나노 인덴테이션 테스트

압입 경도 HIT는 재료의 영구(= 소성) 변형에 대한 저항력을 측정한 값입니다. 이는 언로딩 곡선에서 접선을 형성하여 결정되며, 최대 시험 하중 Fmax에 적용됩니다. 압입 경도 HIT는 비커스 경도 HV로 변환할 수 있지만, 이 변환은 명확하게 표시되어야 합니다.

압입 경도 HIT와 달리, 마르텐스 경도 HM은 플라스틱 특성뿐만 아니라 탄성 재료 특성에 대한 정보도 제공합니다. 마르텐스 경도는 로딩 과정에서 압입 깊이의 변화를 바탕으로 계산됩니다.

압입 탄성계수 EIT는 탄성 재료를 다루는 모든 응용 분야에서 가장 중요한 물성입니다. EIT는 압입의 언로딩 곡선에서 계산됩니다. 대부분의 경우 EIT 값은 전통적인 탄성 계수와 비교할 수 있지만, 동일한 것으로 간주해서는 안 됩니다.

크리프 거동 CIT는 일정한 하중에서 재료의 추가 변형을 나타냅니다. 이 값을 결정하기 위해, 인덴터는 동일한 힘으로 샘플에 눌러지며 일정 시간(최대 몇 시간) 동안 유지됩니다. 폴리머와 같은 크리프 경향이 있는 재료는 지속적으로 변형되어 압입 깊이가 증가합니다.

저장 모듈러스와 손실 모듈러스 (E' 및 E'')는 진동하는 힘 작용 하에서의 재료 거동을 설명합니다 (DMA 모드 측정).

저장 모듈러스 (E')는 탄성 구성 요소를 나타냅니다. 이는 재료에 저장되고 언로딩 후 회수 가능한 변형 에너지의 비율에 비례합니다.
손실 모듈러스 (E'')는 점성 구성 요소를 나타냅니다. 이는 압축 과정에서 열로 변환되는 에너지의 손실 분량에 해당합니다.

Enhanced Stiffness Procedure(ESP) 측정 방법에서는 인덴터가 점진적으로 하중을 가하고 다시 (부분적으로) 언로딩됩니다. 이 과정은 정의된 최대 하중에 도달할 때까지 하중이 증가하며 반복됩니다. 이를 통해 동일한 위치에서 탄성 계수(EIT), 압입 경도(HIT) 또는 비커스 경도(HV)와 같은 물성을 빠르게 하중과 깊이에 따라 측정할 수 있습니다.

이 ESP 방법은 특히 얇은 필름 테스트에 유용합니다. 깊이에 따라 측정하면 매우 낮은 힘에서도 코팅의 매개변수를 기판의 영향을 받지 않고 결정할 수 있습니다. 하중이 증가함에 따라 코팅에서 기본 재료로의 전환을 분석할 수 있습니다.

동적 측정 모드는 동적 기계 분석(DMA)을 기반으로 합니다. DMA는 고체 재료의 시험에 중점을 두지만, 우리의 동적 모드는 자동차 페인트와 같은 코팅과 같이 훨씬 더 작은 치수의 재료 특성화도 가능합니다. 이 모드에서는 인덴터가 사인파 형태로 증가하고 감소하는 힘으로 표면에 압입되며, 그 진폭은 몇 나노미터에 불과합니다. 이 방법으로 탄성 계수, 저장 모듈러스, 손실 모듈러스와 같은 특성을 측정할 수 있습니다.

FISCHER는 내구성이 뛰어난 자연 다이아몬드 인덴터만을 사용합니다. 하지만 많은 측정 후에는 마모가 발생할 수 있습니다. 팁이 둥글어지면서 명확한 형태를 잃게 됩니다. 이러한 효과는 표준시편을 측정함으로써 어느 정도 보정할 수 있지만, 마모가 심할 경우 압자를 교체해야 합니다.

온도는 경도와 탄성 측정에서 중요한 역할을 합니다. 특히 부드러운 폴리머와 같은 많은 재료는 상대적으로 작은 온도 변화에도 성질이 변할 수 있습니다. 따라서 측정 중에는 주변 온도를 정의해야 합니다.

또한, 측정 기술 자체도 온도에 반응합니다. 특히 여러 시간에 걸쳐 측정할 때 장비에서 열이 발생할 수 있으며, 이로 인해 다양한 구성 요소가 팽창하여 결과가 왜곡될 수 있습니다.

자연 경화석으로 제작된 플레이트 덕분에, 우리의 장비는 형태와 온도 면에서 매우 안정적입니다. 이는 여러 시간에 걸쳐 온도에 독립적인 측정이 가능하다는 것을 의미합니다.

측정 오류의 가장 흔한 원인은 진동입니다. 낮은 시험 하중에서는 공조 시스템의 작은 공기 흐름이나 발걸음으로 인한 바닥 진동도 결과를 왜곡할 수 있습니다. 민감한 측정을 위해서는 낮은 진동의 장소(예: 지하실)를 선택하고, 진동을 흡수하는 테이블이 장착된 밀폐된 측정 상자를 사용하는 것이 좋습니다. 이를 위해 맞춤형 솔루션도 제공합니다.

표면이 거친 경우, 인덴터는 테스트 부품과 항상 동일한 접촉 면적을 갖지 않습니다. 따라서 결과의 재현성이 떨어지는 경우가 많습니다. 가능하면 측정하기 전에 거친 표면을 연마하거나 여러 번 비교 측정하는 것이 중요합니다.