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Fischer Marketing Team | 23. April 2020

Scratch Test : Comment tester et évaluer les résultats ?

Acheter pas cher revient à acheter deux fois: ce proverbe britannique est particulièrement vrai pour les outils. C'est pourquoi les outils de coupe professionnels sont recouverts de matériaux durs pour réduire la friction et l'usure. Qu'il s'agisse de montres ou de bijoux plaqués or, les produits revêtus doivent être testés pour les propriétés adhésives et cohésives de leur revêtement afin de garantir qu'ils conservent leurs qualités décoratives ou fonctionnelles. 

Le Scratch Testing est un important processus de contrôle de la qualité en laboratoire, qui simule le stress qu'un revêtement subit dans une utilisation quotidienne.Dans une expérience type, un indenteur en diamant avec une pointe arrondie (Rockwell) est tiré à travers l'échantillon à une vitesse constante.La rayure résultante sur la surface fournit des informations sur le comportement du revêtement dans la vie réelle. 

Charges constantes et progressives

Le FISCHERSCOPE® ST200 et ST30 sont les Scratch Tests les plus vendus de Fischer. Ces instruments offrent plusieurs modes de mesure pour couvrir un large éventail d'applications. Par exemple, la force exercée par l'indenteur sur la surface peut être constante ou progressive selon l'application.

Un Scratch Test avec une force constante appliquée est généralement utilisé pour déterminer la dureté ou la résistance aux rayures. Pour la plupart des applications, le mode progressif est utilisé. Dans ce cas, la force agissant sur la surface est augmentée de façon progressivee ou linéaire.

En mode progressif, l'indenteur commence à gratter avec une charge initiale très faible. À mesure que la force augmente, il pénètre progressivement dans la couche. Lorsque la profondeur de pénétration augmente, la contrainte du matériau augmente également. Cela se produit jusqu'à ce qu'une certaine force - la charge critique Lc – soit atteinte, c'est la force qui provoque la défaillance du matériau.  À ce stade, des fissures se forment et le revêtement peut s'écailler.

Pour que le test soit significatif, la charge doit être choisie correctement. Si elle est trop faible, le revêtement ne sera pas suffisamment sollicité. Si la charge est trop élevée, l'indenteur pourrait être endommagé.

Les ST 200 et ST30 offrent une large gamme de charges possibles de 0,1 à 200N et 0,1 à 30N respectivement pour mesurer les couches de matériaux durs et mous. Avec des couches de matériaux durs comme le nitrure de titane ou le carbone de type diamant (DLC), des charges supérieures à 30 - 50 N sont souvent nécessaires pour déclencher un écaillage ou une spallation à grande échelle. Avec des matériaux plus mous comme les peintures, de faibles forces sont utilisées car ces revêtements font généralement défaut à des forces faibles.

Evaluation des résultats : Comparative et visuelle

Le Scratch Test est une procédure comparative qui repose sur des mesures de référence. Les évaluations initiales sont toujours effectuées visuellement. Sous un microscope à haute résolution, l'examinateur détermine à quelle force les premières fissures se sont formées, ou quand le revêtement s'est déchiré.

En plus de l'évaluation au microscope, les ST 200 et ST30 enregistrent également les émissions acoustiques (le bruit du matériau lorsqu'il est rayé) et la force tangentielle (la résistance que le matériau exerce contre l'indenteur). Les signes de défaillance du matériau comprennent une émission acoustique plus élevée ou un changement de couleur lorsque le revêtement est retiré. 

L'interface utilisateur intuitive du logiciel WIN-SCU résume les trois paramètres en une seule étape d'évaluation: l'image microscopique, le signal acoustique et la variation de la force tangentielle. Cela permet de définir les charges critiques en quelques clics.

Carbone de type diamant (DLC)

  • Épaisseur de couche typique: 1 - 5 μm sur l'acier, autres métaux et semi-conducteurs
  • LC1: Les premières fissures se produisent généralement à des forces comprises entre 10 et 15 N
  • Modèles fréquents des dommages : fissures ouvertes dans le sens de la rayure

Nitrure de titane (TiN)

  • Épaisseur de couche typique: 1 - 5 μm sur différents types d'acier
  • LC1: Les premières fissures se produisent généralement à des forces autour de 8 N
  • Modèles fréquents des dommages : les fissures se développent au bord de la piste de rayures et pointent principalement vers l'extérieur 

Peinture automobile

  • Épaisseur de couche typique: 50 μm, avec plusieurs couches de peinture superposées sur les mastics et les carrosseries de voitures
  • LC1: Les premières fissures se produisent généralement à des forces comprises entre 5 et 10 N
  • Motifs fréquents des dommages: les fissures courent le long de la trace indentée et ont la forme d'un pin

Fischer propose une solution d'assurance qualité complète

Le FISCHERSCOPE® ST200 et ST30 sont les solutions idéales pour tester les propriétés cohésives et adhésives des revêtements. Avec notre système de Nanoindentation et appareils de Fluorescence X, Fischer offre une solution d'assurance qualité complète pour les revêtements au nitrure de titane (TiN), au carbone de type diamant (DLC) et aux peintures automobiles.

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