ABD/GLOBAL: +1-949-461-9292
AVRUPA: +39-011-3052-794
tr_TR TR
tr_TR TR en_US EN es_MX ES de_DE DE fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT ko_KR KO pl_PL PL ar AR
BİZE ULAŞIN

Kategori Mekanik Testler

 

PTFE Kaplama Aşınma Testi

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

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

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 Platformlu Mekanik Test Cihazı

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

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.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Nanoindentasyon Kullanılarak Mantarın Dinamik Mekanik Analizi

DİNAMİK MEKANİK ANALİZ

NANOINDENTASYON KULLANARAK MANTARIN

Tarafından hazırlanmıştır

FRANK LIU

GİRİŞ

Dinamik Mekanik Analiz (DMA), malzemelerin mekanik özelliklerini araştırmak için kullanılan güçlü bir tekniktir. Bu uygulamada, şarap mühürleme ve yıllandırma işlemlerinde yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan mantarın analizine odaklanıyoruz. Quercus suber meşe ağacının kabuğundan elde edilen mantar, sentetik polimerlere benzeyen mekanik özellikler sağlayan farklı hücresel yapılar sergiler. Mantar bir eksende bal peteği yapısına sahiptir. Diğer iki eksen ise çoklu dikdörtgen benzeri prizmalar şeklinde yapılandırılmıştır. Bu, test edilen yöne bağlı olarak mantara farklı mekanik özellikler kazandırır.

MANTARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİNDE DİNAMİK MEKANİK ANALİZ (DMA) TESTİNİN ÖNEMİ

Mantarların kalitesi büyük ölçüde mekanik ve fiziksel özelliklerine bağlıdır ve bu özellikler şarap sızdırmazlığındaki etkinlikleri için çok önemlidir. Mantar kalitesini belirleyen temel faktörler arasında esneklik, yalıtım, esneklik ve gaz ve sıvılara karşı geçirimsizlik yer alır. Dinamik mekanik analiz (DMA) testini kullanarak, mantarların esneklik ve esneklik özelliklerini nicel olarak değerlendirebilir ve değerlendirme için güvenilir bir yöntem sağlayabiliriz.

NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı Nanoindentasyon modu, özellikle Young modülü, depolama modülü, kayıp modülü ve tan delta (tan (δ)) olmak üzere bu özelliklerin karakterizasyonunu sağlar. DMA testi ayrıca mantar malzemesinin faz kayması, sertliği, gerilimi ve gerinimi hakkında değerli verilerin toplanmasını sağlar. Bu kapsamlı analizler sayesinde, mantarların mekanik davranışları ve şarap sızdırmazlık uygulamaları için uygunlukları hakkında daha derin bilgiler ediniyoruz.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, Nanoindentasyon modunda NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı kullanılarak dört mantar tıpa üzerinde dinamik mekanik analiz (DMA) gerçekleştirilmiştir. Mantar tıpaların kalitesi şu şekilde etiketlenmiştir: 1 - Flor, 2 - Birinci, 3 - Kolmated, 4 - Sentetik kauçuk. DMA indentasyon testleri her bir mantar tıpa için hem eksenel hem de radyal yönlerde gerçekleştirilmiştir. Mantar tıpaların mekanik tepkilerini analiz ederek, dinamik davranışları hakkında bilgi edinmeyi ve farklı yönelimler altındaki performanslarını değerlendirmeyi amaçladık.

NANOVEA

PB1000

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST PARAMETRELERI

MAKSİMUM KUVVET75 mN
YÜKLEME ORANI150 mN/dak
BOŞALTMA ORANI150 mN/dak
AMPLİTÜD5 mN
FREKANS1 Hz
CREEP60 s

girinti tipi

Top

51200 Çelik

3 mm Çap

SONUÇLAR

Aşağıdaki tablo ve grafiklerde Young modülü, depolama modülü, kayıp modülü ve tan delta her bir numune ve oryantasyon arasında karşılaştırılmaktadır.

Young modülü: Stiffness; yüksek değerler stiff, düşük değerler flexible olduğunu gösterir.

Depolama modülü: Elastik tepki; malzemede depolanan enerji.

Kayıp modülü: Viskoz tepki; ısı nedeniyle kaybedilen enerji.

Tan (δ): Sönümleme; yüksek değerler daha fazla sönümlemeye işaret eder.

EKSENEL YÖNLENDIRME

DurdurucuYOUNG MODÜLÜDEPOLAMA MODÜLÜKAYIP MODÜLÜTAN
#(MPa)(MPa)(MPa)(δ)
122.567522.272093.6249470.162964
218.5466418.271533.1623490.17409
323.7538123.472673.6178190.154592
423.697223.580642.3470080.099539



RADYAL YÖNLENDİRME

DurdurucuYOUNG MODÜLÜDEPOLAMA MODÜLÜKAYIP MODÜLÜTAN
#(MPa)(MPa)(MPa)(δ)
124.7886324.565423.3082240.134865
226.6661426.317394.2862160.163006
344.0786743.614266.3659790.146033
428.0475127.941482.4359780.087173

YOUNG MODÜLÜ

DEPOLAMA MODÜLÜ

KAYIP MODÜLÜ

TAN DELTA

Mantar tıpalar arasında, Young modülü eksenel yönde test edildiğinde çok farklı değildir. Sadece #2 ve #3 tıpaları Young modülünde radyal ve eksenel yön arasında belirgin bir fark göstermiştir. Sonuç olarak, depolama modülü ve kayıp modülü de radyal yönde eksenel yöne göre daha yüksek olacaktır. #4 tıpa, kayıp modülü haricinde doğal mantar tıpalarla benzer özellikler göstermektedir. Bu, doğal mantarların sentetik kauçuk malzemeden daha viskoz bir özelliğe sahip olduğu anlamına geldiği için oldukça ilginçtir.

SONUÇ

NANOVEA Mekanik Test Cihazı Nano Çizilme Test Cihazı modundaki boya kaplamaları ve sert kaplamalardaki gerçek hayattaki birçok arızanın simülasyonuna olanak tanır. Artan yükleri kontrollü ve yakından izlenen bir şekilde uygulayarak cihaz, hangi yük arızalarının meydana geldiğini belirlemeye olanak tanır. Bu daha sonra çizilme direncinin niceliksel değerlerini belirlemenin bir yolu olarak kullanılabilir. Hava koşulları olmadan test edilen kaplamanın yaklaşık 22 mN'de bir ilk çatlağa sahip olduğu bilinmektedir. 5 mN'ye yakın değerlerle 7 yıllık sürecin boyayı bozduğu açıktır.

Orijinal profilin telafi edilmesi, çizik sırasında düzeltilmiş derinliğin elde edilmesine ve ayrıca çizikten sonra kalan derinliğin ölçülmesine olanak tanır. Bu, artan yük altında kaplamanın plastik ve elastik davranışı hakkında ekstra bilgi verir. Hem çatlama hem de deformasyonla ilgili bilgiler sert kaplamanın iyileştirilmesi için büyük fayda sağlayabilir. Çok küçük standart sapmalar da cihazın tekniğinin tekrarlanabilirliğini göstermekte olup, bu da üreticilerin sert kaplama/boya kalitesini iyileştirmelerine ve hava koşullarının etkilerini incelemelerine yardımcı olabilir.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Metal Yüzey Üzerinde Boyanın Nano Çizilme ve Mar Testi

Nano Çizik ve Mar Testi

Metal Yüzey Üzerindeki Boya

Tarafından hazırlanmıştır

SUSANA CABELLO

GİRİŞ

Sert kaplamalı veya kaplamasız boya en yaygın kullanılan kaplamalardan biridir. Arabalarda, duvarlarda, cihazlarda ve koruyucu kaplamaya ihtiyaç duyan ya da sadece estetik amaçlı hemen her şeyde görürüz. Alttaki alt tabakanın korunması için kullanılan boyalar genellikle boyanın alev almasını önleyen veya sadece rengini kaybetmesini veya çatlamasını önleyen kimyasallara sahiptir. Genellikle estetik amaçlarla kullanılan boyalar çeşitli renklere sahiptir, ancak alt tabakanın korunması veya uzun ömürlü olması gerekmeyebilir.

Bununla birlikte, tüm boyalar zaman içinde bir miktar yıpranmaya maruz kalır. Boya üzerindeki yıpranma, genellikle üreticilerin sahip olmasını amaçladıkları özellikleri değiştirebilir. Daha hızlı yongalanabilir, ısı ile soyulabilir, renk kaybedebilir veya çatlayabilir. Boyanın zaman içindeki farklı özellik değişiklikleri, üreticilerin bu kadar geniş bir seçenek sunmasının nedenidir. Boyalar, bireysel müşteriler için farklı gereksinimleri karşılamak üzere uyarlanır.

KALİTE KONTROL İÇİN NANO ÇİZİK TESTİNİN ÖNEMİ

Boya üreticilerinin en büyük kaygılarından biri, ürünlerinin çatlamaya karşı dayanıklı olmasıdır. Boya çatlamaya başladığında, üzerine uygulandığı alt tabakayı koruyamaz; dolayısıyla müşterilerini memnun edemez. Örneğin, bir arabanın yan tarafına bir dal çarparsa ve hemen ardından boya çatlamaya başlarsa, boya üreticileri düşük kaliteli boyaları nedeniyle işlerini kaybedecektir. Boyanın kalitesi çok önemlidir çünkü boyanın altındaki metal açığa çıkarsa, yeni maruz kalması nedeniyle paslanmaya veya korozyona uğramaya başlayabilir.

 

Bunun gibi nedenler, ev ve ofis malzemeleri ve elektronik cihazlar, oyuncaklar, araştırma araçları ve daha fazlası gibi diğer birçok spektrum için de geçerlidir. Boya, metal kaplamalara ilk uygulandığında çatlamaya karşı dirençli olsa da, numune üzerinde bir miktar ayrışma meydana geldiğinde özellikler zamanla değişebilir. Bu nedenle boya numunelerinin yıpranmış haldeyken test edilmesi çok önemlidir. Yüksek stres yükü altında çatlama kaçınılmaz olsa da, üretici, tüketicilerine mümkün olan en iyi ürünleri sunmak için zaman içinde değişikliklerin ne kadar zayıflayabileceğini ve etkileyen çiziğin ne kadar derin olması gerektiğini tahmin etmelidir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Örnek davranış etkilerini gözlemlemek için çizilme sürecini kontrollü ve izlenen bir şekilde simüle etmeliyiz. Bu uygulamada, Nano Çizik Testi modundaki NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı, metal bir alt tabaka üzerindeki yaklaşık 7 yıllık 30-50 μm kalınlığındaki bir boya örneğinde arızaya neden olmak için gereken yükü ölçmek için kullanılır.

Kaplamayı çizmek için 0,015 mN ile 20,00 mN arasında değişen kademeli bir yükte 2 μm elmas uçlu bir kalem kullanılmıştır. Çiziğin gerçek derinliğinin değerini belirlemek için 0,2 mN yük ile boyanın ön ve son taramasını gerçekleştirdik. Gerçek derinlik, test sırasında numunenin plastik ve elastik deformasyonunu analiz ederken, son tarama sadece çiziğin plastik deformasyonunu analiz eder. Kaplamanın çatlayarak başarısız olduğu nokta, başarısızlık noktası olarak alınır. Test parametrelerimizi belirlemek için ASTMD7187'yi bir kılavuz olarak kullandık.

 

Yıpranmış bir numune kullandığımız için boya numunesini daha zayıf bir aşamada test etmenin bize daha düşük hata noktaları sunduğu sonucuna varabiliriz.

 

Bu örnek üzerinde beş test gerçekleştirilmiştir

tam arıza kritik yüklerini belirlemek.

NANOVEA

PB1000

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST PARAMETRELERI

aşağıdaki ASTM D7027

Bir Pürüzlülük Standardının yüzeyi, ŞEKİL 1'de gösterildiği gibi 192 noktadan oluşan parlak bir çizgi oluşturan yüksek hızlı bir sensörle donatılmış bir NANOVEA ST400 kullanılarak taranmıştır. Bu 192 nokta numune yüzeyini aynı anda tarayarak tarama hızının önemli ölçüde artmasını sağlar.

YÜK TİPİ İlerici
İLK YÜK 0,015 mN
SON YÜK 20 mN
YÜKLEME ORANI 20 mN/dak
ÇİZİK UZUNLUĞU 1,6 mm
SCRATCH HIZI, dx/dt 1.601 mm/dak
ÖN TARAMA YÜKÜ 0,2 mN
TARAMA SONRASI YÜKLEME 0,2 mN
Konik Girinti 90° Koni 2 µm uç yarıçapı

girinti tipi

Konik

Elmas 90° Koni

2 µm uç yarıçapı

Konik İndenter Elmas 90° Koni 2 µm uç yarıçapı

SONUÇLAR

Bu bölümde çizik testi sırasında meydana gelen arızalar hakkında toplanan veriler sunulmaktadır. İlk bölümde çizik testinde gözlemlenen arızalar açıklanmakta ve rapor edilen kritik yükler tanımlanmaktadır. Sonraki bölüm, tüm numuneler için kritik yüklerin bir özet tablosunu ve grafiksel bir gösterimini içermektedir. Son bölümde her bir numune için ayrıntılı sonuçlar sunulmaktadır: her bir çizik için kritik yükler, her bir arızanın mikrografları ve testin grafiği.

GÖZLEMLENEN ARIZALAR VE KRITIK YÜKLERIN TANIMI

KRITIK BAŞARISIZLIK:

İLK HASAR

Bu, çizik izi boyunca hasarın gözlemlendiği ilk noktadır.

nano çizik kritik arıza ilk hasar

KRITIK BAŞARISIZLIK:

TAM HASAR

Bu noktada hasar, çizik izi boyunca boyanın ufalanması ve çatlamasıyla daha belirgin hale geliyor.

nano çizik kritik arıza tam hasar

DETAYLI SONUÇLAR

* Alt tabaka çatlama noktasında alınan arıza değerleri.

KRİTİK YÜKLER
SCRATCH İLK HASAR [mN] TAM HASAR [µm]
1 14.513 4.932
2 3.895 4.838
3 3.917 4.930
ORTALAMA 3.988 4.900
STD DEV 0.143 0.054
Nano çizik testinden Tam Çizik mikrografı (1000x büyütme).

ŞEKİL 2: Tam Çizik Mikrografı (1000x büyütme).

Nano çizik testinden elde edilen ilk hasarın mikrografı (1000x magnification)

ŞEKİL 3: İlk Hasarın Mikrografı (1000x büyütme).

Nano çizik testinden elde edilen Tam Hasarın mikrografı (1000x büyütme).

ŞEKİL 4: Tam Hasarın Mikrografı (1000x büyütme).

Doğrusal Nano Çizik Testi Sürtünme Kuvveti ve Sürtünme Katsayısı

ŞEKİL 5: Sürtünme Kuvveti ve Sürtünme Katsayısı.

Doğrusal Nano Çizik Yüzey Profili

ŞEKİL 6: Yüzey Profili.

Doğrusal Nano Çizik Testi Gerçek Derinlik ve Artık Derinlik

ŞEKİL 7: Gerçek Derinlik ve Artık Derinlik.

SONUÇ

NANOVEA Mekanik Test Cihazı içinde Nano Çizik Test Cihazı modu, boya kaplamalarının ve sert kaplamaların gerçek hayattaki birçok arızasının simülasyonuna izin verir. Kontrollü ve yakından izlenen bir şekilde artan yükler uygulayarak, cihaz hangi yükte arızaların meydana geldiğini belirlemeye izin verir. Bu daha sonra çizilme direnci için nicel değerleri belirlemenin bir yolu olarak kullanılabilir. Hava koşullarına maruz kalmadan test edilen kaplamanın yaklaşık 22 mN'de ilk çatlağa sahip olduğu bilinmektedir. Değerler 5 mN'ye yaklaştığında, 7 yıllık turun boyayı bozduğu açıktır.

Orijinal profilin telafi edilmesi, çizik sırasında düzeltilmiş derinliğin elde edilmesini ve çizikten sonra kalan derinliğin ölçülmesini sağlar. Bu, artan yük altında kaplamanın plastik ve elastik davranışı hakkında ekstra bilgi verir. Hem çatlama hem de deformasyonla ilgili bilgiler sert kaplamanın iyileştirilmesi için büyük fayda sağlayabilir. Çok küçük standart sapmalar da cihazın tekniğinin tekrarlanabilirliğini göstermekte olup, bu da üreticilerin sert kaplama/boya kalitesini iyileştirmelerine ve hava koşullarının etkilerini incelemelerine yardımcı olabilir.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Tribometre Kullanarak Yüksek Sıcaklıkta Çizilme Sertliği

YÜKSEK SICAKLIKTA ÇIZILME SERTLIĞI

TRIBOMETRE KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE, PhD

GİRİŞ

Sertlik, malzemelerin kalıcı veya plastik deformasyona karşı direncini ölçer. İlk olarak 1820 yılında Alman mineralog Friedrich Mohs tarafından geliştirilen çizilme sertliği testi, bir malzemenin keskin bir cisimden kaynaklanan sürtünme nedeniyle çizilme ve aşınmaya karşı sertliğini belirler1. Mohs ölçeği doğrusal bir ölçekten ziyade karşılaştırmalı bir indekstir, bu nedenle ASTM standardı G171-03'te açıklandığı gibi daha doğru ve kalitatif bir çizilme sertliği ölçümü geliştirilmiştir2. Bir elmas kalem tarafından oluşturulan çiziğin ortalama genişliğini ölçer ve çizik sertlik sayısını (HSP) hesaplar.

YÜKSEK SICAKLIKLARDA ÇİZİK SERTLİĞİ ÖLÇÜMÜNÜN ÖNEMİ

Malzemeler hizmet gereksinimlerine göre seçilir. Önemli sıcaklık değişiklikleri ve termal gradyanlar içeren uygulamalarda, mekanik limitlerin tam olarak farkında olmak için malzemelerin yüksek sıcaklıklardaki mekanik özelliklerini araştırmak kritik önem taşır. Malzemeler, özellikle polimerler, genellikle yüksek sıcaklıklarda yumuşar. Birçok mekanik arıza, sadece yüksek sıcaklıklarda meydana gelen sürünme deformasyonu ve termal yorgunluktan kaynaklanır. Bu nedenle, yüksek sıcaklık uygulamaları için malzemelerin doğru seçimini sağlamak amacıyla yüksek sıcaklıklarda sertliği ölçmek için güvenilir bir tekniğe ihtiyaç vardır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, NANOVEA T50 Tribometre, bir Teflon numunesinin oda sıcaklığından 300°C'ye kadar farklı sıcaklıklarda çizilme sertliğini ölçmektedir. Yüksek sıcaklıkta çizilme sertliği ölçümü yapabilme yeteneği NANOVEA'yı Tribometre Yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik malzemelerin tribolojik ve mekanik değerlendirmeleri için çok yönlü bir sistem.

NANOVEA

T50

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST KOŞULLARI

NANOVEA T50 Serbest Ağırlık Standart Tribometresi, oda sıcaklığı (RT) ile 300°C arasında değişen sıcaklıklarda bir Teflon numunesi üzerinde çizilme sertliği testleri gerçekleştirmek için kullanılmıştır. Teflonun erime noktası 326,8°C'dir. Uç yarıçapı 200 µm olan 120° tepe açısına sahip konik bir elmas uç kullanılmıştır. Teflon numune, döner numune tablasına, tabla merkezine 10 mm mesafe kalacak şekilde sabitlenmiştir. Numune bir fırın ile ısıtılmış ve RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C ve 300°C sıcaklıklarda test edilmiştir.

TEST PARAMETRELERI

yüksek sıcaklıkta çizilme sertliği ölçümü

NORMAL KUVVET 2 N
KAYMA HIZI 1 mm/s
KAYAN MESAFE Sıcaklık başına 8mm
ATMOSFER Hava
SICAKLIK RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C.

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Teflon numunenin farklı sıcaklıklardaki çizik izi profilleri, farklı yüksek sıcaklıklardaki çizik sertliğini karşılaştırmak için ŞEKİL 1'de gösterilmiştir. Çizik izi kenarlarındaki malzeme yığılması, kalem 2 N'luk sabit bir yükte hareket ederken ve Teflon numunesine sürülürken, çizik izindeki malzemeyi yana doğru iterek ve deforme ederek oluşur.

Çizik izleri ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi optik mikroskop altında incelenmiştir. Ölçülen çizik izi genişlikleri ve hesaplanan çizik sertlik sayıları (HSP) ŞEKİL 3'te özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Mikroskopla ölçülen çizik izi genişliği, NANOVEA Profiler kullanılarak ölçülenle uyumludur - Teflon numunesi daha yüksek sıcaklıklarda daha geniş bir çizik genişliği sergiler. Sıcaklık RT'den 300oC'ye yükseldikçe çizik izi genişliği 281'den 539 µm'ye çıkmakta, bu da HSP'nin 65'ten 18 MPa'ya düşmesine neden olmaktadır.

Yüksek sıcaklıklarda çizilme sertliği, NANOVEA T50 Tribometre kullanılarak yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile ölçülebilir. Diğer sertlik ölçümlerine alternatif bir çözüm sağlar ve NANOVEA Tribometrelerini kapsamlı yüksek sıcaklık tribo-mekanik değerlendirmeleri için daha eksiksiz bir sistem haline getirir.

ŞEKİL 1: Farklı sıcaklıklarda çizilme sertliği testlerinden sonra çizik izi profilleri.

ŞEKİL 2: Farklı sıcaklıklardaki ölçümlerden sonra mikroskop altında çizik izleri.

ŞEKİL 3: Çizik izi genişliğinin ve çizik sertliğinin sıcaklığa karşı gelişimi.

SONUÇ

Bu çalışmada, NANOVEA Tribometrenin ASTM G171-03'e uygun olarak yüksek sıcaklıklarda çizilme sertliğini nasıl ölçtüğünü gösteriyoruz. Sabit yükte çizilme sertliği testi, tribometre kullanarak malzemelerin sertliğini karşılaştırmak için alternatif basit bir çözüm sunar. Yüksek sıcaklıklarda çizilme sertliği ölçümleri gerçekleştirme kapasitesi, NANOVEA Tribometreyi malzemelerin yüksek sıcaklıktaki tribo-mekanik özelliklerini değerlendirmek için ideal bir araç haline getirir.

NANOVEA Tribometre ayrıca 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. Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak aşınma izlerinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülemesi için isteğe bağlı 3D temassız profilleyici mevcuttur.

1 Wredenberg, Fredrik; PL Larsson (2009). "Metallerin ve polimerlerin çizik testi: Experiments and numerics". Aşınma 266 (1-2): 76
2 ASTM G171-03 (2009), "Elmas Stylus Kullanılarak Malzemelerin Çizilme Sertliği için Standart Test Yöntemi"

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Endüstriyel Kaplamalar Çizilme ve Aşınma Değerlendirmesi

ENDÜSTRİYEL KAPLAMA

TRIBOMETRE KULLANARAK ÇIZIK VE AŞINMA DEĞERLENDIRMESI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD & ANDREA HERRMANN

GİRİŞ

Akrilik üretan boya, zemin boyası, oto boyası ve diğerleri gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan hızlı kuruyan bir koruyucu kaplama türüdür. Zemin boyası olarak kullanıldığında, yürüyüş yolları, bordürler ve otoparklar gibi yoğun yaya ve lastik tekerlek trafiği olan alanlara hizmet edebilir.

KALİTE KONTROL İÇİN ÇİZİK VE AŞINMA TESTLERİNİN ÖNEMİ

Geleneksel olarak, ASTM D4060 standardına göre akrilik üretan zemin boyasının aşınma direncini değerlendirmek için Taber aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Ancak, standartta belirtildiği gibi, "Bazı malzemeler için, Taber Aşındırıcı kullanılarak yapılan aşınma testleri, test sırasında tekerleğin aşındırıcı özelliklerindeki değişiklikler nedeniyle değişkenliğe maruz kalabilir. "1 Bu, test sonuçlarının tekrarlanabilirliğinin zayıf olmasına ve farklı laboratuvarlardan bildirilen değerlerin karşılaştırılmasında zorluklara neden olabilir. Ayrıca, Taber aşınma testlerinde, aşınma direnci belirli sayıda aşınma döngüsünde ağırlık kaybı olarak hesaplanır. Bununla birlikte, akrilik üretan zemin boyalarının önerilen kuru film kalınlığı 37,5-50 μm2'dir.

Taber Abraser tarafından gerçekleştirilen agresif aşındırma işlemi akrilik üretan kaplamayı hızla aşındırabilir ve alt tabakada kütle kaybı yaratarak boya ağırlık kaybının hesaplanmasında önemli hatalara yol açabilir. Aşındırma testi sırasında boyaya aşındırıcı partiküllerin implantasyonu da hatalara katkıda bulunur. Bu nedenle, boyanın tekrarlanabilir aşınma değerlendirmesini sağlamak için iyi kontrol edilen ölçülebilir ve güvenilir bir ölçüm çok önemlidir. Buna ek olarak çizik testi kullanıcıların gerçek hayattaki uygulamalarda erken yapıştırıcı / tutkal arızalarını tespit etmelerini sağlar.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada NANOVEA'nın Tribometreler ve Mekanik Test Cihazları Endüstriyel kaplamaların değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için idealdir.

Farklı son katlara sahip akrilik üretan zemin boyalarının aşınma süreci, NANOVEA Tribometre kullanılarak kontrollü ve izlenebilir bir şekilde simüle edilmiştir. Mikro çizik testi, boyada yapışkan veya yapışkan arızasına neden olmak için gereken yükü ölçmek için kullanılır.

Kompakt Pnömatik Tribometre T100
NANOVEA T100

Kompakt Pnömatik Tribometre

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

NANOVEA PB1000

Geniş Platform Mekanik Test Cihazı

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST PROSEDÜRÜ

Bu çalışma, dayanıklılığı arttırmak amacıyla katkı karışımlarında küçük bir değişiklikle aynı formüle sahip aynı astar (taban kat) ve farklı son katlara sahip ticari olarak temin edilebilen dört su bazlı akrilik zemin kaplamasını değerlendirmektedir. Bu dört kaplama A, B, C ve D Örnekleri olarak tanımlanmıştır.

AŞINMA TESTİ

NANOVEA Tribometre, örneğin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci gibi tribolojik davranışı değerlendirmek için uygulandı. Test edilen boyalara bir SS440 bilye ucu (6 mm çap, Sınıf 100) uygulandı. COF yerinde kaydedildi. 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 tarafından değerlendirildi Optik Profilometreve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir.

AŞINMA TESTI PARAMETRELERI

NORMAL KUVVET

20 N

HIZ

15 m/dak

TEST SÜRESI

100, 150, 300 ve 800 döngü

ÇİZİK TESTİ

Rockwell C elmas uç (200 μm yarıçap) ile donatılmış NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Mikro Çizik Test Cihazı Modu kullanılarak boya numuneleri üzerinde aşamalı yük çizik testleri gerçekleştirmek için kullanılmıştır. İki nihai yük kullanılmıştır: Boyanın astardan ayrılmasını incelemek için 5 N nihai yük ve astarın metal alt tabakalardan ayrılmasını incelemek için 35 N nihai yük. Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için her numune üzerinde aynı test koşullarında üç test tekrarlanmıştır.

Tüm çizik uzunluklarının panoramik görüntüleri otomatik olarak oluşturuldu ve kritik arıza konumları sistem yazılımı tarafından uygulanan yüklerle ilişkilendirildi. Bu yazılım özelliği, kullanıcıların çizik testlerinden hemen sonra mikroskop altında kritik yükü belirlemek zorunda kalmak yerine, çizik izleri üzerinde istedikleri zaman analiz yapmalarını kolaylaştırmaktadır.

ÇIZIK TESTI PARAMETRELERI

YÜK TİPİİlerici
İLK YÜK0,01 mN
SON YÜK5 N / 35 N
YÜKLEME ORANI10 / 70 N/dak
ÇİZİK UZUNLUĞU3 mm
ÇİZME HIZI, dx/dt6,0 mm/dak
GIRINTI GEOMETRISI120º koni
GİRDİ MALZEMESİ (uç)Elmas
GIRINTI UCU YARIÇAPI200 μm

AŞINMA TESTI SONUÇLARI

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.

ŞEKİL 1: Boya örneklerinin 3D morfolojisi ve pürüzlülüğü.

ŞEKİL 2: Pin-on-disk testleri sırasında COF.

ŞEKİL 3: Farklı boyaların aşınma oranının evrimi.

ŞEKİL 4: Disk üzerinde pim testleri sırasında aşınma izlerinin evrimi.

AŞINMA TESTI SONUÇLARI

ŞEKİL 5, Örnek A için çizik uzunluğunun bir fonksiyonu olarak normal kuvvet, sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik grafiğini örnek olarak göstermektedir. Daha fazla bilgi sağlamak için isteğe bağlı bir akustik emisyon modülü takılabilir. Normal yük doğrusal olarak arttıkça, girinti ucu, gerçek derinliğin kademeli olarak artmasıyla yansıtıldığı gibi test edilen numuneye kademeli olarak batar. Sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik eğrilerinin eğimlerindeki değişim, kaplama hatalarının oluşmaya başladığını gösteren sonuçlardan biri olarak kullanılabilir.

ŞEKİL 5: için çizik uzunluğunun bir fonksiyonu olarak normal kuvvet, sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik Örnek A'nın maksimum 5 N yük ile çizik testi.

ŞEKİL 6 ve ŞEKİL 7 sırasıyla 5 N ve 35 N maksimum yük ile test edilen dört boya numunesinin tam çiziklerini göstermektedir. D numunesi astarı delamine etmek için 50 N'luk daha yüksek bir yük gerektirmiştir. 5 N nihai yükteki çizik testleri (ŞEKİL 6) üst boyanın kohezif/yapışkan hatasını değerlendirirken, 35 N'dakiler (ŞEKİL 7) astarın delaminasyonunu değerlendirmektedir. Mikrograflardaki oklar, üst kaplamanın veya astarın astardan veya alt tabakadan tamamen ayrılmaya başladığı noktayı göstermektedir. Kritik Yük, Lc olarak adlandırılan bu noktadaki yük, Tablo 1'de özetlendiği gibi boyanın kohezif veya yapışkan özelliklerini karşılaştırmak için kullanılır.

 

Boya Numunesi D'nin en iyi arayüzey yapışmasına sahip olduğu açıktır - boya delaminasyonunda 4,04 N ve astar delaminasyonunda 36,61 N ile en yüksek Lc değerlerini sergilemektedir. Örnek B ikinci en iyi çizilme direncini göstermektedir. Çizilme analizinden, boya formülünün optimizasyonunun mekanik davranışlar veya daha spesifik olarak akrilik zemin boyalarının çizilme direnci ve yapışma özelliği için kritik öneme sahip olduğunu gösteriyoruz.

Tablo 1: Kritik yüklerin özeti.

ŞEKİL 6: Maksimum 5 N yük ile tam çizik mikrografları.

ŞEKİL 7: Maksimum 35 N yük ile tam çizik mikrografları.

SONUÇ

Geleneksel Taber aşınma ölçümleriyle karşılaştırıldığında, NANOVEA Mekanik Test Cihazı ve Tribometre, ticari zemin ve otomotiv kaplamalarının değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için üstün araçlardır. Çizilme modundaki NANOVEA Mekanik Test Cihazı, bir kaplama sistemindeki yapışma / kohezyon sorunlarını tespit edebilir. NANOVEA Tribometre, boyaların aşınma direnci ve sürtünme katsayısı üzerinde iyi kontrollü ölçülebilir ve tekrarlanabilir tribolojik analiz sağlar.

 

Bu çalışmada test edilen su bazlı akrilik zemin kaplamaları üzerinde yapılan kapsamlı tribolojik ve mekanik analizlere dayanarak, Örnek B'nin en düşük COF ve aşınma oranına ve ikinci en iyi çizilme direncine sahip olduğunu, Örnek D'nin ise en iyi çizilme direncini ve ikinci en iyi aşınma direncini sergilediğini gösteriyoruz. Bu değerlendirme, farklı uygulama ortamlarındaki ihtiyaçları hedefleyen en iyi adayı değerlendirmemize ve seçmemize olanak sağlamaktadır.

 

NANOVEA Mekanik Test Cihazının Nano ve Mikro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir modülde boya değerlendirmesi için mevcut olan en geniş test yelpazesini sağlar. NANOVEA Tribometre, 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. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm mekanik/tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür. Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak çiziklerin ve aşınma izlerinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülemesi için isteğe bağlı NANOVEA Temassız Optik Profilleyiciler mevcuttur.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Mekanik Test Cihazı ile Çizilme Sertliği Ölçümü

ÇIZILME SERTLIĞI ÖLÇÜMÜ

MEKANIK BIR TEST CIHAZI KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Genel olarak sertlik testleri, malzemelerin kalıcı veya plastik deformasyona karşı direncini ölçer. Üç tür sertlik ölçümü vardır: çizilme sertliği, girinti sertliği ve geri tepme sertliği. Çizilme sertliği testi, bir malzemenin keskin bir nesneden kaynaklanan sürtünme nedeniyle çizilmeye ve aşınmaya karşı direncini ölçer1. İlk olarak 1820 yılında Alman mineralog Friedrich Mohs tarafından geliştirilmiştir ve halen minerallerin fiziksel özelliklerini sıralamak için yaygın olarak kullanılmaktadır2. Bu test yöntemi metaller, seramikler, polimerler ve kaplanmış yüzeyler için de geçerlidir.

Bir çizik sertliği ölçümü sırasında, belirli geometriye sahip bir elmas uç, sabit bir hızda sabit bir normal kuvvet altında doğrusal bir yol boyunca bir malzemenin yüzeyini çizer. Çiziğin ortalama genişliği ölçülür ve çizik sertlik sayısını (HSP) hesaplamak için kullanılır. Bu teknik, farklı malzemelerin sertliğini ölçeklendirmek için basit bir çözüm sağlar.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı, ASTM G171-03'e uygun olarak farklı metallerin çizilme sertliğini ölçmek için kullanılmıştır.

Aynı zamanda bu çalışma NANOVEA'nın kapasitesini de ortaya koyuyor Mekanik Test Cihazı çizilme sertliği ölçümünün yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle gerçekleştirilmesinde.

NANOVEA

PB1000

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN
nanoindenter ve çizik test cihazı Nanovea PB1000

TEST KOŞULLARI

NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı üç cilalı metal (Cu110, Al6061 ve SS304) üzerinde çizilme sertliği testleri gerçekleştirmiştir. Uç yarıçapı 200 µm olan 120° tepe açısına sahip konik bir elmas uç kullanılmıştır. Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için her numune aynı test parametreleriyle üç kez çizilmiştir. Test parametreleri aşağıda özetlenmiştir. Testten önce ve sonra 10 mN'lik düşük normal yükte bir profil taraması gerçekleştirilmiştir. çizik testi çiziğin yüzey profilindeki değişikliği ölçmek için.

TEST PARAMETRELERI

NORMAL KUVVET

10 N

SICAKLIK

24°C (RT)

KAYMA HIZI

20 mm/dak

KAYAN MESAFE

10 mm

ATMOSFER

Hava

SONUÇLAR & TARTIŞMA

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.

Al6061

Cu110

SS304

ŞEKİL 1: Test sonrası çizik izlerinin mikroskop görüntüsü (100x büyütme).

 Çizik izi genişliği (μm)HSp (GPa)
Al6061174±110.84
Cu110220±10.52
SS30489±53.20

TABLO 1: Çizik izi genişliği ve çizik sertlik sayısı özeti.

ŞEKİL 2: Cu110 üzerinde çizilme sertliği testi sırasında sürtünme katsayısı, gerçek derinlik ve akustik emisyonların gelişimi.

SONUÇ

Bu çalışmada, NANOVEA Mekanik Test Cihazının ASTM G171-03'e uygun olarak çizilme sertliği testleri gerçekleştirme kapasitesini sergiledik. Kaplama yapışması ve çizilme direncine ek olarak, sabit bir yükte çizilme testi, malzemelerin sertliğini karşılaştırmak için alternatif basit bir çözüm sağlar. Geleneksel çizik sertliği test cihazlarının aksine, NANOVEA Mekanik Test Cihazları sürtünme katsayısı, akustik emisyon ve gerçek derinliğin gelişimini yerinde izlemek için isteğe bağlı modüller sunar.

NANOVEA Mekanik Test Cihazının Nano ve Mikro modülleri, ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Titanyum Nitrür Kaplama Çizilme Testi

TITANYUM NITRÜR KAPLAMA ÇIZIK TESTI

KALİTE KONTROL DENETİMİ

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Yüksek sertlik, mükemmel aşınma direnci, korozyon direnci ve inertlik kombinasyonu, titanyum nitrürü (TiN) çeşitli endüstrilerdeki metal bileşenler için ideal bir koruyucu kaplama haline getirir. Örneğin, bir TiN kaplamanın kenar tutma ve korozyon direnci, iş verimliliğini önemli ölçüde artırabilir ve tıraş bıçakları, metal kesiciler, enjeksiyon kalıpları ve testereler gibi makine takımlarının hizmet ömrünü uzatabilir. Yüksek sertliği, inertliği ve toksik olmaması, TiN'i implantlar ve cerrahi aletler dahil olmak üzere tıbbi cihazlardaki uygulamalar için mükemmel bir aday haline getirmektedir.

TiN KAPLAMA ÇİZİK TESTİNİN ÖNEMİ

Koruyucu PVD/CVD kaplamalardaki artık gerilme, kaplanan bileşenin performansında ve mekanik bütünlüğünde kritik bir rol oynar. Artık gerilme, büyüme gerilimi, termal gradyanlar, geometrik kısıtlamalar ve servis gerilimi¹ dahil olmak üzere birkaç ana kaynaktan kaynaklanır. Yüksek sıcaklıklarda kaplama biriktirme sırasında kaplama ve alt tabaka arasında oluşan termal genleşme uyumsuzluğu yüksek termal artık gerilime yol açar. Ayrıca, TiN kaplamalı takımlar genellikle matkap uçları ve rulmanlar gibi çok yüksek konsantre gerilimler altında kullanılır. Koruyucu fonksiyonel kaplamaların kohezif ve yapışma mukavemetini nicel olarak incelemek için güvenilir bir kalite kontrol süreci geliştirmek kritik öneme sahiptir.

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

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada NANOVEA'nın Mekanik Test Cihazları Çizilme Modundaki ölçümler, koruyucu TiN kaplamaların yapışma/yapışma mukavemetini kontrollü ve niceliksel bir şekilde değerlendirmek için idealdir.

NANOVEA

PB1000

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN
nanoindenter ve çizik test cihazı Nanovea PB1000

TEST KOŞULLARI

Kaplama işlemini gerçekleştirmek için NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı kullanıldı çizik testleri Aşağıda özetlendiği gibi aynı test parametrelerini kullanarak üç TiN kaplama üzerinde:

YÜKLEME MODU: Aşamalı Doğrusal

İLK YÜK

0.02 N

SON YÜK

10 N

YÜKLEME ORANI

20 N/dak

ÇİZİK UZUNLUĞU

5 mm

GİRDİ TÜRÜ

Sphero-Conical

Elmas, 20 μm yarıçap

SONUÇLAR & TARTIŞMA

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.

Karşılaştırıldığında, Örnek C kaplama çizik testlerinin farklı aşamalarında daha düşük kritik yükler sergilemektedir ve bu durum kaplama çizik testi sırasında penetrasyon derinliği, sürtünme katsayısı (COF) ve akustik emisyonun gelişimine de yansımaktadır. Örnek C, Örnek A ve Örnek B'ye kıyasla üst TiN kaplama ile metal alt tabaka arasındaki arayüzde daha düşük sertliğe ve daha yüksek gerilime sahip bir yapışma ara katmanına sahiptir.

Bu çalışma, uygun alt tabaka desteğinin ve kaplama mimarisinin kaplama sisteminin kalitesi açısından önemini ortaya koymaktadır. Daha güçlü bir ara katman, yüksek harici yük ve konsantrasyon gerilimi altında deformasyona daha iyi direnebilir ve böylece kaplama/alt tabaka sisteminin kohezif ve yapışma mukavemetini artırabilir.

ŞEKİL 1: TiN örneklerinin penetrasyon derinliği, COF ve akustik emisyonunun evrimi.

ŞEKİL 2: Testlerden sonra TiN kaplamaların tam çizik izi.

ŞEKİL 3: Farklı kritik yükler altında TiN kaplama arızaları, Lc.

ŞEKİL 4: TiN kaplamalar için kritik yük (Lc) değerlerinin özeti.

SONUÇ

Bu çalışmada, NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazının TiN kaplamalı numuneler üzerinde kontrollü ve yakından izlenen bir şekilde güvenilir ve doğru çizik testleri gerçekleştirdiğini gösterdik. Çizik ölçümleri, kullanıcıların tipik kohezif ve yapışkan kaplama arızalarının meydana geldiği kritik yükü hızlı bir şekilde belirlemelerine olanak tanır. Cihazlarımız, bir kaplamanın içsel kalitesini ve bir kaplama/alt tabaka sisteminin arayüzey bütünlüğünü nicel olarak inceleyebilen ve karşılaştırabilen üstün kalite kontrol araçlarıdır. Uygun bir ara katmana sahip bir kaplama, yüksek harici yük ve konsantrasyon gerilimi altında büyük deformasyona direnebilir ve bir kaplama/alt tabaka sisteminin kohezif ve yapışkan mukavemetini artırabilir.

NANOVEA Mekanik Test Cihazının Nano ve Mikro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Hidrojelin Mekanik Özellikleri

HIDROJELIN MEKANIK ÖZELLIKLERI

NANOINDENTASYON KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD & JORGE RAMIREZ

GİRİŞ

Hidrojel, esneklik açısından doğal dokulara yakın bir benzerlik sağlayan süper su emiciliği ile bilinir. Bu benzerlik, hidrojeli sadece biyomalzemelerde değil, aynı zamanda elektronik, çevre ve kontakt lens gibi tüketici malları uygulamalarında da yaygın bir seçim haline getirmiştir. Her benzersiz uygulama, özel hidrojel mekanik özellikleri gerektirir.

HIDROJELLER IÇIN NANOINDENTASYONUN ÖNEMI

Hidrojeller, Nanoindentasyon için test parametrelerinin seçimi ve numune hazırlama gibi benzersiz zorluklar yaratır. Birçok nanoindentasyon sistemi, orijinal olarak aşağıdakiler için tasarlanmadığından büyük sınırlamalara sahiptir bu tür yumuşak malzemeler. Bazı nanoindentasyon sistemleri, numuneye kuvvet uygulamak için bir bobin/mıknatıs düzeneği kullanır. Gerçek bir kuvvet ölçümü yoktur, bu da yumuşak malzemeleri test ederken hatalı ve doğrusal olmayan yüklemeye yol açar. malzemeler. Temas noktasını belirlemek son derece zordur çünkü derinlik gerçekte ölçülen tek parametredir. Eğimdeki değişimi gözlemlemek neredeyse imkansızdır. Zamana Karşı Derinlik sırasında arsa indenter ucunun hidrojel malzemeye yaklaştığı dönem.

Bu sistemlerin sınırlamalarının üstesinden gelmek için, nano modül NANOVEA Mekanik Test Cihazı Yumuşak veya sert tüm malzeme türlerinde yüksek doğruluk sağlamak için ayrı bir yük hücresiyle kuvvet geri bildirimini ölçer. Piezo kontrollü yer değiştirme son derece hassas ve hızlıdır. Bu, bobin/mıknatıs düzeneğine sahip ve kuvvet geri bildirimi olmayan sistemlerin dikkate alması gereken birçok teorik varsayımı ortadan kaldırarak viskoelastik özelliklerin eşsiz ölçümüne olanak tanır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Nanoindentasyon modunda, bir hidrojel numunesinin sertliğini, elastik modülünü ve sürünmesini incelemek için kullanılır.

NANOVEA

PB1000

nanoindenter ve çizik test cihazı Nanovea PB1000
TEST KOŞULLARI

Cam lam üzerine yerleştirilen bir hidrojel örneği, nanoindentasyon tekniği kullanılarak test edilmiştir. NANOVEA Mekanik Test Cihazı. Bu yumuşak malzeme için 3 mm çapında küresel bir uç kullanılmıştır. Yükleme süresi boyunca yük doğrusal olarak 0,06 ila 10 mN arasında artmıştır. Sürünme daha sonra 70 saniye boyunca maksimum 10 mN yükte girinti derinliğinin değişimi ile ölçülmüştür.

YAKLAŞMA HIZI: 100 μm/dak

İLETİŞİM YÜKÜ
0,06 mN
MAKS YÜK
10 mN
YÜKLEME ORANI

20 mN/dak

CREEP
70 s
SONUÇLAR & TARTIŞMA

Yükün ve derinliğin zamanın bir fonksiyonu olarak gelişimi aşağıda gösterilmiştir FÜGÜR 1. Bu grafikte de görülebileceği gibi Zamana Karşı DerinlikYükleme periyodunun başlangıcında eğimin değiştiği noktayı belirlemek çok zordur, bu da genellikle indenterin yumuşak malzemeyle temas etmeye başladığı yerin bir göstergesi olarak çalışır. Bununla birlikte, grafik Zamana Karşı Yük uygulanan bir yük altında hidrojelin kendine özgü davranışını göstermektedir. Hidrojel bilyeli girintiyle temas etmeye başladığında, hidrojel yüzey gerilimi nedeniyle bilyeli girintiyi çeker ve bu da yüzey alanını azaltma eğilimindedir. Bu davranış, yükleme aşamasının başlangıcında negatif ölçülen yüke yol açar. İndenter hidrojelin içine battıkça yük kademeli olarak artar ve daha sonra hidrojelin sürünme davranışını incelemek için 70 saniye boyunca maksimum 10 mN yükte sabit olacak şekilde kontrol edilir.

ŞEKİL 1: Zamanın bir fonksiyonu olarak yük ve derinliğin evrimi.

Arsa Zamana Karşı Sürünme Derinliği içinde gösterilir ŞEKİL 2ve Yük ve Yer Değiştirme nanoindentasyon testinin grafiği şurada gösterilmiştir ŞEKİL 3. Bu çalışmadaki hidrojel, Oliver-Pharr yöntemi kullanılarak yük yer değiştirme eğrisine dayalı olarak hesaplandığı üzere 16,9 KPa sertliğe ve 160,2 KPa Young modülüne sahiptir.

Sürünme, bir hidrojelin mekanik özelliklerinin incelenmesi için önemli bir faktördür. Piezo ve ultra hassas yük hücresi arasındaki yakın döngü geri besleme kontrolü, maksimum yükte sünme süresi boyunca gerçek bir sabit yükleme sağlar. Gösterildiği gibi ŞEKİL 2hidrojel, 3 mm bilye ucu tarafından uygulanan 10 mN maksimum yük altında 70 saniye içinde sürünme sonucu ~42 μm azalır.

ŞEKİL 2: Maksimum 10 mN yükte 70 saniye boyunca sürünme.

ŞEKİL 3: Hidrojelin Yüke Karşı Yer Değiştirme grafiği.

SONUÇ

Bu çalışmada, Türkiye'de NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Nanoindentasyon modunda, sertlik, Young modülü ve sünme dahil olmak üzere bir hidrojelin mekanik özelliklerinin hassas ve tekrarlanabilir bir ölçümünü sağlar. Büyük 3 mm bilye ucu, hidrojel yüzeyine karşı uygun teması sağlar. Yüksek hassasiyetli motorlu numune tablası, hidrojel numunesinin düz yüzünün bilye ucunun altına doğru şekilde konumlandırılmasını sağlar. Bu çalışmadaki hidrojel 16,9 KPa sertlik ve 160,2 KPa Young modülü sergilemektedir. Sürünme derinliği, 70 saniye boyunca 10 mN yük altında ~42 μm'dir.

NANOVEA Mekanik Test Cihazları, tek bir platformda benzersiz çok fonksiyonlu Nano ve Mikro modüller sağlar. Her iki modül de çizik test cihazı, sertlik test cihazı ve aşınma test cihazı modu içerir ve tek bir platformda mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sunar.
Sistem.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Kuvars Kristal Yüzey Üzerine Altın Kaplamanın Yapışma Özellikleri

Altın Kaplamanın Yapışma Özellikleri

Kuvars Kristal Alt Tabaka üzerinde

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, Doktora

GİRİŞ

Kuvars Kristal Mikrobalans (QCM), nanogram aralığındaki küçük kütlelerin hassas ölçümlerini yapabilen son derece hassas bir kütle sensörüdür. QCM, plakanın her iki tarafına yapıştırılmış iki elektrot ile kuvars kristalinin rezonans frekansındaki değişimleri tespit ederek yüzeydeki kütle değişimini ölçer. Aşırı küçük ağırlığı ölçme kapasitesi, kütle, adsorpsiyon, yoğunluk ve korozyon vb. değişimleri tespit etmek ve izlemek için çeşitli araştırma ve endüstriyel cihazlarda önemli bir bileşen olmasını sağlar.

QCM İÇİN KARALAMA TESTİNİN ÖNEMİ

Son derece hassas bir cihaz olan QCM, kütle değişimini 0,1 nanograma kadar ölçer. Kuvars plaka üzerindeki elektrotların herhangi bir kütle kaybı veya delaminasyonu kuvars kristali tarafından tespit edilecek ve önemli ölçüm hatalarına neden olacaktır. Sonuç olarak, elektrot kaplamasının içsel kalitesi ve kaplama/alt tabaka sisteminin arayüzey bütünlüğü, doğru ve tekrarlanabilir kütle ölçümü gerçekleştirmede önemli bir rol oynar. Mikro çizik testi, arızaların ortaya çıktığı kritik yüklerin karşılaştırılmasına dayalı olarak kaplamaların göreceli kohezyon veya yapışma özelliklerini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan karşılaştırmalı bir ölçümdür. QCM'lerin güvenilir kalite kontrolü için üstün bir araçtır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada NANOVEA Mekanik Test CihazıMikro Çizilme Modunda, bir QCM numunesinin kuvars substratı üzerindeki altın kaplamanın yapışma ve yapışma mukavemetini değerlendirmek için kullanılır. Kapasitemizi ortaya koymak istiyoruz NANOVEA Hassas bir numune üzerinde yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile mikro çizik testleri gerçekleştirmede Mekanik Test Cihazı.

NANOVEA

PB1000

nanoindenter ve çizik test cihazı Nanovea PB1000
TEST KOŞULLARI

Bu NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı, aşağıda özetlenen test parametrelerini kullanarak bir QCM numunesi üzerinde mikro çizik testlerini gerçekleştirmek için kullanılmıştır. Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için üç çizik gerçekleştirilmiştir.

YÜK TİPİ: İlerici

İLK YÜK

0.01 N

SON YÜK

30 N

ATMOSFER: Hava 24°C

KAYMA HIZI

2 mm/dak

KAYAN MESAFE

2 mm

SONUÇLAR & TARTIŞMA

QCM örneği üzerindeki tam mikro çizik izi şu şekilde gösterilmektedir ŞEKİL 1. Farklı kritik yüklerdeki arıza davranışları ŞEKİL 2'de gösterilmiştirburada kritik yük, LC1 çizik izinde ilk yapıştırıcı hatası belirtisinin meydana geldiği yük olarak tanımlanır, LC2 tekrarlayan yapıştırıcı arızalarının gerçekleştiği yüktür ve LC3 kaplamanın alt tabakadan tamamen ayrıldığı yüktür. L'de çok az ufalanmanın gerçekleştiği gözlemlenebilirC1 11,15 N, kaplama arızasının ilk işareti. 

Mikro çizik testi sırasında normal yük artmaya devam ettikçe, tekrarlayan yapıştırıcı arızaları LC2 16,29 N. LC3 19,09 N'a ulaşıldığında, kaplama kuvars alt tabakadan tamamen ayrılır. Bu tür kritik yükler, kaplamanın kohezif ve yapışkan mukavemetini nicel olarak karşılaştırmak ve hedeflenen uygulamalar için en iyi adayı seçmek için kullanılabilir.

ŞEKİL 1: QCM örneği üzerinde tam mikro çizik izi.

ŞEKİL 2: Farklı kritik yüklerde mikro çizik izi.

ŞEKİL 3 mikro çizik testi sırasında kaplama arızalarının ilerleyişi hakkında daha fazla bilgi sağlayabilecek sürtünme katsayısı ve derinliğinin gelişimini çizer.

ŞEKİL 3: Mikro çizik testi sırasında COF ve Derinliğin evrimi.

SONUÇ

Bu çalışmada, Türkiye'de NANOVEA Mekanik Test Cihazı, bir QCM numunesi üzerinde güvenilir ve doğru mikro çizik testleri gerçekleştirir. Kontrollü ve yakından izlenen bir şekilde doğrusal olarak artan yükler uygulayarak çizik ölçümü, kullanıcıların tipik kohezif ve yapışkan kaplama arızasının meydana geldiği kritik yükü belirlemelerine olanak tanır. QCM için kaplamanın içsel kalitesini ve kaplama/alt tabaka sisteminin arayüzey bütünlüğünü niceliksel olarak değerlendirmek ve karşılaştırmak için üstün bir araç sağlar.

Nano, Mikro veya Makro modülleri NANOVEA Mekanik Test Cihazlarının tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sağlar. NANOVEA'nin eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

Ayrıca, pürüzlülük ve çarpılma gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak girinti, çizik ve aşınma izinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülemesi için isteğe bağlı bir 3D temassız profilleyici ve AFM modülü mevcuttur.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Dünyanın Önde Gelen Mikro Mekanik Test Cihazı

ŞIMDI DÜNYANIN ÖNDE GELEN

MİKRO MEKANİK TESTLER

Tarafından hazırlanmıştır

PIERRE LEROUX & DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Standart Vickers Mikro Sertlik Test Cihazları 10 ila 2000 gram kuvvet (gf) arasında kullanılabilir yük aralıklarına sahiptir. Standart Vickers Makro Sertlik Test Cihazları 1 ila 50 Kgf arasında yükler. Bu cihazlar yalnızca yük aralığı bakımından çok sınırlı olmakla kalmaz, aynı zamanda pürüzlü yüzeylerle uğraşırken veya girintiler görsel olarak ölçülemeyecek kadar küçüldüğünde düşük yüklerde de hatalı olurlar. Bu sınırlamalar eski teknolojiye özgüdür ve sonuç olarak, enstrümanlı indentasyon, getirdiği daha yüksek doğruluk ve performans nedeniyle standart seçim haline gelmektedir.

ile NANOVEA'nın dünya lideri mikro mekanik test sistemlerinde Vickers sertliği, tek bir modülde şimdiye kadar mevcut olan en geniş yük aralığıyla (0,3 gram ila 2 Kg veya 6 gram ila 40 Kg) derinliğe karşı yük verilerinden otomatik olarak hesaplanır. Sertliği derinliğe karşı yük eğrilerinden ölçtüğü için, NANOVEA Mikro Modül çok elastik olanlar da dahil olmak üzere her türlü malzemeyi ölçebilir. Ayrıca, sadece Vickers sertliğini değil, aynı zamanda çizik yapışma testi, aşınma, yorulma testi, akma dayanımı ve kırılma tokluğu gibi diğer test türlerine ek olarak doğru elastik modül ve sürünme verilerini de eksiksiz bir kalite kontrol verileri yelpazesi için sağlayabilir.

ŞIMDI DÜNYANIN ÖNDE GELEN MIKRO MEKANIK TEST

Bu uygulama notunda, Mikro Modülün dünyanın önde gelen enstrümanlı girinti ve çizik testini sunmak üzere nasıl tasarlandığı açıklanacaktır. Micro Module'ün geniş aralıklı test özelliği birçok uygulama için idealdir. Örneğin, yük aralığı ince sert kaplamaların doğru sertlik ve elastik modül ölçümlerine izin verir ve daha sonra aynı kaplamaların yapışmasını ölçmek için çok daha yüksek yükler uygulayabilir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Mikro Modülün kapasitesi şu şekilde gösterilir NANOVEA CB500 Mekanik Test Cihazı ile
hem girinti hem de çizik testlerini 0,03 ila 200 N arasında geniş bir yük aralığı kullanarak üstün hassasiyet ve güvenilirlikle gerçekleştirir.

NANOVEA

CB500

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST KOŞULLARI

Vickers indenter kullanılarak standart bir çelik numune üzerinde bir dizi (3×4, toplam 12 indentasyon) mikro indentasyon gerçekleştirilmiştir. Yük ve derinlik ölçülmüş ve tüm girinti testi döngüsü için kaydedilmiştir. Mikro modülün farklı yüklerde doğru indentasyon testleri gerçekleştirme kapasitesini göstermek için indentasyonlar 0,03 N ila 200 N (0,0031 ila 20,4 kgf) arasında değişen farklı maksimum yüklerde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, 0,3 gf'den 2 kgf'ye kadar olan daha düşük yük aralığındaki testler için 10 kat daha yüksek çözünürlük sağlamak üzere 20 N'luk isteğe bağlı bir yük hücresinin de mevcut olduğunu belirtmek gerekir.

Mikro Modül kullanılarak, uç yarıçapı 500 μm ve 20 μm olan konik-küresel elmas uç kullanılarak sırasıyla 0,01 N'den 200 N'ye ve 0,01 N'den 0,5 N'ye kadar doğrusal olarak artan yük ile iki çizik testi gerçekleştirilmiştir.

Yirmi Mikroindentasyon testleri, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarının performansına kıyasla Mikro Modül sonuçlarının üstün tekrarlanabilirliğini ortaya koyan 4 N'de çelik standart numune üzerinde gerçekleştirilmiştir.

çelik numune üzerinde *mikroindenter

TEST PARAMETRELERI

Girinti Eşlemesinin

HARİTALAMA: 3'E 4 KİŞİ

SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Yeni Mikro Modül, Z-motor, yüksek güçlü yük hücresi ve yüksek hassasiyetli kapasitif derinlik sensörünün benzersiz bir kombinasyonuna sahiptir. Bağımsız derinlik ve yük sensörlerinin benzersiz kullanımı, tüm koşullar altında yüksek doğruluk sağlar.

Geleneksel Vickers sertlik testlerinde kare şeklinde girintiler oluşturan elmas kare tabanlı piramit indenter uçları kullanılır. Köşegenin ortalama uzunluğu olan d ölçülerek Vickers sertliği hesaplanabilir.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, enstrümanlı indentasyon tekniği NANOVEA'in Mikro Modülü, girinti yükü ve yer değiştirme ölçümlerinden mekanik özellikleri doğrudan ölçer. Girintinin görsel olarak gözlemlenmesine gerek yoktur. Bu, girintinin d değerlerinin belirlenmesinde kullanıcı veya bilgisayar görüntü işleme hatalarını ortadan kaldırır. Çok düşük 0,3 nm gürültü seviyesine sahip yüksek hassasiyetli kapasitör derinlik sensörü, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarıyla mikroskop altında görsel olarak ölçülmesi zor veya imkansız olan girintilerin derinliğini doğru bir şekilde ölçebilir.

Buna ek olarak, rakipler tarafından kullanılan konsol tekniği, normal yükü bir yay vasıtasıyla bir konsol kirişine uygular ve bu yük de indenter üzerine uygulanır. Böyle bir tasarımın yüksek yük uygulanması durumunda bir kusuru vardır - konsol kirişi yeterli yapısal sertliği sağlayamaz, bu da konsol kirişinin deformasyonuna ve dolayısıyla indenterin yanlış hizalanmasına yol açar. Buna karşılık, Mikro Modül normal yükü yük hücresine etki eden Z-motoru ve ardından doğrudan yük uygulaması için indenter aracılığıyla uygular. Tüm elemanlar maksimum sertlik için dikey olarak hizalanmıştır ve tam yük aralığında tekrarlanabilir ve doğru girinti ve çizik ölçümleri sağlar.

Yeni Mikro Modülün yakından görünümü

0,03 ILA 200 N ARASINDA GIRINTI

Girinti haritasının görüntüsü ŞEKİL 1'de gösterilmektedir. İki bitişik girinti arasındaki mesafe 10 N'un üzerinde 0,5 mm iken, daha düşük yüklerde 0,25 mm'dir. Örnek aşamasının yüksek hassasiyetli konum kontrolü, kullanıcıların mekanik özelliklerin haritalanması için hedef konumu seçmelerine olanak tanır. Bileşenlerinin dikey hizalanması nedeniyle mikro modülün mükemmel sertliği sayesinde, Vickers indenter 200 N'a kadar (isteğe bağlı 400 N) bir yük altında çelik numuneye nüfuz ederken mükemmel bir dikey yönelim sağlar. Bu, farklı yüklerde numune yüzeyinde simetrik kare şeklinde izler oluşturur.

Mikroskop altında farklı yüklerdeki bireysel girintiler, yeni mikro modülün hem girinti hem de çizik testlerini geniş bir yük aralığında yüksek hassasiyetle gerçekleştirme kapasitesini sergilemek için ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi iki çiziğin yanında görüntülenir. Normal Yük ve Çizik Uzunluğu grafiklerinde gösterildiği gibi, konik-küresel elmas uç çelik numune yüzeyinde kaydıkça normal yük doğrusal olarak artmaktadır. Giderek artan genişlik ve derinlikte pürüzsüz düz bir çizik izi oluşturur.

ŞEKİL 1: Girinti Haritası

Mikro Modül kullanılarak, uç yarıçapı 500 μm ve 20 μm olan konik-küresel elmas uç kullanılarak sırasıyla 0,01 N'den 200 N'ye ve 0,01 N'den 0,5 N'ye kadar doğrusal olarak artan yük ile iki çizik testi gerçekleştirilmiştir.

Çelik standart numune üzerinde 4 N'de yirmi Mikroindentasyon testi gerçekleştirilerek Mikro Modül sonuçlarının geleneksel Vickers sertlik test cihazlarının performansına kıyasla üstün tekrarlanabilirliği gösterilmiştir.

A: MIKROSKOP ALTINDA GIRINTI VE ÇIZIK (360X)

B: MIKROSKOP ALTINDA GIRINTI VE ÇIZIK (3000X)

ŞEKİL 2: Farklı maksimum yüklerde Yük ve Yer Değiştirme grafikleri.

Farklı maksimum yüklerde girinti sırasında yük-deplasman eğrileri aşağıda gösterilmiştir ŞEKİL 3. Sertlik ve elastik modül ŞEKİL 4'te özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Çelik numune, 0,03 ila 200 N (olası aralık 0,003 ila 400 N) arasında değişen test yükü boyunca sabit bir elastik modül sergilemekte ve ortalama ~211 GPa değerine ulaşmaktadır. Sertlik, 100 N'nin üzerindeki maksimum yük altında ölçülen ~6,5 GPa'lık nispeten sabit bir değer sergiler. Yük 2 ila 10 N aralığına düştüğünde, ~9 GPa'lık ortalama bir sertlik ölçülür.

ŞEKİL 3: Farklı maksimum yüklerde Yük ve Yer Değiştirme grafikleri.

ŞEKİL 4: Çelik numunenin farklı maksimum yüklerle ölçülen sertliği ve Young modülü.

0,03 ILA 200 N ARASINDA GIRINTI

Yirmi Mikroindentasyon testi 4N maksimum yükte gerçekleştirilmiştir. Yük-deplasman eğrileri şu şekilde gösterilmiştir ŞEKİL 5 ve sonuçta ortaya çıkan Vickers sertliği ve Young modülü aşağıda gösterilmiştir ŞEKİL 6.

ŞEKİL 5: Mikroindentasyon testleri için 4 N'de yük-deplasman eğrileri.

ŞEKİL 6: Vickers sertliği ve Young's Modülü 4 N'de 20 mikroindentasyon için.

Yük-deplasman eğrileri yeni Mikro Modülün üstün tekrarlanabilirliğini göstermektedir. Çelik standardı, geleneksel Vickers sertlik test cihazı kullanılarak ölçülen 817±18 HV ile karşılaştırıldığında, yeni Mikro Modül tarafından ölçülen 842±11 HV'lik bir Vickers sertliğine sahiptir. Sertlik ölçümünün küçük standart sapması, hem sanayi sektöründe hem de akademik araştırmalarda malzemelerin Ar-Ge ve kalite kontrolünde mekanik özelliklerin güvenilir ve tekrarlanabilir karakterizasyonunu sağlar.

Ayrıca, yük-deplasman eğrisinden 208±5 GPa Young's Modülü hesaplanmıştır ki bu değer, girinti sırasında eksik derinlik ölçümü nedeniyle geleneksel Vickers sertlik test cihazı için mevcut değildir. Yük azaldıkça ve girintinin boyutu küçüldükçe NANOVEA Vickers Sertlik Test Cihazlarına kıyasla tekrarlanabilirlik açısından Mikro Modül avantajları, girintiyi görsel inceleme yoluyla ölçmek artık mümkün olmayana kadar artar.

Sertliği hesaplamak için derinlik ölçmenin avantajı, daha pürüzlü veya Vickers Sertlik Test Cihazlarında sağlanan standart mikroskoplar altında gözlemlenmesi daha zor olan numunelerle uğraşırken de ortaya çıkar.

SONUÇ

Bu çalışmada, dünya lideri yeni NANOVEA Mikro Modülün (200 N aralığı) 0,03 ila 200 N (3 gf ila 20,4 kgf) arasında geniş bir yük aralığı altında nasıl eşsiz tekrarlanabilir ve hassas girinti ve çizik ölçümleri gerçekleştirdiğini gösterdik. İsteğe bağlı daha düşük aralıklı bir Mikro Modül, 0,003 ila 20 N (0,3 gf ila 2 kgf) arasında test sağlayabilir. Z-motorun, yüksek güçlü yük hücresinin ve derinlik sensörünün benzersiz dikey hizalaması, ölçümler sırasında maksimum yapısal sertlik sağlar. Farklı yüklerde ölçülen girintilerin tümü numune yüzeyinde simetrik bir kare şekline sahiptir. Maksimum 200 N yükün çizik testinde kademeli olarak artan genişlik ve derinlikte düz bir çizik izi oluşturulur.

Yeni Mikro Modül, PB1000 (150 x 200 mm) veya CB500 (100 x 50 mm) mekanik taban üzerinde z motorizasyon (50 mm aralık) ile yapılandırılabilir. Güçlü bir kamera sistemi (0,2 mikron konum doğruluğu) ile birlikte sistemler piyasadaki en iyi otomasyon ve haritalama yeteneklerini sağlar. NANOVEA ayrıca, tüm yük aralığında tek bir girinti gerçekleştirerek Vickers girintilerinin doğrulanmasına ve kalibrasyonuna olanak tanıyan benzersiz bir patentli işlev (EP No. 30761530) sunar. Buna karşılık, standart Vickers Sertlik Test Cihazları yalnızca bir yükte kalibrasyon sağlayabilir.

Buna ek olarak, NANOVEA yazılımı kullanıcının Vickers sertliğini gerektiğinde geleneksel yöntem olan girinti köşegenlerini ölçerek ölçmesini sağlar (ASTM E92 & E384 için). Bu belgede gösterildiği gibi, NANOVEA Mikro Modül tarafından gerçekleştirilen derinliğe karşı yük sertlik testi (ASTM E2546 ve ISO 14577), Geleneksel Sertlik Test Cihazlarına kıyasla hassas ve tekrarlanabilirdir. Özellikle mikroskopla gözlemlenemeyen/ölçülemeyen numuneler için.

Sonuç olarak, geniş yük ve test yelpazesi, yüksek otomasyon ve eşleme seçenekleri ile Mikro Modül tasarımının daha yüksek doğruluğu ve tekrarlanabilirliği, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarını geçersiz kılmaktadır. Ancak aynı şekilde, şu anda hala sunulan ancak 1980'lerde kusurlarla tasarlanan çizik ve mikro çizik test cihazları da aynı şekilde.

Bu teknolojinin sürekli geliştirilmesi ve iyileştirilmesi, NANOVEA'yı mikro mekanik testlerde bir dünya lideri haline getirmektedir.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Telif Hakkı © 2024 Nanovea. Her hakkı saklıdır.