLOJİSİ

OTOMATİK GERÇEK ZAMANLI GELİŞİM İZLEME
NANOVEA 3D PROFİLOMETRE KULLANIMI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Boyanın koruyucu ve dekoratif özellikleri, otomotiv, denizcilik, askeriye ve inşaat dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde önemli bir rol oynamaktadır. Korozyon direnci, UV koruması ve aşınma direnci gibi istenen özellikleri elde etmek için boya formülleri ve mimarileri dikkatli bir şekilde analiz edilir, değiştirilir ve optimize edilir.

KURUTMA BOYA YÜZEY MORFOLOJİSİ ANALİZİ İÇİN 3D TEMASSIZ PROFİLOMETRE ÖNEMİ

Boya genellikle sıvı halde uygulanır ve solventlerin buharlaştırılmasını ve sıvı boyanın katı bir filme dönüştürülmesini içeren bir kurutma işlemine tabi tutulur. Kurutma işlemi sırasında, boya yüzeyi kademeli olarak şeklini ve dokusunu değiştirir. Boyanın yüzey gerilimini ve akış özelliklerini değiştirmek için katkı maddeleri kullanılarak farklı yüzey kaplamaları ve dokular geliştirilebilir. Ancak, kötü formüle edilmiş bir boya tarifi veya uygun olmayan yüzey işlemi durumlarında, istenmeyen boya yüzey arızaları meydana gelebilir.

Kuruma süresi boyunca boya yüzey morfolojisinin yerinde doğru bir şekilde izlenmesi, kuruma mekanizmasına doğrudan bir bakış sağlayabilir. Dahası, yüzey morfolojilerinin gerçek zamanlı gelişimi, 3D baskı gibi çeşitli uygulamalarda çok faydalı bir bilgidir. NANOVEA 3D Temassız Profilometreler Malzemelerin boya yüzey morfolojisini numuneye dokunmadan ölçerek kayan kalem gibi temas teknolojilerinin neden olabileceği şekil değişikliklerini önleyin.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, yüksek hızlı hat optik sensörü ile donatılmış NANOVEA ST500 Temassız Profilometre, 1 saatlik kuruma süresi boyunca boya yüzey morfolojisini izlemek için kullanılır. NANOVEA Temassız Profilometrenin, sürekli şekil değiştiren malzemelerin otomatikleştirilmiş gerçek zamanlı 3D profil ölçümünü sağlama yeteneğini sergiliyoruz.

NANOVEA ST500 Geniş Alan
Optik 3D Profilometre

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Boya, bir metal levhanın yüzeyine uygulandı ve hemen ardından, yüksek hızlı bir hat sensörü ile donatılmış NANOVEA ST500 Temassız Profilometre kullanılarak yerinde kuruyan boyanın morfoloji gelişiminin otomatik ölçümleri yapıldı. 3D yüzey morfolojisini belirli zaman aralıklarında otomatik olarak ölçmek ve kaydetmek için bir makro programlanmıştır: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 ve 60 dakika. Bu otomatikleştirilmiş tarama prosedürü, kullanıcıların belirlenen prosedürleri sırayla çalıştırarak tarama görevlerini otomatik olarak gerçekleştirmesini sağlayarak manuel test veya tekrarlanan taramalara kıyasla eforu, zamanı ve olası kullanıcı hatalarını önemli ölçüde azaltır. Bu otomasyon, farklı zaman aralıklarında çoklu taramaları içeren uzun vadeli ölçümler için son derece yararlı olduğunu kanıtlıyor.

Optik hat sensörü, ŞEKİL 1'de gösterildiği gibi 192 noktadan oluşan parlak bir çizgi oluşturur. Bu 192 ışık noktası numune yüzeyini aynı anda tarayarak tarama hızını önemli ölçüde artırır. Bu, her bir ayrı tarama sırasında önemli yüzey değişikliklerinden kaçınmak için her 3B taramanın hızlı bir şekilde tamamlanmasını sağlar.

ŞEKİL 1: Kuruyan boyanın yüzeyini tarayan optik hat sensörü.

Temsili zamanlarda kuruyan boya topografyasının yanlış renk görünümü, 3B görünümü ve 2B profili sırasıyla ŞEKİL 2, ŞEKİL 3 ve ŞEKİL 4'te gösterilmektedir. Görüntülerdeki yanlış renk, kolayca fark edilemeyen özelliklerin algılanmasını kolaylaştırır. Farklı renkler, numune yüzeyinin farklı alanlarındaki yükseklik değişikliklerini temsil eder. 3D görünüm, kullanıcıların boya yüzeyini farklı açılardan gözlemlemesi için ideal bir araç sağlar. Testin ilk 30 dakikasında, boya yüzeyindeki sahte renkler kademeli olarak daha sıcak tonlardan daha soğuk tonlara doğru değişir ve bu süre içinde boyda kademeli bir azalma olduğunu gösterir. Boyayı 30 ve 60 dakikada karşılaştırırken hafif renk değişiminin gösterdiği gibi bu süreç yavaşlar.

Boya kuruma süresinin bir fonksiyonu olarak ortalama numune yüksekliği ve pürüzlülük Sa değerleri ŞEKİL 5'te çizilmiştir. 0, 30 ve 60 dakika kuruma süresinden sonra boyanın tam pürüzlülük analizi TABLO 1'de listelenmiştir. boya yüzeyinin ortalama yüksekliği, kuruma süresinin ilk 30 dakikasında hızla 471 µm'den 329 µm'ye düşer. Yüzey dokusu, çözücünün buharlaşmasıyla aynı anda gelişir ve pürüzlülük Sa değerinin 7,19'dan 22,6 µm'ye yükselmesine yol açar. Boya kurutma işlemi daha sonra yavaşlar ve 60 dakikada numune yüksekliğinin ve Sa değerinin kademeli olarak sırasıyla 317 µm ve 19,6 µm'ye düşmesine neden olur.

Bu çalışma, NANOVEA 3D Temassız Profilometrenin, kuruyan boyanın 3D yüzey değişikliklerini gerçek zamanlı olarak izleme konusundaki yeteneklerini vurgulayarak, boya kurutma işlemine ilişkin değerli bilgiler sağlar. Profilometre, numuneye dokunmadan yüzey morfolojisini ölçerek, kayan prob ucu gibi temas teknolojileriyle meydana gelebilecek, kurumamış boyaya şekil değişikliklerinin getirilmesini önler. Bu temassız yaklaşım, kuruyan boya yüzeyi morfolojisinin doğru ve güvenilir analizini sağlar.

ŞEKİL 2: Farklı zamanlarda kuruyan boya yüzey morfolojisinin gelişimi.

ŞEKİL 3: Farklı kuruma sürelerinde boya yüzeyi gelişiminin 3 boyutlu görünümü.

ŞEKİL 4: Farklı kuruma sürelerinden sonra boya numunesi boyunca 2B profil.

ŞEKİL 5: Boya kuruma süresinin bir fonksiyonu olarak ortalama numune yüksekliği ve pürüzlülük değeri Sa'nın gelişimi.

ISO 25178 - Yüzey Dokusu Parametreleri

Kuruma süresi (dk)	0	5	10	20	30	40	50	60
Kare (µm)	7.91	9.4	10.8	20.9	22.6	20.6	19.9	19.6
Sku	26.3	19.8	14.6	11.9	10.5	9.87	9.83	9.82
Hız (µm)	97.4	105	108	116	125	118	114	112
Sv (µm)	127	70.2	116	164	168	138	130	128
Sz (µm)	224	175	224	280	294	256	244	241
Sa (µm)	4.4	5.44	6.42	12.2	13.3	12.2	11.9	11.8

TABLO 1: Farklı kuruma sürelerinde boya pürüzlülüğü.

SONUÇ

Bu uygulamada, kurutma işlemi sırasında boya yüzeyi morfolojisinin gelişimini izlemede NANOVEA ST500 3D Temassız Profilometrenin yeteneklerini sergiledik. Numune yüzeyini aynı anda tarayan 192 ışık noktalı bir çizgi oluşturan yüksek hızlı optik çizgi sensörü, eşsiz doğruluk sağlarken çalışmayı zamandan tasarruf ettirdi.

Edinme yazılımının makro işlevi, yerinde 3B yüzey morfolojisinin otomatik ölçümlerinin programlanmasına izin vererek, belirli hedef zaman aralıklarında çoklu taramaları içeren uzun vadeli ölçümler için özellikle yararlı hale getirir. Kullanıcı hataları için zamanı, çabayı ve potansiyeli önemli ölçüde azaltır. Yüzey morfolojisindeki aşamalı değişiklikler, boya kurudukça sürekli olarak izlenir ve gerçek zamanlı olarak kaydedilir, bu da boya kuruma mekanizması hakkında değerli bilgiler sağlar.

Burada gösterilen veriler, analiz yazılımında bulunan hesaplamaların yalnızca bir kısmını temsil etmektedir. NANOVEA Profilometreler, şeffaf, koyu, yansıtıcı veya opak olsun, hemen hemen her yüzeyi ölçebilir.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Paint Surface Morphology appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

PTFE Kaplama Aşınma Testi

nanovea — Per, 22 Haziran 2023 19:11:39 +0000

PTFE KAPLAMA AŞINMA TESTİ

TRİBOMETRE VE MEKANİK TEST CİHAZININ KULLANILMASI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Yaygın olarak Teflon olarak bilinen politetrafloroetilen (PTFE), uygulanan yüklere bağlı olarak son derece düşük sürtünme katsayısına (COF) ve mükemmel aşınma direncine sahip bir polimerdir. PTFE, üstün kimyasal inertlik, 327°C (620°F) yüksek erime noktası sergiler ve düşük sıcaklıklarda yüksek mukavemet, tokluk ve kendi kendini yağlamayı korur. PTFE kaplamaların olağanüstü aşınma direnci, onları otomotiv, havacılık, medikal ve özellikle pişirme kapları gibi çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda aranır kılar.

PTFE KAPLAMALARININ NİCEL DEĞERLENDİRMESİNİN ÖNEMİ

Süper düşük sürtünme katsayısı (COF), mükemmel aşınma direnci ve yüksek sıcaklıklarda istisnai kimyasal eylemsizlik kombinasyonu, PTFE'yi yapışmaz tava kaplamaları için ideal bir seçim haline getirir. Ar-Ge sırasında mekanik süreçlerini daha da geliştirmek ve Kalite Kontrol sürecinde arıza önleme ve güvenlik önlemleri üzerinde optimum kontrol sağlamak için, PTFE kaplamaların tribomekanik süreçlerini değerlendiren güvenilir bir tekniğe sahip olmak çok önemlidir. Kaplamaların yüzey sürtünmesi, aşınması ve yapışması üzerinde hassas kontrol, amaçlanan performanslarını sağlamak için esastır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, bir yapışmaz tava için bir PTFE kaplamanın aşınma süreci, lineer ileri geri hareket modunda NANOVEA Tribometer kullanılarak simüle edilmiştir.

NANOVEA T50 Kompakt
Serbest Ağırlık Tribometresi

Ek olarak, PTFE kaplama yapışma hatasının kritik yükünü belirlemek için bir mikro çizik yapışma testi gerçekleştirmek için NANOVEA Mekanik Test Cihazı kullanıldı.

NANOVEA PB1000 Büyük Platform Mekanik Test Cihazı

TEST PROSEDÜRÜ

AŞINMA TESTİ

BİR TRİBOMETRE KULLANARAK DOĞRUSAL KARŞILAŞTIRMALI AŞINMA

Sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma direnci dahil olmak üzere PTFE kaplama numunesinin tribolojik davranışı NANOVEA kullanılarak değerlendirildi. Tribometre doğrusal ileri geri hareket modunda. Kaplamaya karşı 3 mm çapında (Sınıf 100) Paslanmaz Çelik 440 bilya ucu kullanıldı. COF, PTFE kaplama aşınma testi sırasında sürekli olarak izlendi.

Aşınma oranı K, K=V/(F×s)=A/(F×n) formülü kullanılarak hesaplandı; burada V aşınmış hacmi, F normal yükü, s kayma mesafesini, A ise aşınma izinin kesit alanı ve n, strok sayısıdır. Aşınma izi profilleri NANOVEA kullanılarak değerlendirildi Optik Profilometreve aşınma izi morfolojisi bir optik mikroskop kullanılarak incelendi.

AŞINMA TESTI PARAMETRELERI

YÜKLE	30 N
TEST SÜRESİ	5 dakika
KAYMA ORANI	80 devir
İZİN GENLİĞİ	8 mm
DEVRİMLER	300
KÜRESEL ÇAP	3 mm
KÜRESEL MALZEME	Paslanmaz Çelik 440
YAĞLAYICI	Hiçbiri
ATMOSFER	Hava
SICAKLIK	230C (RT)
NEM	43%

TEST PROSEDÜRÜ

ÇİZİK TESTİ

MEKANİK TEST CİHAZI İLE MİKRO ÇİZİK YAPIŞMA TESTİ

PTFE çizik yapışma ölçümü NANOVEA kullanılarak yapıldı. Mekanik Test Cihazı Mikro Çizilme Test Cihazı Modunda 1200 Rockwell C elmas prob ucu (200 μm yarıçap) ile.

Sonuçların tekrar üretilebilirliğini sağlamak için, aynı test koşulları altında üç test gerçekleştirildi.

ÇIZIK TESTI PARAMETRELERI

YÜK TİPİ	İlerici
İLK YÜK	0,01 mN
SON YÜK	20 mN
YÜKLEME ORANI	40 mN/dak
ÇİZİK UZUNLUĞU	3 mm
ÇİZME HIZI, dx/dt	6,0 mm/dak
GIRINTI GEOMETRISI	120o Rockwell C
GİRDİ MALZEMESİ (uç)	Elmas
GIRINTI UCU YARIÇAPI	200 μm

SONUÇLAR & TARTIŞMA

BİR TRİBOMETRE KULLANARAK DOĞRUSAL KARŞILAŞTIRMALI AŞINMA

Yerinde kaydedilen COF, ŞEKİL 1'de gösterilmektedir. Test numunesi, PTFE'nin düşük yapışkanlığından dolayı ilk 130 devir sırasında ~0,18'lik bir COF sergiledi. Bununla birlikte, kaplama kırıldığında COF'da ~1'e ani bir artış oldu ve alttaki alt tabaka ortaya çıktı. Doğrusal ileri geri hareket testlerinin ardından aşınma izi profili NANOVEA kullanılarak ölçüldü Temassız Optik ProfilometreŞEKİL 2'de gösterildiği gibi. Elde edilen verilerden karşılık gelen aşınma oranı ~2,78 × 10-3 mm3/Nm olarak hesaplanırken aşınma izinin derinliği 44,94 µm olarak belirlendi.

NANOVEA T50 Tribometre üzerinde PTFE kaplama aşınma testi kurulumu.

ŞEKİL 1: PTFE kaplama aşınma testi sırasında COF'un gelişimi.

ŞEKİL 2: Aşınma izi PTFE'den profil çıkarma.

PTFE Atılımdan önce

Maksimum COF	0.217
Min COF	0.125
Ortalama COF	0.177

PTFE Atılımdan sonra

Maksimum COF	0.217
Min COF	0.125
Ortalama COF	0.177

TABLO 1: Aşınma testi sırasında atılımdan önce ve sonra COF.

SONUÇLAR & TARTIŞMA

MEKANİK TEST CİHAZI İLE MİKRO ÇİZİK YAPIŞMA TESTİ

PTFE kaplamanın alt tabakaya yapışması, 200 um'lik bir elmas prob ucu ile yapılan kazıma testleri kullanılarak ölçülür. Mikrograf ŞEKİL 3 ve ŞEKİL 4'te, COF Evrimi ve penetrasyon derinliği ŞEKİL 5'te gösterilmektedir. PTFE kaplama çizik testi sonuçları TABLO 4'te özetlenmiştir. Elmas prob ucu üzerindeki yük arttıkça, kademeli olarak kaplamaya nüfuz etti, COF'de bir artışa neden olur. ~8,5 N'lik bir yüke ulaşıldığında, kaplamanın kırılması ve alt tabakanın açığa çıkması yüksek basınç altında gerçekleşti ve ~0,3'lük yüksek bir COF'ye yol açtı. TABLO 2'de gösterilen düşük St Dev, NANOVEA Mekanik Test Cihazı kullanılarak yürütülen PTFE kaplama çizik testinin tekrarlanabilirliğini gösterir.

ŞEKİL 3: PTFE (10X) üzerindeki tüm çiziklerin mikrografı.

ŞEKİL 4: PTFE (10X) üzerindeki tüm çiziklerin mikrografı.

ŞEKİL 5: PTFE için kritik arıza noktası çizgisini gösteren sürtünme grafiği.

*Çizik*	*Başarısızlık Noktası [N]*	*Sürtünme kuvveti (N]*	*COF*
1	0.335	0.124	0.285
2	0.337	0.207	0.310
3	0.380	0.229	0.295
Ortalama	8.52	2.47	0.297
st dev	0.17	0.16	0.012

TABLO 2: Çizilme testi sırasında Kritik Yük, Sürtünme Kuvveti ve COF'un Özeti.

SONUÇ

Bu çalışmada, doğrusal ileri geri hareket modunda NANOVEA T50 Tribometre kullanarak yapışmaz tavalar için bir PTFE kaplamanın aşınma sürecinin bir simülasyonunu gerçekleştirdik. PTFE kaplama, ~0.18 değerinde düşük bir COF sergiledi ve kaplama, yaklaşık 130 devirde bir atılım yaşadı. PTFE kaplamanın metal alt tabakaya yapışmasının kantitatif değerlendirmesi, bu testte kaplama yapışma hatasının kritik yükünü ~8,5 N olarak belirleyen NANOVEA Mekanik Test Cihazı kullanılarak yapıldı.

NANOVEA Tribometreler, ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testi yetenekleri sunar. Hepsi tek bir sisteme entegre edilmiş yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribokorozyon için isteğe bağlı modüller sağlarlar. Bu çok yönlülük, kullanıcıların gerçek dünyadaki uygulama ortamlarını daha doğru bir şekilde simüle etmesine ve farklı malzemelerin aşınma mekanizmaları ve tribolojik özellikleri hakkında daha iyi bir anlayış kazanmasına olanak tanır.

NANOVEA Mekanik Test Cihazları, her biri ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma testi modları içeren Nano, Mikro ve Makro modüller sunarak tek bir sistemde mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yetenekleri yelpazesini sunar.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post PTFE Coating Wear Test appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Tribometre Kullanarak Döşemenin Aşamalı Aşınma Haritalaması

nanovea — Sal, 06 Haziran 2023 15:51:48 +0000

Zemin Aşınma Testi

Entegre profilometreli tribometre kullanarak döşeme kaplamalarının aşınma haritasının aşamalı olarak çıkarılması

Tarafından hazırlanmıştır

FRANK LIU

GİRİŞ

Zemin kaplama malzemeleri dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır ancak genellikle hareket ve mobilya kullanımı gibi günlük aktivitelerden dolayı aşınma ve yıpranmaya maruz kalırlar. Uzun ömürlü olmalarını sağlamak için çoğu zemin kaplaması hasara karşı dayanıklı koruyucu bir aşınma katmanına sahiptir. Ancak aşınma tabakasının kalınlığı ve dayanıklılığı döşeme tipine ve yaya trafiğinin seviyesine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Ayrıca zemin yapısındaki UV kaplamalar, dekoratif katmanlar ve sır gibi farklı katmanların aşınma oranları da farklılık gösterir. Aşamalı aşınma haritalamanın devreye girdiği yer burasıdır. NANOVEA T2000 Tribometreyi entegre bir şekilde kullanmak 3D Temassız ProfilometreDöşeme malzemelerinin performansının ve ömrünün hassas bir şekilde izlenmesi ve analizi yapılabilir. Bilim insanları ve teknik profesyoneller, çeşitli zemin kaplama malzemelerinin aşınma davranışı hakkında ayrıntılı bilgi sağlayarak yeni zemin kaplama sistemlerini seçerken ve tasarlarken daha bilinçli kararlar verebilirler.

ZEMİN PANELLERİ İÇİN AŞAMALI AŞINMA HARİTALAMASININ ÖNEMİ

Zemin testleri geleneksel olarak aşınmaya karşı dayanıklılığını belirlemek için bir numunenin aşınma oranına odaklanmıştır. Ancak aşamalı aşınma haritalaması, test boyunca numunenin aşınma oranının analiz edilmesine olanak tanıyarak aşınma davranışı hakkında değerli bilgiler sağlar. Bu derinlemesine analiz, sürtünme verileri ile aşınma oranı arasında korelasyon kurulmasına olanak tanıyarak aşınmanın temel nedenlerini belirleyebilir. Aşınma oranlarının aşınma testleri boyunca sabit olmadığı unutulmamalıdır. Bu nedenle, aşınmanın ilerleyişini gözlemlemek numunenin aşınması hakkında daha doğru bir değerlendirme sağlar. Geleneksel test yöntemlerinin ötesine geçerek, aşamalı aşınma haritalamasının benimsenmesi, zemin testi alanında önemli ilerlemelere katkıda bulunmuştur.

Entegre 3D Temassız Profilometreye sahip NANOVEA T2000 Tribometre, aşınma testi ve hacim kaybı ölçümleri için çığır açan bir çözümdür. Pim ile profilometre arasında hassas bir şekilde hareket etme yeteneği, aşınma izi yarıçapındaki veya konumundaki herhangi bir sapmayı ortadan kaldırarak sonuçların güvenilirliğini garanti eder. Ancak hepsi bu kadar değil; 3D Temassız Profilometrenin gelişmiş özellikleri, yüksek hızlı yüzey ölçümlerine olanak tanıyarak tarama süresini yalnızca saniyelere indirir. 2.000 N'ye kadar yük uygulama ve 5.000 rpm'ye kadar eğirme hızlarına ulaşma kapasitesiyle NANOVEA T2000 Tribometre değerlendirme sürecinde çok yönlülük ve hassasiyet sunar. Bu ekipmanın aşamalı aşınma haritalamasında hayati bir rol oynadığı açıktır.

ŞEKİL 1: Aşınma testinden önce numune kurulumu (solda) ve aşınma izinin aşınma testi sonrası profilometrisi (sağda).

ÖLÇÜM HEDEFI

Aşamalı aşınma haritalama testi iki tip döşeme malzemesi üzerinde gerçekleştirilmiştir: taş ve ahşap. Her numune, zaman içindeki aşınmanın karşılaştırılmasına olanak tanıyan 2, 4, 8, 20, 40, 60 ve 120 saniyelik artan test süreleri ile toplam 7 test döngüsüne tabi tutulmuştur. Her test döngüsünden sonra, aşınma izinin profili NANOVEA 3D Temassız Profilometre kullanılarak çıkarılmıştır. Profilometre tarafından toplanan verilerden, deliğin hacmi ve aşınma oranı, NANOVEA Tribometer yazılımındaki veya yüzey analiz yazılımımız Mountains'deki entegre özellikler kullanılarak analiz edilebilir.

NANOVEA T2000 Yüksek Yük
Pnömatik Tribometre

ÖRNEKLER

AŞINMA HARITALAMA TEST PARAMETRELERI

YÜKLE	40 N
TEST SÜRESİ	değişir
HIZ	200 rpm
RADIUS	10 mm
MESAFE	değişir
KÜRESEL MALZEME	Tungsten Karbür
KÜRESEL ÇAP	10 mm

Yedi döngü boyunca kullanılan test süreleri şöyleydi 2, 4, 8, 20, 40, 60 ve 120 saniyesırasıyla. Kat edilen mesafeler 0.40, 0.81, 1.66, 4.16, 8.36, 12.55 ve 25.11 metre.

AŞINMA HARITALAMA SONUÇLARI

Ahşap Döşeme

*Test Döngüsü*	*Maksimum COF*	*Min COF*	*Avg. COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

RADYAL YÖNLENDİRME

*Test Döngüsü*	*Toplam Hacim Kaybı (µm3*	Toplam Mesafe Seyahat Edilen (m)	Aşınma Oranı (mm/Nm) x10^-5	Anlık Aşınma Oranı (mm/Nm) x10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

ŞEKİL 2: Kat edilen toplam mesafeye karşı aşınma oranı (solda)
ve ahşap döşeme için test döngüsüne karşı anlık aşınma oranı (sağda).

ŞEKİL 3: COF grafiği ve ahşap zemin üzerindeki #7 testinden aşınma izinin 3D görünümü.

ŞEKİL 4: Test #7'den Ahşap Aşınma İzinin Kesit Analizi

ŞEKİL 5: Ahşap Numune Testi #7 üzerindeki Aşınma İzinin Hacim ve Alan Analizi.

Tüm sonuç detayları için buraya tıklayın.

AŞINMA HARITALAMA SONUÇLARI

Taş Döşeme

*Test Döngüsü*	*Maksimum COF*	*Min COF*	*Avg. COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

RADYAL YÖNLENDİRME

*Test Döngüsü*	*Toplam Hacim Kaybı (µm3*	Toplam Mesafe Seyahat Edilen (m)	Aşınma Oranı (mm/Nm) x10^-5	Anlık Aşınma Oranı (mm/Nm) x10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

ŞEKİL 6: Kat edilen toplam mesafeye karşı aşınma oranı (solda)
ve taş döşeme için test döngüsüne karşı anlık aşınma oranı (sağda).

ŞEKİL 7: COF grafiği ve taş zemin üzerindeki #7 testinden aşınma izinin 3D görünümü.

ŞEKİL 8: Test #7'den Taş Aşınma İzinin Kesit Analizi.

ŞEKİL 9: Taş Numune Testi #7 üzerindeki Aşınma İzinin Hacim ve Alan Analizi.

Tüm sonuç detayları için buraya tıklayın.

TARTIŞMA

Anlık aşınma oranı aşağıdaki denklem ile hesaplanır:

V'nin bir deliğin hacmi, N'nin yük ve X'in toplam mesafe olduğu bu denklem, test döngüleri arasındaki aşınma oranını tanımlar. Anlık aşınma oranı, test boyunca aşınma oranındaki değişiklikleri daha iyi tanımlamak için kullanılabilir.

Her iki numune de çok farklı aşınma davranışlarına sahiptir. Zaman içinde, ahşap döşeme yüksek bir aşınma oranıyla başlar ancak hızla daha küçük, sabit bir değere düşer. Taş döşeme için aşınma oranı düşük bir değerden başlıyor ve döngüler boyunca daha yüksek bir değere doğru eğilim gösteriyor. Anlık aşınma oranı da çok az tutarlılık göstermektedir. Farklılığın spesifik nedeni kesin değildir ancak numunelerin yapısından kaynaklanıyor olabilir. Taş döşeme, ahşabın kompakt yapısına kıyasla farklı şekilde aşınacak olan gevşek tanecik benzeri parçacıklardan oluşuyor gibi görünmektedir. Bu aşınma davranışının nedenini belirlemek için ek test ve araştırmalara ihtiyaç duyulacaktır.

Sürtünme katsayısından (COF) elde edilen veriler, gözlemlenen aşınma davranışıyla uyumlu görünmektedir. Ahşap döşeme için COF grafiği, sabit aşınma oranını tamamlayacak şekilde döngüler boyunca tutarlı görünmektedir. Taş döşeme için ortalama COF, aşınma oranının da döngülerle birlikte artmasına benzer şekilde döngüler boyunca artmaktadır. Sürtünme grafiklerinin şeklinde de belirgin değişiklikler vardır, bu da bilyenin taş numuneyle nasıl etkileşime girdiğinde değişiklikler olduğunu göstermektedir. Bu durum en belirgin şekilde döngü 2 ve döngü 4'te görülmektedir.

SONUÇ

NANOVEA T2000 Tribometre, iki farklı zemin numunesi arasındaki aşınma oranını analiz ederek aşamalı aşınma haritalaması yapma yeteneğini sergiliyor. Sürekli aşınma testinin durdurulması ve yüzeyin NANOVEA 3D Temassız Profilometre ile taranması, malzemenin zaman içindeki aşınma davranışı hakkında değerli bilgiler sağlar.

Entegre 3D Temassız Profilometreye sahip NANOVEA T2000 Tribometre, COF (Sürtünme Katsayısı) verileri, yüzey ölçümleri, derinlik okumaları, yüzey görselleştirme, hacim kaybı, aşınma oranı ve daha fazlası dahil olmak üzere çok çeşitli veriler sağlar. Bu kapsamlı bilgi seti, kullanıcıların sistem ile numune arasındaki etkileşimleri daha iyi anlamalarını sağlar. Kontrollü yükleme, yüksek hassasiyet, kullanım kolaylığı, yüksek yükleme, geniş hız aralığı ve ek çevresel modülleri ile NANOVEA T2000 Tribometre, tribolojiyi bir üst seviyeye taşır.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Progressive Wear Mapping of Flooring using Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.