Nem ve Gazlar Triboloji Uygulama Notları - NANOVEA: Malzeme Testleri için Gelişmiş Profilometreler, Tribometreler, Nanoindenterler ve Çizik Test Cihazları

Tribometre ile Cam Kaplama Nem Aşınma Testi

nanovea — 13 Mayıs 2021 Per 19:40:10 +0000

Tribometre ile Cam Kaplama Nem Aşınma Testi

Daha fazla bilgi edinin

CAM KAPLAMA NEM

TRIBOMETRE ILE AŞINMA TESTI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, Doktora

GİRİŞ

Kendi kendini temizleyen cam kaplama, kir, kir ve lekelerin birikmesini önleyen kolay temizlenen bir cam yüzey oluşturur. Kendi kendini temizleme özelliği sıklığı, zamanı, enerjiyi ve temizlik maliyetlerini önemli ölçüde azaltarak cam cephe, aynalar, duş camları, pencereler ve ön camlar gibi çeşitli konut ve ticari uygulamalar için cazip bir seçim haline getirir.

AŞINMA DIRENCININ ÖNEMI KENDI KENDINI TEMIZLEYEN CAM KAPLAMA

Kendi kendini temizleyen kaplamanın önemli bir uygulaması gökdelenlerdeki cam cephenin dış yüzeyidir. Cam yüzey genellikle güçlü rüzgarlar tarafından taşınan yüksek hızlı parçacıklar tarafından saldırıya uğrar. Hava koşulları da cam kaplamanın hizmet ömründe önemli bir rol oynar. Camın yüzey işlemini yapmak ve eski kaplama arızalandığında yeni kaplamayı uygulamak çok zor ve maliyetli olabilir. Bu nedenle, cam kaplamanın aşınma direnci
farklı hava koşulları kritiktir.

Kendi kendini temizleyen kaplamanın farklı hava koşullarındaki gerçekçi çevresel koşullarını simüle etmek için, kontrollü ve izlenen bir nemde tekrarlanabilir aşınma değerlendirmesine ihtiyaç vardır. Bu, kullanıcıların farklı neme maruz kalan kendi kendini temizleyen kaplamaların aşınma direncini doğru bir şekilde karşılaştırmasına ve hedeflenen uygulama için en iyi adayı seçmesine olanak tanır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, Türkiye'de NANOVEA Nem kontrolörü ile donatılmış T100 Tribometre, farklı nem oranlarında kendi kendini temizleyen cam kaplamaların aşınma direncini araştırmak için ideal bir araçtır.

NANOVEA

T100

TEST PROSEDÜRLERI

Soda kireç camı mikroskop lamları, iki farklı işlem reçetesi ile kendi kendini temizleyen cam kaplamalarla kaplanmıştır. Bu iki kaplama Kaplama 1 ve Kaplama 2 olarak tanımlanmıştır. Karşılaştırma için kaplanmamış çıplak bir cam lam da test edilmiştir.

NANOVEA Tribometre Kendi kendini temizleyen cam kaplamaların sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci gibi tribolojik davranışlarını değerlendirmek için bir nem kontrol modülüyle donatılmış. Test edilen numunelere bir WC bilye ucu (6 mm çap) uygulandı. COF yerinde kaydedildi. Tribo odasına takılan nem kontrol cihazı bağıl nem (RH) değerini ±1 % aralığında hassas bir şekilde kontrol etti. Aşınma testinin ardından aşınma izi morfolojisi optik mikroskop altında incelendi.

MAKSİMUM YÜK 40 mN

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Farklı nem koşullarında pin-on-disk aşınma testleri kaplamalı ve kaplamasız cam üzerinde gerçekleştirilmiştir
örnekler. COF, aşınma testleri sırasında aşağıda gösterildiği gibi yerinde kaydedilmiştir ŞEKİL 1 ve ortalama COF şu şekilde özetlenmiştir ŞEKİL 2. ŞEKİL 4 aşınma testlerinden sonra aşınma izlerini karşılaştırır.

'de gösterildiği gibi ŞEKİL 1kaplanmamış cam, 30% RH'de kayma hareketi başladığında ~0,45'lik yüksek bir COF sergiler ve 300 devirlik aşınma testinin sonunda kademeli olarak ~0,6'ya yükselir. Karşılaştırma yapmak gerekirse
Kaplamalı cam numuneleri Kaplama 1 ve Kaplama 2, testin başında 0,2'nin altında düşük bir COF göstermektedir. COF
Kaplama 2'nin COF değeri testin geri kalanında ~0,25'te sabitlenirken, Kaplama 1'de COF değerinde keskin bir artış görülmektedir.
~250 devir ve COF ~0,5 değerine ulaşır. Aşınma testleri 60% RH'de gerçekleştirildiğinde
kaplanmamış cam, aşınma testi boyunca hala ~0.45'lik daha yüksek bir COF göstermektedir. Kaplama 1 ve 2 sırasıyla 0,27 ve 0,22 COF değerleri sergilemektedir. 90% RH'de, kaplanmamış cam aşınma testinin sonunda ~0,5 gibi yüksek bir COF değerine sahiptir. Kaplama 1 ve 2, aşınma testi başladığında ~0,1'lik karşılaştırılabilir COF sergilemektedir. Kaplama 1, ~0,15'lik nispeten istikrarlı bir COF değerini korur. Bununla birlikte, Kaplama 2 ~100 devirde başarısız olur ve ardından aşınma testinin sonuna doğru COF ~0,5'e önemli bir artış gösterir.

Kendi kendini temizleyen cam kaplamanın düşük sürtünmesi, düşük yüzey enerjisinden kaynaklanır. Çok yüksek bir statik enerji yaratır.
su temas açısı ve düşük roll-off açısı. 'de mikroskop altında gösterildiği gibi 90% RH'de kaplama yüzeyinde küçük su damlacıklarının oluşmasına yol açar. ŞEKİL 3. Ayrıca, RH değeri 30%'den 90%'ye yükseldikçe Kaplama 2 için ortalama COF değerinin ~0,23'ten ~0,15'e düşmesine neden olur.

ŞEKİL 1: Farklı bağıl nemde disk üzerinde pim testleri sırasında sürtünme katsayısı.

ŞEKİL 2: Farklı bağıl nem oranlarında pin-on-disk testleri sırasında ortalama COF.

ŞEKİL 3: Kaplanmış cam yüzeyinde küçük su damlacıklarının oluşumu.

ŞEKİL 4 farklı nem oranlarındaki aşınma testlerinden sonra cam yüzeyindeki aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. Kaplama 1, 30% ve 60% RH'deki aşınma testlerinden sonra hafif aşınma belirtileri göstermektedir. Aşınma testi sırasında COF'deki önemli artışla uyumlu olarak 90% RH'deki testten sonra büyük bir aşınma izine sahiptir. Kaplama 2, hem kuru hem de ıslak ortamdaki aşınma testlerinden sonra neredeyse hiç aşınma belirtisi göstermez ve ayrıca farklı nem oranlarındaki aşınma testleri sırasında sabit düşük COF sergiler. İyi tribolojik özellikler ve düşük yüzey enerjisinin birleşimi, Kaplama 2'yi zorlu ortamlarda kendi kendini temizleyen cam kaplama uygulamaları için iyi bir aday haline getirmektedir. Buna karşılık, kaplanmamış cam farklı nem oranlarında daha büyük aşınma izleri ve daha yüksek COF göstererek kendi kendini temizleyen kaplama tekniğinin gerekliliğini ortaya koymaktadır.

ŞEKİL 4: Farklı bağıl nemlerde disk üzerinde pin testlerinden sonra aşınma izleri (200x büyütme).

SONUÇ

NANOVEA T100 Tribometre, farklı nem oranlarında kendi kendini temizleyen cam kaplamaların değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için üstün bir araçtır. Yerinde COF ölçümü kapasitesi, kullanıcıların aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'un evrimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu da cam kaplamaların aşınma mekanizması ve tribolojik özelliklerinin temel anlayışını geliştirmede kritik öneme sahiptir. Farklı nem oranlarında test edilen kendi kendini temizleyen cam kaplamalar üzerinde yapılan kapsamlı tribolojik analizlere dayanarak, Kaplama 2'nin hem kuru hem de ıslak ortamlarda sabit bir düşük COF ve üstün aşınma direncine sahip olduğunu ve farklı hava koşullarına maruz kalan kendi kendini temizleyen cam kaplama uygulamaları için daha iyi bir aday olduğunu gösteriyoruz.

NANOVEA Tribometreler, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınması, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Yüksek sıcaklıklar için isteğe bağlı 3D temassız profilleyici mevcuttur.
Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak aşınma izinin çözünürlüklü 3D görüntülemesi.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Glass Coating Humidity Wear Testing by Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

DLC Kaplama Tribolojisi Üzerinde Nem Etkisi

nanovea — 11 Şubat 2020 Salı 14:38:38 +0000

Nemde DLC'de Aşınma Değerlendirmesinin Önemi

Elmas benzeri karbon (DLC) kaplamalar, mükemmel aşınma direnci ve çok düşük sürtünme katsayısı (COF) gibi gelişmiş tribolojik özelliklere sahiptir. DLC kaplamalar farklı malzemeler üzerine uygulandığında elmas özellikleri kazandırır. Uygun tribo-mekanik özellikler, DLC kaplamalarını havacılık parçaları, tıraş bıçakları, metal kesme aletleri, rulmanlar, motosiklet motorları ve tıbbi implantlar gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda tercih edilir hale getirir.

DLC kaplamalar, yüksek vakum ve kuru koşullar altında çelik bilyelere karşı çok düşük COF (0,1'in altında) sergiler¹². Bununla birlikte, DLC kaplamalar çevresel koşullardaki değişikliklere, özellikle de bağıl neme (RH) karşı hassastır³. Yüksek nem ve oksijen konsantrasyonuna sahip ortamlar COF'de önemli artışa neden olabilir⁴. Kontrollü nemde güvenilir aşınma değerlendirmesi, tribolojik uygulamalar için DLC kaplamaların gerçekçi çevresel koşullarını simüle eder. Kullanıcılar hedef uygulamalar için en iyi DLC kaplamalarını doğru karşılaştırmayla seçerler
Farklı neme maruz kalan DLC aşınma davranışlarının.

Ölçüm Hedefi

Bu çalışma Nanovea'yı tanıtıyor Tribometre Nem kontrol cihazıyla donatılmış bu cihaz, çeşitli bağıl nem koşullarında DLC kaplamaların aşınma davranışını araştırmak için ideal bir araçtır.

Test Prosedürü

DLC kaplamaların sürtünme ve aşınma direnci Nanovea Tribometer ile değerlendirildi. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Tribo odasına takılan bir nem kontrol cihazı, bağıl nemi (RH) ±1% doğrulukla hassas bir şekilde kontrol etti. Testler sonrasında DLC kaplamalardaki aşınma izleri ve SiN toplarındaki aşınma izleri optik mikroskop kullanılarak incelendi.

Not: Yağlayıcı veya yüksek sıcaklık gibi çevresel koşullar altında farklı malzeme bağlantısının performansını simüle etmek için herhangi bir katı bilye malzemesi uygulanabilir.

Sonuçlar ve Tartışma

DLC kaplamalar, düşük sürtünmeleri ve üstün aşınma dirençleri nedeniyle tribolojik uygulamalar için mükemmeldir. DLC kaplama sürtünmesi Şekil 2'de gösterilen neme bağlı davranış sergilemektedir. DLC kaplama, nispeten kuru koşullarda (10% RH) aşınma testi boyunca ~0,05'lik çok düşük bir COF gösterir. RH 30%'ye yükseldikçe DLC kaplama test sırasında ~0,1'lik sabit bir COF sergiler. RH 50%'nin üzerine çıktığında COF'un ilk çalışma aşaması ilk 2000 devirde gözlemlenir. DLC kaplama 50, 70 ve 90% bağıl nemde sırasıyla ~0.20, ~0.26 ve ~0.33 maksimum COF gösterir. Alıştırma döneminin ardından, DLC kaplama COF'si 50, 70 ve 90% RH'de sırasıyla ~0.11, 0.13 ve 0.20'de sabit kalır.

Şekil 3'te SiN bilye aşınma izleri ve Şekil 4'te aşınma testlerinden sonra DLC kaplama aşınma izleri karşılaştırılmaktadır. DLC kaplama düşük nemli bir ortama maruz kaldığında aşınma izinin çapı daha küçük olmuştur. Temas yüzeyinde tekrarlayan kayma işlemi sırasında SiN bilye yüzeyinde transfer DLC tabakası birikir. Bu aşamada DLC kaplama, bağıl hareketi kolaylaştırmak ve kesme deformasyonunun neden olduğu daha fazla kütle kaybını sınırlamak için etkili bir yağlayıcı görevi gören kendi transfer katmanına karşı kayar. Düşük bağıl nem ortamlarında (örn. 10% ve 30%) SiN bilyenin aşınma izinde bir transfer filmi gözlemlenir ve bu da bilye üzerinde yavaşlatılmış bir aşınma sürecine neden olur. Bu aşınma süreci Şekil 4'te gösterildiği gibi DLC kaplamanın aşınma izi morfolojisine de yansımaktadır. DLC kaplama, temas arayüzünde sürtünmeyi ve aşınma oranını önemli ölçüde azaltan stabil bir DLC transfer filmi oluşumu nedeniyle kuru ortamlarda daha küçük bir aşınma izi sergiler.

Sonuç

Nem, DLC kaplamaların tribolojik performansında hayati bir rol oynar. DLC kaplama, kayan muadilinin (bu çalışmada bir SiN topu) üzerine aktarılan stabil bir grafit tabakasının oluşması nedeniyle kuru koşullarda önemli ölçüde arttırılmış aşınma direncine ve üstün düşük sürtünmeye sahiptir. DLC kaplama, göreceli hareketi kolaylaştırmak ve kayma deformasyonunun neden olduğu daha fazla kütle kaybını sınırlamak için etkili bir yağlayıcı görevi gören kendi transfer katmanına doğru kayar. Artan bağıl nem ile SiN bilyesi üzerinde bir film gözlemlenmez, bu da SiN bilyası ve DLC kaplaması üzerinde aşınma oranının artmasına neden olur.

Nanovea Tribometre, önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı nem modülleri ile ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Kullanıcıların çalışma ortamını farklı nem koşullarında simüle etmelerine olanak tanıyarak, kullanıcılara farklı çalışma koşulları altında malzemelerin tribolojik davranışlarını niceliksel olarak değerlendirmek için ideal bir araç sağlar.

Nanovea Tribometre ve Laboratuvar Hizmeti Hakkında Daha Fazla Bilgi Edinin

1 C. Donnet, Surf. Kaplama. Technol. 100-101 (1998) 180.

2 K. Miyoshi, B. Pohlchuck, K.W. Street, J.S. Zabinski, J.H. Sanders, A.A. Voevodin, R.L.C. Wu, Wear 225-229 (1999) 65.

3 R. Gilmore, R. Hauert, Surf. Kaplama. Technol. 133-134 (2000) 437.

4 R. Memming, H.J. Tolle, P.E. Wierenga, Thin Solid Coatings 143 (1986) 31

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Humidity Effect on DLC Coating Tribology appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.