美国/全球:+1-949-461-9292
欧洲。+39-011-3052-794
联系我们

金属基材上涂料的纳米划痕和磨损测试

纳米划痕和痕量测试

金属基材上的油漆

编写者

苏珊娜-卡贝罗

简介

带或不带硬涂层的油漆是最常用的涂料之一。我们在汽车上、墙壁上、电器上以及几乎任何需要一些保护性涂层或只是为了美观的东西上都能看到它。用于保护底层基材的油漆通常含有防止油漆起火的化学品,或者仅仅是防止其失色或开裂。通常情况下,用于审美目的的油漆有各种颜色,但不一定是为了保护其底层,也不一定是为了延长使用寿命。

然而,所有的油漆都会随着时间的推移发生一些风化。涂料的风化往往会改变其属性,使之与制造者的意图不符。它可以更快断裂,受热后剥落,颜色变淡或开裂。随着时间的推移,油漆的不同属性的变化是为什么制造商off了如此广泛的选择。油漆是为满足个别客户的不同要求而定制的。

纳米划痕测试对质量控制的重要性

涂料制造商的一个主要关注点是他们的产品是否能够承受开裂。一旦油漆开始开裂,它就不能保护它所应用的基材;因此,不能满足他们的客户。例如,如果一根树枝碰巧划过一辆汽车的侧面,紧接着油漆就开始开裂,油漆的制造商就会因为油漆质量差而失去业务。油漆的质量是非常重要的,因为如果油漆下的金属暴露出来,它可能会因为新的暴露而开始生锈或腐蚀。

 

像这样的原因适用于其他几个光谱,如家庭和办公用品和电子产品,玩具,研究工具等。虽然当他们第一次将油漆涂在金属涂层上时,油漆可能是抗裂的,但随着时间的推移,当样品上发生了一些风化后,其性能可能会发生变化。这就是为什么让油漆样品在其风化阶段进行测试非常重要。虽然在高负荷的压力下开裂可能是不可避免的,但制造商必须预测随着时间的推移,这种变化可能会有多大的削弱,以及affecting scratch必须有多深,以便为他们的消费者提供最好的产品。

测量目标

我们必须以控制和监测的方式来模拟划痕的过程,以观察样品的行为effects。在这个应用中,NANOVEA PB1000机械测试仪在纳米划痕测试模式下被用来测量导致金属基体上约7年的30-50微米厚的油漆样品失效所需的负载。

一支2 μm的钻石头测针在0.015 mN到20.00 mN的渐进负荷下,对涂层进行划痕。我们用0.2 mN的载荷对涂料进行了前后扫描,以确定划痕的真实深度值。真实深度分析了测试期间样品的塑性和弹性变形;而后扫描只分析了划痕的塑性变形。涂层因开裂而失效的点被当作是失效点。我们以ASTMD7187为指导来确定我们的测试参数。

 

我们可以得出结论,使用风化的样品;因此,在较弱的阶段测试油漆样品,为我们提供了较低的故障点。

 

对这个样本进行了五次测试,以便

确定准确的失效临界载荷。

NANOVEA

PB1000

测试参数

以下 ASTM D7027

使用配备了高速传感器的NANOVEA ST400扫描粗糙度标准件的表面,该传感器产生了192个点的亮线,如图1所示。这192个点同时扫描样品表面,导致扫描速度大大增加。

装载类型 渐进的
初始负载 0.015 mN
终极装载 20 mN
装载率 20 mN/min
划痕长度 1.6毫米
刮擦速度,dx/dt 1.601毫米/分钟
预扫描加载 0.2 mN
扫瞄后加载 0.2 mN
锥形压头90°锥体2µm尖端半径

压头类型

锥形

钻石90°锥体

2微米的尖端半径

锥形压头 钻石90°锥体 2微米尖端半径

结果

本节介绍了在划痕试验中收集的故障数据。第一部分描述了在划痕中观察到的故障,并定义了所报告的临界载荷。下一部分包含了所有样品的临界载荷的汇总表,以及一个图形表示。最后一部分介绍了每个样品的详细结果:每个划痕的临界载荷,每个故障的显微照片,以及测试的图表。

观察到的故障和关键负载的定义

关键的失败:

初始损害

这是沿划痕轨道观察到的第一个损伤点。

纳米级划痕 临界故障 初始损坏

关键的失败:

完全损坏

在这一点上,损坏比较严重的地方是油漆沿着刮痕裂开了。

纳米级划痕 关键故障 完全损坏

详细结果

* 失效值取自于基材开裂点。

重要负载
划痕模块 初始伤害[mN] 。 完全损坏 [µm]
1 14.513 4.932
2 3.895 4.838
3 3.917 4.930
平均数 3.988 4.900
STD DEV 0.143 0.054
从纳米划痕测试中得到的完整划痕的显微照片(1000倍放大)。

图2: 完整划痕的显微照片(1000倍放大)。

纳米划痕测试的初始损伤显微照片(1000倍放大)。

图3: 初始损伤的显微照片(1000倍放大)。

纳米划痕测试的完全损坏的显微照片(1000倍放大)。

图4: 完全损坏的显微照片(1000倍放大)。

线性纳米划痕测试的摩擦力和摩擦系数

图5: 摩擦力和摩擦系数。

线性纳米划痕表面轮廓

图6: 表面轮廓。

线性纳米划痕测试的真实深度和残余深度

图7: 真实深度和残余深度。

结论

纳诺维娅 机械测试仪 在里面 纳米划痕测试仪 模式可以模拟许多现实生活中的油漆涂层和硬涂层的故障。通过以受控和密切监测的方式施加越来越大的负载,该仪器可以确定在何种负载下会发生故障。然后,这可以作为确定耐刮擦性的定量值的方法。所测试的涂层,在没有风化的情况下,已知在大约22毫牛时出现第一道裂纹。如果数值接近5 mN,很明显,7年的搭接已经使涂料退化了。

对原始轮廓的补偿可以在划痕期间获得修正的深度,并测量划痕后的残余深度。这就提供了关于涂层在增加载荷下的塑性与弹性行为的额外信息。裂纹和变形的信息对改善硬涂层都有很大的作用。非常小的标准偏差也显示了仪器技术的可重复性,这可以帮助制造商提高其硬涂层/涂料的质量,并研究风化的影响。

现在,让我们来谈谈你的申请

评论