나노인덴테이션

나노인덴테이션이라고도하는 압입 테스트는 경도를 측정하는 방법입니다. 재료 테스트의 중요한 부분으로 탄성 모듈러스 E_IT, 인덴테이션 경도 H_IT, 인덴테이션 크리프 C_IT와 같은 소성 및 탄성 재료 특성을 측정하는 역할을합니다.

예를 들어 Vickers 또는 Martens에 따라 단일 물성만 측정할 수있는 기존 경도 측정 방법과 달리 나노인덴테이션은 여러 재료 별 물성을 매우 정확하게 깊이에 따라 측정 할 수 있습니다. 나노인덴테이션의 주요 적용 분야는 페인트, 갈바닉 코팅, 경질 재료 및 폴리머 테스트에 있습니다.

압입 경도 H_IT는 영구 (= 소성) 변형에 대한 재료의 저항성을 측정 한 것입니다. 일반적으로 최대 힘으로 결정됩니다. 압입 경도는 비커스 경도로 변환 할 수 있지만이 변환은 명확하게 표기되어야합니다.

인덴테이션 경도와 달리 Martens 경도 HM은 소성 및 탄성 소재 물성에 대한 정보를 함께 제공합니다. Martens 경도는 하중을받는 압입 깊이에서 계산됩니다.

탄성 계수 E_IT는 탄성 값이며 탄성 재료를 사용하는 모든 애플리케이션에서 가장 중요한 매개 변수입니다. 이는 언로딩하는 동안 계산되어집니다.

크리프 C_IT는 일정한 힘에서 재료의 추가 변형을 설명합니다. 이 값을 측정하기 위해 인덴터는 더 긴 시간 (몇 분에서 몇 시간)에 걸쳐 일정한 힘으로 샘플에 압입됩니다. 크리프 경향이있는 폴리머 및 기타 소재는 지속적으로 압력을 받기 때문에 압입 깊이가 증가합니다.

저장 계수 및 손실 계수 (E' 및 E')는 진동하는 힘 에서 재료가 어떻게 작용하는지 설명합니다. 저장 모듈러스는 탄성 구성 요소를 나타냅니다. 이는 소재에 저장된 변형 에너지의 비율에 비례하며 언로딩 후 재료에서 복구 할 수 있습니다. 반면 손실 계수는 점성 부분을 나타냅니다. 압축하는 동안 열로 변환되면서 손실되는 에너지 부분에 해당합니다.

광범위한 파라미터를 결정할 수 있도록 Fischer의 나노인덴테이션 장비는 다양한 측정 모드를 제공합니다.

ESP 방식에서는 압자로 서서히 부하를 걸었다가 다시 내립니다. 이것은 지정된 최대 힘에 도달 할 때까지 힘을 증가시키면서 발생합니다. 이를 통해 탄성 계수(EIT), 압입 경도(HIT), 비커스 경도(HV)와 같은 파라미터를 샘플의 동일한 위치에서 힘 및 깊이 별로 빠르게 측정할 수 있습니다.

이 방법은 특히 얇은 층을 테스트 할 때 유용합니다. 깊이에 따른 측정을 통해 기재의 영향을받지 않고 매우 낮은 힘으로 코팅 물성을 측정할 수 있습니다. 하중을 증가하여 코팅에서 기본 재료로의 전환되는 부분도 분석 할 수 있습니다.

다이나믹 모드는 DMA (동적 기계 분석)를 기반으로합니다. DMA는 금속 재료 테스트를 위한 것이지만 Fischer의 다이나믹 모드를 사용하면 자동차 페인트와 같은 코팅과 같이 훨씬 더 작은 단위의 소재 특성화가 가능합니다. 이를 위해 하중은 일정하게 증가하고 감소하는 힘으로 표면에 압입됩니다. 모두 진폭이 몇 나노 미터에 불과합니다. 이를 통해 탄성 계수, 저장 및 손실 계수와 같은 속성을 결정할 수 있습니다.

모든 방법이 그렇듯 측정에 영향을 미칠 수있는 요소가 있습니다. 나노인덴테이션의 경우 인덴터의 마모 및 온도 외에 가장 중요한 요소는 진동과 표면거칠기입니다.

Fischer는 내구성이 매우 뛰어난 천연 다이아몬드로 만든 인덴터 만 사용 하지만 그럼에도 불구하고, 그들은 많은 측정 후에 마모됩니다. 팁이 둥글게되고 모양이 손실됩니다. 어느 정도까지는 표준판(예: borosilicate glass ) 에 대한 측정을 통해 보상 할 수 있지만 마모가 심해지면 인덴터를 교체해야합니다.

온도는 경도와 탄성의 모든 측정에 중요한 역할을합니다. 특히 연질 폴리머와 같은 많은 재료는 상대적으로 작은 온도 변동에도 물성의 차이가 결과로 보여집니다. 이것이 측정 중에 주변 온도를 정의해야하는 이유입니다.

또한 측정 기술 자체가 온도에 반응합니다. 특히 몇 시간에 걸쳐 측정 할 때 장비에 열이 발생되어 결과가 왜곡될 수 있습니다.

HM2000 및 PICODENTOR HM500 측정기의 천연 하드스톤 플레이트는 형태와 온도 모두에서 매우 안정적입니다. 이를 통해 온도에 영향을받지 않고 몇 시간에 걸쳐 측정을 수행 할 수 있습니다.

잘못된 측정의 가장 일반적인 원인은 진동입니다. 낮은 테스트 하중에서는 환기 시스템의 부드러운 공기 흐름이나 발자국으로 인한 바닥 진동으로 인해 결과가 왜곡 될 수 있습니다. 미세한 측정을 위해 Fischer는 진동이 적은 위치 (예 : 지하)를 선택하고 댐핑 테이블이있는 밀폐된 보호케이스를 사용할 것을 권장합니다.

표면이 거친 경우 압자가 샘플 표면과 항상 균일하게 접촉하지는 않습니다. 이것이 결과를 재현하기 어려운 이유입니다. 가능하면 측정하기 전에 거친 표면을 연마해야합니다. 그렇지 않으면 만은 횟수의 측정을 실시해야합니다.