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硬质涂层中结合力和内聚力强度检测方案(纳米压痕仪)

导言 硬质涂层与基体材料成分不同,通常用于硬化基材、 防腐蚀、减磨和防止与血液接触的材料发生凝血现 象等。这些涂层可以是氮化物(氮化钛,TiN),碳化 物(碳化钨,WC)或其他材料(类金刚石涂层,DLC)。 根据不同的应用,可选择不同的涂层制备工艺。 测试问题 考虑到硬质涂层的性能,需对其内聚力强度和与基体 的结合强度进行表征。例如,一旦涂层表面出现裂 纹,涂层的耐腐蚀性能就会明显下降。医疗器械对 耐磨涂层与植入物的结合强度要求特别高,需要保 证涂层 “碎片"不会发生剥离而进入血液,威胁患 者的健康。 因为结合力不是材料固有性质,而是涂层/基体材料 系统对外加应力的反馈,所以很难得到量化表征。 划痕试验通过在样品表面产生应力,使涂层出现裂 纹或从基体分离,来研究涂层的内聚力和结合力强 度,为研究人员和工程师提供了便利。 测试方法 在涂层待测区域上方,通过拖动已知形状的金刚石划 痕头来产生划痕(图1)。当划痕头沿样品表面移动 时,施加在顶端上的法向载荷线性增加,导致接触应 力增加,使接触条件更加恶劣。 结论 划痕测试技术是一种有价值的区分涂层特性的工具。 划痕试验中产生的应力为涂层内聚力强度和涂层与基 体结合力强度提供了有意义的信息。三维图像(共聚 焦和亮场图像)与传感器信号的结合是先进的分析 涂层/基体性能的手段。
检测样品: 其他
检测项: 机械性能

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钢化玻璃手机膜中耐磨性检测方案(纳米压痕仪)

手机屏幕保护膜与智能手机一样无处不在,通常由钢 化玻璃和聚合物衬底组成。每当寻找一款手机膜时, 总是会想:哪一种会更好呢? 所有产品声称具有相同的硬度和耐磨性能,但是抗磨 损性能是否真的相似? 造成划痕或磨损的主要原因是金属物体,如钥匙,或 者灰尘,包括沙粒(石英)。这些物质对手机保护膜的 损害最大。 测试问题 手机屏幕保护膜(接下来简称为屏保)可以在有灰尘 的情况下被滑动多次,也可以与损坏或磨损手机屏幕 的物体一起存放。 屏保通常作为保护智能手机的“牺牲层”,其使用寿 命要求也较高。由于市面上的这些产品声称具有相似 的抗磨性,本报告旨在测试不同品牌的产品,以评估 其耐磨性能是否与声称的性能一致。 为了模拟屏保所受的损伤,本测试主要关注两个因 素:沙粒和钥匙。用半径从10到100微米的微凸体来 表示沙粒。本试验使用具有3个不同齿半径的钥匙, 并用共聚焦显微镜对齿进行测量。 测试方法 表面表征 第一步是选取合适半径划痕头来等效钥匙表面。通过 使用Rtec Instruments的三维轮廓仪对钥匙的3个不 同齿进行成像,并测量齿边缘的半径(图2)。 磨损测量: 为了模拟不同表面与屏保的接触,使用不同半径的金 刚石划痕头沿着样品表面反复划动,形成的磨痕符合 ASTM G133。恒定的法向力通过划痕头尖端施加到表 面,来模拟屏保表面所受的力。 可以在固定的时间间隔内对整个磨痕成像,得到磨损 量随时间变化的趋势。当观测到磨痕中出现材料剥落 时,试验终止。磨痕过程中可记录多个信号,帮助研 究人员分析材料失效的形式。 测试条件 使用三维轮廓仪共聚焦50X镜头对钥匙齿扫描成像, 进一步分析并决定划痕试验中使用的划痕头半径。 使用SMT-5000在三种不同的钢化玻璃屏保上进行简单 线性往复磨损试验,产生磨痕(图3)。使用两种不同 尺寸的金刚石划痕头分别来模拟沙粒(半径为20微米) 和钥匙(半径为100微米)。 通过划痕头尖端施加的法向载荷模拟真实工况下屏保 所受的力。 每300次循环试验后,对整个磨痕进行共焦成像。最 后,在1500次循环试验后,测量并比较不同样品的磨 损量。 测试结果  划痕头半径选择: 对钥匙三个齿进行成像,包括角度和半径。如图4所 示,在齿横截面的两个垂直方向上进行分析。 通过计算,钥匙齿平均半径值为102.7微米,因此可以 使用半径为100微米的金刚石划痕头进行测试。 磨损研究: 线性往复试验往往会经历三个磨损阶段。第一阶段是 经过前几百个循环测试后,在材料中形成凹槽。第二 个阶段是在磨痕或磨痕的末端出现赫兹裂纹。最后阶 段,裂纹延伸,材料产生剥离,完全失效。 结论 在报告中,SMT-5000对智能手机的钢化玻璃屏幕进行 抗划性能测试。SMT-5000也可以通过遵循ASTMG133或 其他相关标准,对钢化玻璃进行摩擦磨损测试,以进 一步分析和研究此类材料。 在不同时间间隔采集的图像提供了材料失效过程的信 息。通过共焦图像,可以计算体积和面积,简化了分 析过程。 尽管这三种不同的屏保声称具有相似的性能,划痕测 试可清晰分辨样品耐磨性能和抗断裂性能的差异。
检测样品: 其他
检测项: 机械性能

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仪器信息网行业应用栏目为您提供6篇其他检测方案,可分别用于物理性质检测、化学性质检测、特性检测、功能性测试检测、其它检测,参考标准主要有等