Aşınmanın gelişimini izlemek için her bir numune üzerinde farklı devir sayılarında (100, 150, 300 ve 800 devir) dört adet pin-on-disk aşınma testi gerçekleştirilmiştir. Aşınma testi yapılmadan önce yüzey pürüzlülüğünü ölçmek için numunelerin yüzey morfolojisi NANOVEA 3D Temassız Profilleyici ile ölçülmüştür. Tüm numuneler, ŞEKİL 1'de gösterildiği gibi yaklaşık 1 μm'lik karşılaştırılabilir bir yüzey pürüzlülüğüne sahipti. COF, ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi aşınma testleri sırasında in situ olarak kaydedilmiştir. ŞEKİL 4'te 100, 150, 300 ve 800 döngüden sonra aşınma izlerinin gelişimi ve ŞEKİL 3'te aşınma sürecinin farklı aşamalarında farklı numunelerin ortalama aşınma oranı özetlenmiştir.

Diğer üç numune için ~0,07 olan COF değeri ile karşılaştırıldığında, Numune A başlangıçta ~0,15 gibi çok daha yüksek bir COF sergilemekte, bu değer kademeli olarak artmakta ve 300 aşınma döngüsünden sonra ~0,3'te sabitlenmektedir. Bu kadar yüksek bir COF aşınma sürecini hızlandırır ve ŞEKİL 4'te gösterildiği gibi önemli miktarda boya döküntüsü oluşturur - Örnek A'nın son kat boyası ilk 100 devirde sökülmeye başlamıştır. ŞEKİL 3'te gösterildiği gibi, Örnek A ilk 300 devirde ~5 μm2/N ile en yüksek aşınma oranını sergilemekte, metal alt tabakanın daha iyi aşınma direnci nedeniyle bu oran ~3,5 μm2/N'ye hafifçe düşmektedir. Örnek C'nin üst kaplaması ŞEKİL 4'te gösterildiği gibi 150 aşınma döngüsünden sonra bozulmaya başlar ve bu durum ŞEKİL 2'deki COF artışıyla da gösterilir.

Karşılaştırıldığında, Örnek B ve Örnek D gelişmiş tribolojik özellikler göstermektedir. Örnek B tüm test boyunca düşük COF değerini korur - COF değeri ~0,05'ten ~0,1'e hafifçe yükselir. Böyle bir yağlama etkisi aşınma direncini önemli ölçüde artırır - son kat, 800 aşınma döngüsünden sonra alttaki astara hala üstün koruma sağlar. En düşük ortalama aşınma oranı 800 döngüde sadece ~0,77 μm2/N ile Örnek B için ölçülmüştür. Örnek D'nin üst kaplaması, ŞEKİL 2'de COF'nin ani artışıyla yansıtıldığı gibi 375 döngüden sonra delaminasyona başlar. Örnek D'nin ortalama aşınma oranı 800 döngüde ~1,1 μm2/N'dir.

Geleneksel Taber aşınma ölçümleriyle karşılaştırıldığında NANOVEA Tribometre, ticari zemin/otomotiv boyalarının tekrarlanabilir değerlendirmelerini ve kalite kontrolünü sağlayan iyi kontrollü ölçülebilir ve güvenilir aşınma değerlendirmeleri sağlar. Ayrıca, in situ COF ölçümlerinin kapasitesi, kullanıcıların bir aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'un evrimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu da çeşitli boya kaplamalarının aşınma mekanizması ve tribolojik özelliklerinin temel anlayışını geliştirmede kritik öneme sahiptir.

Farklı malzemelerin çizilme sertliğini karşılaştırmak için üç metalin (Cu110, Al6061 ve SS304) testlerden sonraki çizik izlerinin görüntüleri ŞEKİL 1'de gösterilmiştir. NANOVEA Mekanik Yazılımının haritalama işlevi, otomatik bir protokolde aynı koşul altında test edilen üç paralel çizik oluşturmak için kullanılmıştır. Ölçülen çizik izi genişliği ve hesaplanan çizik sertlik sayısı (HSP) TABLO 1'de özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Metaller Al6061, Cu110 ve SS304 için sırasıyla 174, 220 ve 89 µm'lik farklı aşınma izi genişlikleri göstermekte ve bu da 0,84, 0,52 ve 3,2 GPa'lık hesaplanmış bir HSP ile sonuçlanmaktadır.

Çizik izi genişliğinden hesaplanan çizik sertliğine ek olarak, sürtünme katsayısı (COF), gerçek derinlik ve akustik emisyonun gelişimi çizik sertliği testi sırasında yerinde kaydedilmiştir. Burada gerçek derinlik, çizik testi sırasında prob ucunun penetrasyon derinliği ile ön taramada ölçülen yüzey profili arasındaki derinlik farkıdır. Cu110'un COF, gerçek derinlik ve akustik emisyonu örnek olarak ŞEKİL 2'de gösterilmiştir. Bu tür bilgiler, çizilme sırasında meydana gelen mekanik arızalar hakkında bilgi sağlayarak kullanıcıların mekanik kusurları tespit etmesine ve test edilen malzemenin çizilme davranışını daha fazla araştırmasına olanak tanır.

Çizilme sertliği testleri, yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile birkaç dakika içinde tamamlanabilir. Geleneksel indentasyon prosedürleriyle karşılaştırıldığında, bu çalışmadaki çizik sertlik testi, kalite kontrol ve yeni malzemelerin geliştirilmesi için yararlı olan sertlik ölçümleri için alternatif bir çözüm sunmaktadır.

ŞEKİL 1, test sırasında penetrasyon derinliği, sürtünme katsayısı (COF) ve akustik emisyonun kaydedilen gelişimini göstermektedir. TiN numuneler üzerindeki tam mikro çizik izleri ŞEKİL 2'de gösterilmektedir. Farklı kritik yüklerdeki arıza davranışları ŞEKİL 3'te gösterilmiştir; burada kritik yük Lc1 çizik izinde ilk kohezif çatlak belirtisinin meydana geldiği yük olarak tanımlanır, Lc2 tekrarlanan parçalanma arızalarının meydana geldiği yüktür ve Lc3 kaplamanın alt tabakadan tamamen çıkarıldığı yüktür. TiN kaplamalar için kritik yük (Lc) değerleri ŞEKİL 4'te özetlenmiştir.

Penetrasyon derinliği, COF ve akustik emisyonun gelişimi, bu çalışmada kritik yüklerle temsil edilen farklı aşamalardaki kaplama arızasının mekanizması hakkında fikir vermektedir. Örnek A ve Örnek B'nin çizik testi sırasında karşılaştırılabilir davranış sergilediği gözlemlenebilir. Kalem, numuneye kademeli olarak ~0,06 mm derinliğe kadar nüfuz eder ve kaplama çizik testinin başlangıcında normal yük doğrusal olarak arttıkça COF kademeli olarak ~0,3'e yükselir. 3,3 N'luk Lc1 değerine ulaşıldığında, ilk ufalanma hatası belirtisi ortaya çıkar. Bu aynı zamanda penetrasyon derinliği, COF ve akustik emisyon grafiğindeki ilk büyük sivri uçlara da yansımaktadır. Yük ~3,8 N'luk Lc2'ye kadar artmaya devam ettikçe penetrasyon derinliği, COF ve akustik emisyonda daha fazla dalgalanma meydana gelir. Çizik izinin her iki tarafında da sürekli parçalanma hatası gözlemleyebiliriz. Lc3'te kaplama, kalem tarafından uygulanan yüksek basınç altında metal alt tabakadan tamamen ayrılır ve alt tabakayı açıkta ve korumasız bırakır.