Anton Paar TriTec (eski ismi ile CSM Instruments), farklı substratlar üzerindeki birçok farklı çeşit kaplamanın yapışma özelliğini test etmek için benzersiz bir yöntem geliştirmiştir. Mikro Çizik Test Cihazı (MST), ince film adhezyonunun nitel ölçümü için birçok endüstri tarafından yaygın şekilde kabul gören çizik yapışma testine dayanır.
Bu yöntem basit ve hızlıdır, ayrıca benzer kaplamalar arasında doğrudan karşılaştırmaya olanak sağlar. Örnek üzerindeki çizik testinde elmas uç vasıtasıyla kaplama yüzeyinde kontrollü bir stres ve gerilim oluşturulur.
Ölçülen ve eş zamanlı olarak kaydedilebilen sürtünme dalgaları, akustik emisyon ve yüzey morfolojisindeki değişimden ise mekanik bir cevap elde edilir. Bunu takiben çizilen bölgenin Raman haritalaması lokal stres ve gerilim ile birlikte elde edilen tribokimyasal kalıntıların moleküler bileşimi hakkında da ek bilgiler sağlar.
Bu çalışmada, başlıca araba üreticilerinden birinden sağlanan kaplanmış araba tamponları üzerinde böyle bir cihazın etkinliği test edilmiştir. Benzer boya kaplamasına sahip üç farklı tampon çeşidinin yapışma özelliklerinin karşılaştırılmasına odaklanılmıştır.
Deneysel Kısım
Standard Rockwell C elmas ucun iyi sonuçlar elde edebilmek için yeterince sivri olmadığı görülmüştür. Bu nedenle, boya kaplamanın yumuşak yapısına sahip üç farklı örneğin çizik testi için sert metal uç kullanılmıştır.
Her çizik boyunca stres ve gerilim dağılımını görebilmek için Raman haritalaması gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar Her üç örnek de boya kaplamasının kısmen kalktığı (Lc 1 kritik yükünde) ve takiben tamamen kalktığı (Lc 2 kritik yükünde) iki ana bozulma sergilemiştir. Bu kritik yüklerin büyüklüğü, bozulmaya karşı kaplama/substrat dayanıklılığı hakkında fikir vermektedir.
Örneğin, zayıf bir tampon malzemesi 1,0 N Lc 1 yüküne ve 2,7 N Lc 2 yüküne sahipken iyi bir tampon malzemesi 3,4 N Lc 1 yüküne ve 6,8 N Lc 2 yüküne sahiptir. İyi bir tampon malzemesi ile Raman spektrumları, çizik testi öncesi ve sonrası aynı bölge için stres ve gerilim dağılımının özdeş olduğunu teyit eder.
Aksine, kötü bir tampon malzemesi deformasyon sonrası önemli bir stres ve gerilim çeşitliliğine (örneğin kaplama/substrat sisteminde stres birikmesi gibi) sahiptir. Bu, arayüzey seviyesinde oluşan mekanizmaları açıklamaya yardımcı olur. İyi bir tampon plastiği elastiktir ve bu nedenle yükleme sonrasında gevşeyebilir.
Böylece boya kaplamasının bozulması engellenir. Kötü bir tampon malzemesinin böyle bir yeteneği yoktur ve boya kaplamanın erken bozulmasına yol açan gerilimi biriktirir.
Değerlendirme
Bu çalışma, başlıca önemli endüstriler için kaplama/substrat sisteminin tam anlamıyla karakterizasyonu için karşılıklı fayda sağlayan, iki farklı analitik tekniğin birleştirilmesinin faydasını göstermiştir.
Mikro Çizik Test Cihazı, üretim hattı kaplamalarının ve yüzey iyileştirmelerinin rutin kalite kontrolünü sağlayan ve aynı zamanda daha iyi malzemeler ve prosesler geliştirmek için daha küçük ölçekteki araştırma ortamlarında kullanılan uzman test araçlarının yeni nesillerinin kapısını açmaktadır.
Esra Ertani
Satış Mühendisi / Sales Engineer
Anton Paar Ölçüm Aletleri Ticaret Ltd. Şti.
Kaynaklar/ References
C. Julia-Schmutz ve H. E. Hintermann; Microscratch testing to characterise the adhesion of thin layers, Surf. & Coat. Tech., 48 (1991)
1-6.
D. Vaughn, B. G. Frushour ve W. C. Dale; Scratch indentation, a simple adhesion test method for thin films on polymeric supports, J.
Adhesion Sci. Tech., 8 (1994) 635-650.
P. J. Burnett ve D. S. Rickerby; The scratch adhesion test: an elasticplastic indentation analysis, Thin Solid Films, 157 (1988) 233-254
K. Ajito, J. P. Sukamto ve ark; Strain imaging analysis of Si using Raman microscopy, J. Vac. Sci. Tech. A, 13 (1995) 1234.
