KR100579034B1 - 막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법 - Google Patents

막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100579034B1
KR100579034B1 KR1020007010063A KR20007010063A KR100579034B1 KR 100579034 B1 KR100579034 B1 KR 100579034B1 KR 1020007010063 A KR1020007010063 A KR 1020007010063A KR 20007010063 A KR20007010063 A KR 20007010063A KR 100579034 B1 KR100579034 B1 KR 100579034B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test sample
indenter
scratch
tip
profile data
Prior art date
Application number
KR1020007010063A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010041792A (ko
Inventor
린리
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20010041792A publication Critical patent/KR20010041792A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100579034B1 publication Critical patent/KR100579034B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • G01N3/46—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid the indentors performing a scratching movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0096—Testing material properties on thin layers or coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0098—Tests specified by its name, e.g. Charpy, Brinnel, Mullen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0278—Thin specimens
    • G01N2203/0282—Two dimensional, e.g. tapes, webs, sheets, strips, disks or membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0286—Miniature specimen; Testing on microregions of a specimen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
    • G01N2203/0647—Image analysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

본 발명은 막 또는 코팅의 스크래치 및 긁힘 행태의 양적 및 질적 특성에 이용되는 검사 장치 및 과정에 관한 것이며, 특히 자동차 코팅에 관한 것이다. 그 장치는 검사 결과를 측정, 분석 및 비교하기 위한 수단뿐만 아니라 가해지는 힘, 인덴터의 길이와 깊이, 방해받는 코팅면의 기하학적 형태를 측정하기 위한 상호 관련 요소를 특징으로 하고 코팅을 관통하고 스크래치하는 미세-인덴터를 포함한다.
감지 수단, 통전 수단, 아암, 가동 브래킷, 고정 브래킷

Description

막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법 {TEST APPARATUS AND METHOD OF MEASURING MAR RESISTANCE OF FILM OR COATING}
본 발명은 일반적으로 막 또는 코팅의 기계적 성능의 검사에 관한 것이고, 특히 코팅의 스크래치 및 긁힘(mar) 저항의 검사 및 이에 사용되는 검사 장치에 관한 것이다.
대체로, 긁힘 프로세스는 이동하는 고체와 코팅면의 접촉에 의해 야기될 수 있으며, 이는 코팅면 내에 응력을 야기한다. 긁힘 프로세스의 하나의 예는 먼지, 오물, 세차 중 표면 손상 및 기후 작용과 같은 마모 요소에 의한 손상에 통상 노출되는 자동차 본체의 코팅에서 볼 수 있다. 코팅면의 긁힘은 심미적 외형의 손실을 초래한다. 코팅면의 스크래칭이나 긁힘은 고광택의 착색 또는 투명 코팅에서 특히 바람직하지 못하다. 코팅의 스크래치와 긁힘 저항은 항복 응력, 인성, 영 계수 및 코팅 합성물의 경도와 같은 물리적 성능에 좌우된다. 상기 물리적 성능은 유리 전이 온도와 같은 성능과 코팅 합성물 내에 포함된 중합체의 화학적 구조에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서, 코팅의 스크래치 및 긁힘 저항의 측정은 코팅 합성물에 사용되는 중합체와 같은 성분들의 선택에 있어서 매우 중요하게 된다. 예컨대, 상이한 중합체를 포함하는 것에 대해 한가지 타입의 중합체를 포함하는 코팅 합성물의 긁힘 저항을 비교하는 것은 중합체가 최적의 장시간의 광택과 다른 물리적 특성을 갖춘 코팅을 제공하는 데 더 적절한 지를 결정하는 데 이용될 수 있다.
코팅면에 손상을 유발시키기 위해 코팅면에 대해 규정된 방식으로 양호하게 형성된 구조의 모래 종이를 문지르는 것이 하나의 방식으로 제공된다. 모래 종이의 모래 입자 상의 다중 접촉점은 통상 0 내지 10의 크기로 시각적으로 계량화되는 손상을 유발하는데, 이 때 10은 손상이 없음을 나타내고 0은 전체적인 손상을 나타낸다. 다르게는, 코팅이 덜 손상이 있는지를 결정하기 위해, 하나의 코팅 상에 야기된 손상이 동일 검사 상태 하에서의 다른 코팅 합성물의 코팅의 손상에 대해 시각적으로 비교된다. 그럼에도 불구하고, 사람에 따라 변하는 경향이 있는 임의의 시각적 관찰의 주관적 특성으로 인해, 상기 시험은 충분히 객관적이지 못하다. 또한, 모래 용지는 표준화되었더라도, 코팅 상에 생성된 손상에 크게 영향을 줄 수 있는 상이한 입자 구조를 갖는 경향이 있다. 또한, 모래 용지 상의 모래 입자의 다중 접촉점에 의해 생성된 손상을 계량적으로 측정하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 규정 마찰 작용 중에 테스터에 의해 인가된 디지털 압력은 가변하는 경향이 있다. 그 결과, 그에 기인한 손상도 테스터에 따라 변하는 경향이 있다. 따라서, 현재 사용되는 주관적인 재현 불가능한 검사 절차 보다 덜 주관적이고 더 재현 가능한 긁힘 저항 검사 장치에 대한 필요가 존재한다.
종래 기술의 하나의 장치가 머티어리얼 리서치 소사이어티(1991년 2월)의 제6권 제2호의 제407면 내지 제426면에 제이 마터 연구소의 유(우)에 의해 설명되어 있다. 이 문헌에 정의된 장치는 큰 작업처리량의 조건하에서는 다양한 코팅 기판 상의 재현 가능한 측정들에 대해 충분히 강건하지 못하다.
본 발명은 검사 시료의 긁힘 저항을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 내부에 배치된 인덴터를 구비한 인덴터 구동용 수단과, 검사 시료의 표면을 향하거나 검사 시료의 표면으로부터 멀어지는 상기 인덴터의 이동을 감지하기 위한 수단을 포함하는, 상기 장치의 기둥에 장착되는 인덴터 안내용 수단과,
검사 시료의 표면이 상기 인덴터에 수직이 되도록 검사 시료를 고정시키는 홀더 수단과, 상기 인덴터의 선단이 상기 검사 시료 내로 동시에 구동될 때 스크래치가 막 또는 코팅의 표면상에 형성되도록 상기 인덴터에 접선 방향으로 상기 검사 시료를 횡단시키기 위한 스테이징 수단을 포함하는, 상기 장치의 기부 상에 배치되어 검사 시료를 유도하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 검사 시료의 긁힘 저항을 측정하는 방법으로, 상기 방법은 장치의 스테이징 수단 내에 검사 시료를 고정하는 단계와, 인덴터(32)의 선단이 검사 시료의 표면과 접촉하도록 인덴터를 검사 시료의 노출면에 수직으로 배치하는 단계와, 스크래치를 생성하도록 검사 시료의 표면을 스크래칭하기 위해 설정 방향 및 설정 속도로 상기 검사 시료를 인덴터에 접하는 방향으로 동시에 횡단시키면서, 설정 비율로 상기 인덴터의 선단을 상기 검사 시료의 표면 내로 구동하는 단계를 포함한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
도1은 막 또는 코팅의 점성-소성 변형 중에 형성된 미세-스크래치의 3차원 원자력 축소 사진(AFM)을 나타낸 도면.
도2는 막 또는 코팅의 파괴 변형 중에 형성된 미세-스크래치의 3차원 AFM을 나타낸 도면.
도3은 본 발명의 장치의 다양한 구성 요소의 개략도.
도4는 본 발명의 장치의 인덴터 안내용 수단의 3차원 도면.
도5는 본 발명의 장치의 인덴터 안내용 수단의 측면도.
도6은 본 발명의 장치의 시료를 유도하기 위한 수단의 3차원 분해도.
도7은 본 발명의 장치의 시료를 유도하기 위한 수단의 부분 스테이징 수단과 홀더 수단의 평면도.
도8은 도7의 선8-8을 따라 취한 측면도.
도9, 도10 및 도11은 본 발명의 장치를 이용하여 얻어진 전형적인 미세-스크래치 실험 결과를 도시한 그래프.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "막"은 폴리에스테르 막 또는 시트와 같은 실제 평면 프리스탠딩층을 의미한다.
"코팅"은 기판면 위에 도포된 코팅 합성물의 접착층을 의미한다.
본 발명의 장치 및 방법은 막 또는 코팅의 긁힘 저항 및 스크래치 저항의 측정에 관한 것이다. 그 장치는 일반적으로 막 또는 코팅면 상에서 관측된 스크래치 및 긁힘 손상에 가까운 형태를 띠는 코팅 검사면 상에 미세-스크래치를 형성한다. 스크래치 및 긁힘 손상의 현상은 복잡하고 본 출원인은 스크래치 및 긁힘 손상 중에 코팅면 상에 남아 있는 전형적인 미세-트랙 또는 홈이 2 개의 상이한 요소들을 구비하게 됨을 결정하였다. 도1에 도시된 긁힘 손상은 막 또는 코팅의 점성-소성 변형 중에 형성된 실제 매끄러운 트랙 형태로 될 수 있고, 또는 도2에 도시된 대로 막 또는 코팅의 파괴 변형 중에 형성된 갈라진 트랙 형태로 될 수 있다. 관측자에 있어서 이러한 2가지 상이한 형태의 손상의 시각적 효과는 현저히 상이하다. 본 출원인은 도1에 도시된 손상은 비전문가보다는 숙련된 전문가에게 더 눈에 띄게 되는 반면에 도2에 도시된 손상은 그러한 결함을 관측하는 데 숙련되지 않은 비전문가에게도 눈에 띄게 됨을 발견하였다. 따라서, 본 발명은 소정의 재생 상태 하에서 코팅 상에 이러한 손상을 야기할 수 있는 더 객관적인 검사를 제공한다.
본 발명은 일반적으로 변형, 즉 검사면을 미세-스크래칭하고, 시각적 및 그래프 형태로 검사면 상에 변형 정보를 포집하고, 스크래치 손상을 분석하기 위한 수단을 구비한 검사 장치를 제공한다.
도3의 개략도는 본 발명의 검사 장치(1)의 다양한 요소를 제공한다. 검사 장치(1)는 장치(1)로의 진동 전달을 실질적으로 차단하도록 진동으로부터 실질적으로 분리된 플랫폼(3) 상에 배치된 기부(2)를 포함한다. (도시되지 않은) 공기 완충기와 같은 종래의 완충 수단은 플랫폼(3)의 지지에 적절하다. 완충 수단의 하나의 예는 미국 캘리포니아주 어빙 소재의 뉴포트 코포레이션에 의해 공급된 리서치 시리즈 테이블 탑 모델 No. RS4000-48-12호이다. 기부(2)는 그 위에 장착된 아암(5)을 구비한 기둥(4)을 갖추고 있다. 아암(5)은 기둥(4)의 위 아래로 배치될 수 있도록 조절 가능한 것이 바람직하다. 인덴터 안내용 수단(6)은 아암(5)에 체결된다. 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)은 기부(2) 상에 배치된다. 장치(1)는 미국 워싱톤, 레드몬드 소재의 마이크로소프트 코포레이션으로부터 입수 가능한 등록 상표명 윈도우즈 NT 작동 시스템에서 가동되는 IBM 호환 컴퓨터와 같은 종래의 컴퓨터 수단(10)을 더 포함한다. 컴퓨터 수단(10)은 기판 위에 도포되는 막 또는 코팅 형태일 수 있는 (도6 및 도8에 도시된) 검사 시료(56)와 인덴터 안내용 수단(6) 상에 배치된 인덴터(32)의 운동을 제어하기 위해, 인덴터 안내용 수단(6)과 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)으로의 입력 신호와 상기 수단들(6, 8)로부터의 출력 신호를 조절하기 위한 수단(12A)을 포함한다. 인덴터(32)의 운동과 검사 시료(56)는 미국 텍사스 오스틴 소재의 내셔널 인스트루먼트 컴퍼니로부터 입수 가능한 등록 상표명 LABVIEW 5.0.1버젼 프로그래밍 소프트웨어에 의해 공급된 소프트웨어 프로그램에 따라 제어된다. 컴퓨터 수단(10)은 또한 검사 시료(56)의 표면의 스크래칭에 기인한 처리 가능한 데이터를 생성하기 위한 통상의 수단과, 처리 가능한 데이터를 저장하기 위한 통상의 수단과, (도시되지 않은) CRT 스크린(12)이나 그래프 플로터와 같은 시각 또는 그래프 형태로 처리 가능한 데이터를 표시하기 위한 수단을 포함한다.
비디오 시스템(114)은 실험 중에 표면 검사 시료(56) 상에 발생되는 변형을 포착하고 그후의 스크래치 손상의 분석을 수행하는 데 이용된다. 비디오 시스템(114)은 또한 인덴터(32)의 위치 설정과, 검사 시료(56)의 평탄화 및 실험의 세팅에 매우 유용하다. 비디오 시스템(114)은 실험 중에 화상 생성 비디오 시스템(114)을 저장하도록 (도시되지 않은) 통상의 비디오 기록 시스템에 바람직하게 연결되는 통상의 시스템이다. 선택적으로, (도시되지 않은) 현미경이 검사 코팅의 손상 관측을 위해 이용될 수 있다. 장치(1)는 장치(1)의 모든 구성 요소를 일정한 온도로, 바람직하는 실온으로 유지하도록 (도시되지 않은) 단열 챔버 내부에 배치되는 것이 바람직하다. 일련의 광원들은 검사 중에 검사 시료(56)의 표면상에 생성된 스크래치의 비디오 녹화 중에 장치(1)의 다양한 요소들을 조정하고 검사 시료(56)의 표면과 인덴터(32)의 선단을 비추기 위해 단열 챔버 내부에 배치되는 것이 바람직하다.
이제 더 상세히 살펴보면, 도4 및 도5는 내부에 배치된 인덴터(32)를 구비한 인덴터 구동용 수단(7)과 검사 시료(56)의 표면을 향하거나 검사시표의 표면으로부터 멀어지는 인덴터(32)의 이동을 감지하기 위한 수단(9)을 포함하는 인덴터 안내용 수단(6)의 세부를 도시한 것이다.
인덴터 구동용 수단(7)은 아암(5)에 부착된 고정 브래킷(14)을 포함한다. 가동 브래킷(20)의 양 단부는 가동 브래킷(20)의 단일 자유도를 제공하도록 고정 브래킷(14)의 브래킷 단부(18)에 연결된 제1 가요성 수단(22)을 통해 고정 브래킷(14)에 연결된다. 가동 브래킷(20)의 브래킷 단부(24)는 인덴터 홀더(28)의 단일 자유도를 제공하도록 제2 가요성 수단(30)을 통해 인덴터 홀더(28)의 양 단부에 연결된다. 제1 가요성 수단(22)과 제2 가요성 수단(30) 각각은 고정 브래킷(14)과 가동 브래킷(20) 각각의 브래킷 단부(18, 24)에 연결된 한 쌍의 격판 스프링을 포함한다. 격판 스프링은 미국 펜실베니아주 랭커스터 소재의 해밀턴 프리시젼 메탈 인크로부터 입수 가능한 니켈-철 합금으로 제조되고, 큰 온도 범위와 큰 항복 강도에 걸쳐 일정한 탄성 계수를 가질 뿐만 아니라 이러한 합금은 또한 다른 스프링 재료에 비해 더 낮은 열 팽창 계수를 갖는다. 제1 가요성 수단(22)과 제2 가요성 수단(30)의 전술된 고정단 이중 캔틸레버 비임 구조는 일반적으로 수직 방향으로 단일 자유도가 허용되도록 굽힘 모멘트 및 접선 방향 힘에 대항하도록 설계된다. 인덴터(32)는 인덴터(32)가 단 하나의 운동 자유도를 갖도록, 즉 회전 운동 또는 각운동이 없는 것을 더욱 보장하기 위해 인덴터판(28)의 각 단부로부터 등거리 위치에, 인덴터판(28) 상에서 중심을 잡아 배치된다. 인덴터(32)의 선단 형상은 1 내지 10 미크론 범위의 반경으로 라운딩될 수 있다. 대안으로, 그것은 피라미드 형상을 갖추게 될 수 있다. 인덴터(32)의 선단은 다이아몬드, 강옥, 황옥 또는 수정으로 제조된다. 선단의 소정 경도는 검사 시료(56)의 경도에 좌우된다. 다이아몬드 선단이 바람직하다. 인덴터(32)의 일예는 스위스 리스 소재의 신톤 컴파니로부터 입수 가능한 인덴터이고, 3미크론의 반경을 갖는 둥근 선단을 구비한다.
인덴터 구동용 수단(7)은 고정판(14) 상에 배치된 통전 수단(16)을 더 포함한다. 통전 수단(16)의 작동 코어(17)는 가동 브래킷(20)에 부착되어, 통전 수단(16)이 통전될 때 내부에 배치된 인덴터(32)를 구비한 인덴터판(28)과 가동 브래킷(20)은 검사 시료(56)의 표면에 수직 방향으로만 이동한다. 통전 수단(16)은 저전압 압전 중계기(LVPZT)와 제어기를 포함하는 것이 바람직하고, LVPZT에 에너지를 제공한다. 이러한 LVPZT는 전압이 그들에 인가될 때 신장된다. 따라서, 소정 방식으로 인덴터(32)에 정밀 연속 운동을 제공할 수 있다. 2 나노미터의 해상도를 갖는 약 90 마이크로미터까지의 인덴터(32)의 총 운동은 피식 인스트루먼트(PI) 게엠베하의 자회사인 미국 매사추세츠주 아우번 소재의 폴리텍 PI 인크를 통해 입수 가능한 120볼트까지의 작동 전압을 갖는 그 제어기와 함께 LVPZT 모델 No. P-840.60 또는 P-841.60을 이용하여 얻을 수 있다. 검사 시료(56)에 의해 얻게 된 수직 합력은 2마이크로 뉴톤의 해상도와 함께 100밀리 뉴톤의 힘을 갖는다.
검사 시료(56)의 표면을 향하거나 검사 시료의 표면으로부터 멀어지는 인덴터(32)의 이동을 감지하기 위한 수단(9)은 검사 시료(56) 내로 인덴터(32)의 선단 관통을 측정하는 제1 감지 수단(34)과, 인덴터(32)의 선단이 검사 시료(56) 내로 관통할 때 검사 시료(56)에 가해진 수직력을 측정하기 위한 제2 감지 수단(36)을 포함한다. 제1 감지 수단(34)과 제2 감지 수단(36)은 각각 컴퓨터 수단(10)의 입력 및 출력 신호를 조정하기 위한 수단(12A)으로 전송되는 선단 관통 및 수직력에 대한 데이터를 발생시킨다. 이러한 데이터를 기초로 하여, 수단(12A)은 컴퓨터 수단(10)을 통해 제공된 소프트웨어 프로그램에 따라 통전 수단(16)에 공급된 에너지와 인덴터(32)와 검사 시료(56)의 운동을 제어한다.
제1 감지 수단(34)의 제1 고정 요소는 고정 브래킷(14)과 가동 브래킷(20)의 각 측면 상에 배치된 한 쌍의 지주 상에 장착된다. 고정 브래킷(14)에 부착된 지주(38)는 가동 브래킷(20)과 인덴터 홀더(28)가 자유로이 이동할 수 있도록 한다. 제1 감지 수단(34)의 제1 가동 요소는 인덴터 홀더(28) 상에 장착되어, 인덴터 홀더(28)가 이동할 때 제1 감지 수단(34)의 제1 고정 요소와 제1 가동 요소간의 간극은 인덴터 홀더(28)의 운동에 따라 가변되어, 아날로그 출력을 발생시키고, 이 아날로그 신호는 입력 및 출력 신호(37A)를 조정하기 위한 수단으로 반송된다. 마찬가지로, 제2 감지 수단(36)의 제2 고정 요소는 가동 브래킷(20) 상에 장착되고 제2 감지 수단(36)의 제2 가동 요소는 인덴터 홀더(28) 상에 장착되어, 인덴터 홀더(28)가 이동할 때 제2 감지 수단(36)의 제2 고정 요소와 제2 가동 요소간의 간극이 검사 시료(56)에 가해진 수직력에 따라 가변되어, 아날로그 출력을 발생시키고, 이 아날로그 신호는 입력 및 출력 신호를 조정하기 위한 수단(12A)으로 반송된다. 제1 감지 수단(34)과 제2 감지 수단(36)은 일예로 피식 인스트루먼트(PI) 게엠베하의 자회사인 미국 매사추세츠주 아우번 소재의 폴리텍 PI 인크를 통해 입수 가능한 모델 D-050-00 용량 센서와 동일할 수 있다.
도6, 도7 및 도8은 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)의 세부를 제공한다. 도6은 검사 시료(56)를 인덴터(32)의 접선 방향으로 이동시키기 위한 스테이징 수단(11)의 세부를 제공하여, 인덴터(32)의 선단이 검사 시료(56) 내로 동시에 구동될 때, 스크래치는 검사 시료(56)의 표면상에 생성된다. 도6, 도7 및 도8은 검사 시료(56)를 인덴터(32)와 수직 관계인 노출면에 고정시키는 홀더 수단(13)의 세부를 제공한다.
도6에 도시된 대로, 스테이징 수단(11)은 장치(1)의 기부(2)에 부착된 제1 스테이징 블록(40)과 제1 스테이징 블록(40) 상부에 부착된 제2 스테이징 블록(42)을 포함하여, 제2 스테이징 블록(42)의 상부에 부착된 홀더 수단(13)은 이동될 수 있고 x축 및 y축을 따라 정밀 배치된다. 컴퓨터 수단(10)으로부터의 입력 신호 상에, 제1 스테이징 블록(40)용 구동 수단(60)과 제2 스테이징 블록(42)용 구동 수단(58)은 제2 스테이징 블록(42) 상부에 부착된 X축 및 Y축을 따른 운동을 홀더 수단(13)에 제공한다. 하나의 적절한 스테이징 시스템은 미국 캘리포니아주 어빙 소재의 멜즈 그리오트로부터 입수 가능한 상표명 나노무버 시스템이다. 이들 미세 위치 설정기는 ±1미크론의 정밀도와 25mm의 총 이동 범위를 갖는 50 나노미터의 해상도를 갖는다.
도6, 도7 및 도8에 도시된 대로, 홀더 수단(13)은 제2 스테이징 블록(42) 상부에 고정된 시료 홀더 지지 블록(44)을 포함한다. 필요하다면, 실리콘 컴파운드의 완충막(62)은 제2 스테이징 블록(42)으로부터 시료 홀더 지지 블록(44)으로의 임의의 고주파수 소음 전달을 더 줄이기 위해 시료 홀더 지지 블록(42)과 제2 스테이징 블록(42) 사이에 마련될 수 있다. 바람직하게, 서로 90°로 배치된 (도시되지 않은) 한 쌍의 통상의 단일축 경사 플랫폼은 홀더 수단(13)에 고정된 검사 시료(56)의 편평도를 용이하게 하기 위해 시료 홀더 지지 블록(44)과 제2 스테이징 블록(42) 사이에 마련된다. 일예로, 미국 캘리포니아주 어빙 소재의 뉴포트 컴파니로부터 입수 가능한 단일축 경사 플랫폼(모델 No. TGN 80)은 이러한 목적에 매우 적절하다. 이들 플랫폼은 20arcsec의 해상도와 2arcsec의 감광도를 갖고 ±2.5°의 이동 범위를 갖는다.
한 쌍의 쐐기 블록(49)은 시료 홀더 지지 블록(44)에 고정되고 'I'블록(46)은 도시된 방향을 따라 'I'블록(46)에 단일 자유도를 제공하기 위해 'I'블록(46)의 레그에 연결된 제3 절곡 수단(48)을 통해 쐐기 블록(49)에 연결된다. 제3 절곡 수단(48)은 각각 쐐기 블록의 각각의 측면과 'I'블록(46)의 각각의 레그 상에 연결된 한 쌍의 격판 스프링을 포함한다. 격판 스프링은 미국 펜실베니아주 랭커스터 소재의 해밀턴 프리시젼 메탈 인크로부터 입수 가능한 니켈-철 합금으로 제조된다. 'I'블록(46)은 도시된 화살표를 따라 자유로운 전진 및 후진 운동을 가능하게 하도록 시료 홀더 지지 블록(44)의 표면 위에 배치된다. 시료 홀더(50)는 'I'블록(46) 상부에 부착된다. 시료 홀더(50)는 한 쌍의 장착봉 위에 놓인 한 쌍의 시료 홀더 클램프(52)를 갖추고 있다. 각각의 시료 홀더 클램프(52)는 클램핑 나사(54)를 갖추고 있고, 검사 시료(56)는 클램핑 나사(54)에 의해 검사 시료(56) 주위로 홀더 클램프(52)를 조임으로써 고정될 수 있다.
장치(1)는 검사 시료(56)의 표면을 가로지를 때 인덴터(32)의 선단에 의한 검사 시료의 스크래칭 중에 검사 시료(56)에 의해 얻게 된 접선력을 측정하기 위한 제3 감지 수단(51)을 더 포함한다. 제3 감지 수단(51)의 제3 고정 요소는 시료 홀더 지지 블록(44) 상에 장착되고 제3 감지 수단(51)의 제3 가동 요소는 'I'블록(46)의 측면 상에 장착되어, 인덴터(32)가 검사 시료(56)의 표면을 스크래칭할 때, 제3 감지 수단(51)의 제3 고정 요소와 제3 가동 요소간의 간극은 검사 시료(56)에 의해 얻게된 접선 방향 힘에 따라 가변된다. 그로부터 기인한 아날로그 출력은 그후 입력 및 출력 신호를 조정하기 위한 수단(12A)으로 반송된다. 제3 감지 수단(51)은 일예로 피식 인스트루먼트(PI) 게엠베하의 자회사인 미국 매사추세츠주 아우번 소재의 폴리텍 PI 인크를 통해 입수 가능한 모델 D-050-00 용량 센서와 같은 제1 감지 수단(34) 또는 제2 감지 수단(36)과 동일할 수 있다.
제1 절곡 수단(22), 제2 절곡 수단(30) 및 제3 절곡 수단(51)에서의 격판 스프링의 크기와 통전 수단(16)의 동력에 따라, 검사 장치(1)는 다양한 검사 용도에 적절한 다양한 검사 성능 및 해상도를 갖는 장치(1)를 제공하도록 수정될 수 있다. 장치(1)는 그 긁힘 저항을 측정하기 위한 1 내지 1000미크론 범위의 두께를 갖는 코팅 또는 막 상에 미세-스크래치를 형성할 수 있다. 그러한 검사 수행에 있어서, 검사 시료(56)는 시료 홀더(50)에 고정된다. 검사 시료(56)는 그후 기포 수평면을 이용하여 초기에 평탄화되고 검사 시료(56)의 표면을 스캐닝하여 검사 시료(56)의 노출면을 실제 평탄화하도록 단일축 경사 플랫폼을 갖추는 것이 바람직하다. 조절 가능한 아암(5)을 이용함으로써 인덴터(56)는 검사 시료(56)에 근접 배치되고 비디오 시스템(114)을 이용함으로써 인덴터(32)의 선단은 검사 시료(56)의 노출면의 5미크론 내로 근접하게 되고, 인덴터 선단과 그 반사가 서로 실제 접촉할 때 발생한다. 최종 조정은 일반적으로 통전 수단(16)에 의해 제공되는 이동을 이용함으로써 이루어지는데, 통전이 되면 통전 수단은 가동 브래킷(20)을 밀어서, 인덴터(32)를 갖는 인덴터 홀더(28)를 밀어 검사 시료(56)의 노출면과 접촉시킨다. 이러한 접촉이 일어날 때, 제2 감지 수단(36)은 검사 시료(56)의 표면에 가해진 수직 방향의 힘을 제공한다. 수직 방향의 힘은 검사 시료(56)의 하방에 놓인 표면의 임의의 심각한 손상을 생성하기에 불충분한 일정한 수직 방향의 힘으로 조절된다. 일반적으로, 그러한 수직 방향의 힘은 수지 코팅의 경우에 약 20 마이크로-뉴톤(μN)이다.
삭제
우선, 스크래칭될 검사 시료(56)의 표면은 설정 거리, 통상 3mm만큼 스테이징 수단(11)에 동력을 공급함으로써 마련된 설정 속도로 표면 위의 설정 방향으로 인덴터(32)의 선단을 스캐닝함으로써, 그리고 표면 손상 없이 그 외형을 결정하기에 충분한 프로파일 평면에서 인덴터(32)의 선단이 검사 시료(56)의 표면과 접촉하는 수직력, 즉 20 마이크로-뉴톤(μN)의 수직력을 설정함으로써 프로파일링 된다. 수직력은 스테이징 수단(11)과 컴퓨터 수단(10)에 의해 마련된 폐쇄 루우프 제어 시스템으로부터의 연속 피드백을 이용함으로써 표면 프로파일 중에 프로파일 수평면에서 유지된다. 합성 데이터는 컴퓨터 수단(10)의 메모리 수단 내의 사전-스크래치(pre-scratch) 프로파일 데이터로서 저장된다.
그 후, 램프 스크래치는 저장된 사전-스크래치 프로파일 데이터를 참조하여 동일한 설정 거리에 거쳐 동일 설정 방향으로 스테이징 수단(11)에 제공된 속도로 검사 시료(56)의 표면을 횡단시키면서, 설정 비율로 인덴터(32)의 선단을 검사 시료(56)의 표면 내로 구동함으로써 수행된다. 따라서, 검사 시료(56)의 표면의 램프 스크래칭 중에 사전-스크래치 프로파일 데이터를 이용하여, 검사 시료(56)의 표면 변동, 즉 언덕 및 계곡에 의해 제공될 수 있는 임의의 오차가 제거된다. 그 결과, 인덴터의 팁은 검사 시료(56)의 표면 변동에 의해 영향을 받지 않는 소정 깊이의 스크래치를 생성한다. 합성 신호는 컴퓨터 수단(10)의 메모리 수단 내의 선단-변위 프로파일 데이터로서 저장된다. 일반적으로, 램프 스크래치 중에, 검사 시료(56)의 표면(10)에 가해진 수직력은 0에서 시작된다. 그후 5초 지연된 후에, 검사 시료(56)가 지속적으로 이동하는 동안, 수직력은 정해진 최대 한도까지 초당 0.02밀리-뉴톤의 비율로 안정적으로 증가된다. 필요하다면, 그 비율은 단계적으로 증가되거나 일정하게 유지될 수 있다.
최종적으로, 스크래치의 표면은 표면의 사전-스크래치 프로파일 중에 이루어진 동일 설정 방향으로 동일 프로파일 수준의 수직력, 즉 20μN의 수직력으로 동일 설정 거리만큼 스테이징 수단(11)에 동력을 공급함으로써 마련된 설정 속도에서 인덴터(32)의 선단과 함께 스캐닝함으로써 프로파일링 된다. 수직력은 스테이징 수단(11)과 컴퓨터 수단(10)에 의해 마련된 폐쇄 루우프 제어 시스템으로부터의 연속 피드백을 이용함으로써 스크래치의 프로파일 중에 프로파일 수평면에서 유지된다. 합성 신호는 컴퓨터 수단(10)의 메모리 수단 내의 사후-스크래치(post-scratch) 프로파일 데이터로서 저장된다. 사전-스크래치, 선단-변위 및 사후-스크래치 프로파일 데이터는 처리 가능한 데이터로 처리되고, 그후 검사 시료(56)의 긁힘 저항을 결정하기 위해 디스플레이 수단(12) 상에 시각적 또는 그래픽 형태로 표시될 수 있다.
또한, 선단이 검사 시료(56) 내로 구동될 때 검사 시료(56)에 가해진 수직력은 수직력 프로파일 데이터로서 측정 및 저장된다. 검사 시료(56)의 스크래칭 중에 검사 시료(56)에 가해진 접선력은 또한 접선력 프로파일 데이터로서 측정 및 저장된다. 수직 및 접선력 프로파일 데이터는 처리 가능한 데이터로 통합된다.
본 발명의 방법 및 장치(1)를 이용하여 테스트된 검사 시료(56)는 다양한 코팅을 포함한다. 도9는 블랙 베이스코트(basecoat) 위에 도포된 스티렌네이티드-아크릴/멜라민 합성물로부터 제조된 30㎛ 이하의 두께를 갖는 상부 투명 코팅 상에서 얻어진 미세-스크래치 실험 결과를 도시한다. 1㎛를 갖는 다이아몬드 선단을 갖는 인덴터(32)가 이용된다.
도10과 도11은 2 개의 상이한 투명 코팅 합성물을 이용하여 얻어진 미세-스크래치 실험 결과를 도시한다.
도9, 도10 및 도11의 그래프에서의 트레이스(A)는 검사 시료(56)의 손상되지 않은 면의 사전-스크래치 프로파일을 나타내고, 트레이스(D)는 선단이 설정 거리에 걸쳐 검사 시료(56) 내로 관통할 때 인덴터(32)의 선단의 선단-변위 프로파일을 나타내고, 트레이스(B)는 스크래치의 사후-스크래치 프로파일을 나타낸다. 트레이스(D) 및 트레이스(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 코팅은 표면 스크래칭 후에 현저히 회복된다. 트레이스(E, D)는 실험 중에 검사 시료(56)에 가해진 수직력 및 접선력의 프로파일이다. 코팅 손상은 트레이스(A)의 사전-스크래치 프로파일 깊이를 트레이스(B)의 사후-스크래치 프로파일 깊이로부터 공제함으로써 얻어진다.
스크래치의 초기 영역에서, 트레이스(A, B)는 중첩되고, 코팅 변형이 전체적으로 복구되고, 즉 변형이 탄성인 것을 나타낸다. 하중이 증가될 때 2 개의 트레이스는 발산을 개시하며, 점성-소성 변형의 개시를 의미하며, 도1에서 확대된 크기로 볼 수 있다. 수직력이 증가될 때 변형량은 원활하게 증가된다. 도9의 약 4.1mm의 거리(3mN의 수직력)와 도10의 약 2.15mm의 거리(1.8mN의 수직력)에서, 트레이스(B)의 특성은 갑작스런 변화를 겪게 된다. 트레이스(D) 프로파일에 의해 도시된 접선력과 트레이스(C)에 의해 도시된 선단-변위 프로파일은 신속히 변동하기 시작하고 파쇄가 일어났음을 나타내며, 도2에서 확대된 크기로 볼 수 있다. 수직 하중이 더 증가될 때, 주파수와 파열 크기 모두가 증가되고 결국 파편이 발생된다. 도9 및 도10을 비교함으로써, 도11에 나타난 코팅의 검사 데이터는 미세-스크래치가 생성될 때 파쇄 상태가 매우 신속히 발생되기 때문에 도11에 나타낸 코팅이 더 적은 긁힘 저항을 갖게 됨을 나타낸다. 또한, 코팅이 탄성 또는 점성-소성 대역 내에 머무르게 시간이 길어지면 질수록 그리고 트레이스(A)와 트레이스(B)가 더 근접되면 될수록, 코팅의 긁힘 저항은 더 양호해진다.
또한, 본 발명은 설정 속도와 설정 수직력으로 인덴터(32)를 균일 설정 깊이로 관통시킴으로써 다양한 표면의 긁힘 저항을 비교하여, 다양한 표면상에 생성된 미세-스크래치를 비교하는 데 이용될 수 있다. 다르게는, 본 발명의 장치는 예컨대, 검사 시료의 표면을 프로파일링하여 코팅 또는 막의 표면 거칠기와 막 또는 코팅의 경도를 결정하거나, 또는 막의 전체 두께를 인덴터 팁으로 관통시켜 코팅 또는 막의 두께의 균일함을 측정하는 데 이용될 수 있다.
본 발명은 자동차, 유지 보수, 목재, 플라스틱 또는 종이 코팅에 사용되는 투명 및 착색 코팅과, 아이글래스(안경) 렌즈에 도포되는 내마모 코팅과, 카메라 및 쌍안경 렌즈에 도포되는 반사 방지 및 글래어 방지(antiglare) 코팅과, 금속 기판 상의 전기 도금, 크롬 및 티타늄 이산화물(TIN)과 같은 다양한 금속 코팅과, 금속 기판에 도포된 무전해 니켈, 동, 은, 및 금 코팅과 같은 다양한 형태의 코팅의 긁힘 저항을 측정하는데 적절하다.

Claims (23)

  1. 검사 시료(56)의 긁힘 저항을 측정하기 위한 장치(1)이며,
    내부에 배치된 인덴터(32)를 구비한 인덴터 구동용 수단(7)과, 검사 시료의 표면을 향하는 상기 인덴터의 이동과 검사 시료의 표면으로부터 멀어지는 상기 인덴터의 이동을 감지하기 위한 수단(9)을 포함하는, 상기 장치(1)의 기둥(4)에 장착되는 인덴터 안내용 수단(6)과,
    검사 시료(56)의 표면이 상기 인덴터(32)에 수직이 되도록 검사 시료(56)를 고정시키는 홀더 수단(13)과, 상기 인덴터(32)의 선단이 상기 검사 시료(56) 내로 동시에 구동될 때 스크래치가 막 또는 코팅의 표면상에 형성되도록 상기 인덴터에 접선 방향으로 상기 검사 시료를 횡단시키기 위한 스테이징 수단(11)을 포함하는, 상기 장치의 기부(2) 상에 배치되어 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)은 인덴터에 의한 검사 시료의 스크래칭 중 검사 시료에 가해진 접선력(51)을 측정하기 위한 제3 감지 수단을 더 포함하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소프트웨어 프로그램에 따라 상기 인덴터(32) 및 검사 시료(56)의 운동을 제어하도록 상기 인덴터 안내용 수단(6) 및 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)으로의 입력 신호와 상기 인덴터 안내용 수단(6) 및 검사 시료를 유도하기 위한 수단(8)으로부터의 출력 신호를 조정하기 위한 수단(12A)과,
    검사 시료의 표면의 스크래칭에 기인한 처리 가능한 데이터를 생성하기 위한 수단과,
    상기 처리 가능한 데이터를 저장하기 위한 수단과,
    상기 처리 가능한 데이터를 시각적 또는 그래픽 형태로 표시하기 위한 수단을 포함하는 컴퓨터 수단(10)을 더 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 처리 가능한 데이터는 검사 시료의 표면이 선단에 의해 스크래치 되기 전 선단이 검사 시료의 표면을 따라 횡단될 때 발생하는 사전-스크래치 프로파일 데이터와,
    상기 선단이 검사 시료 내로 구동될 때 발생하는 선단-변위 프로파일 데이터와,
    상기 선단이 스크래치를 따라 횡단될 때 발생하는 사후-스크래치 프로파일 데이터와,
    상기 선단이 검사 시료 내로 구동될 때 발생하는 수직력 프로파일 데이터를 포함하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 처리 가능한 데이터는 검사 시료의 스크래칭 중 발생하는 접선력 프로파일 데이터를 더 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 인덴터 구동용 수단은 기둥(4)의 아암(5)에 부착된 고정 브래킷(14)과,
    가동 브래킷(20)에 단일 자유도를 제공하는 제1 절곡 수단(22)을 통해 상기 고정 브래킷(14)에 탄력적으로 연결된 가동 브래킷(20)에 운동을 제공하도록 고정 브래킷(14)에 부착된 통전 수단(16)과,
    상기 통전 수단(16)이 통전될 때 내부에 배치된 인덴터(32)를 구비한 인덴터 홀더(28)와 가동 브래킷(20)이 검사 시료(56)의 표면에 수직인 방향으로만 이동하도록 인덴터 홀더(28)에 단일 자유도를 제공하는 제2 절곡 수단(30)을 통해 상기 가동 브래킷에 탄력적으로 연결된 인덴터 홀더(28)를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 통전 수단(16)은 저전압 압전 중계기를 포함하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 제1 및 제2 절곡 수단(22, 30)은 각각 한 쌍의 격판 스프링을 포함하는 장치.
  9. 제6항에 있어서, 제1 절곡 수단(22)은 가동 및 고정 브래킷(20, 14)의 양 단부에 연결된 한 쌍의 격판 스프링을 포함하는 장치.
  10. 제6항에 있어서, 제2 절곡 수단(30)은 인덴터 홀더(28) 및 가동 브래킷(20)의 양 단부에 연결된 한 쌍의 격판 스프링을 포함하는 장치.
  11. 제6항에 있어서, 제1 절곡 수단(22)은 각 쌍의 격판 스프링이 서로 120°이격되어 있도록 가동 및 고정 브래킷(20, 14) 상의 3 개의 위치에서 방사상 연결된 3쌍의 격판 스프링을 포함하는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 인덴터(32)의 이동을 감지하기 위한 수단(9)은 검사 시료(56) 내로의 인덴터(32)의 관통을 측정하기 위한 제1 감지 수단(34)과, 인덴터(32)가 상기 검사 시료(56) 내로 관통할 때 상기 검사 시료에 가해진 수직력을 측정하기 위한 제2 감지 수단(34)을 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1 감지 수단(34)은 고정 브래킷(14)에 부착된 지주(38) 상에 장착된 제1 고정 감지 요소와 인덴터 홀더(28)에 부착된 제2 가동 감지 요소를 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 제1 고정 감지 요소와 제1 가동 감지 요소는 한 쌍의 용량 센서를 형성하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 제2 감지 수단(36)은 가동 브래킷(20)에 부착된 제2 고정 감지 요소와 인덴터 홀더(28)에 부착된 제2 가동 감지 요소를 포함하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 제2 고정 감지 요소와 제2 가동 감지 요소는 한 쌍의 용량 센서를 형성하는 장치.
  17. 제1항에 있어서, 인덴터(32)의 선단은 다이아몬드, 강옥, 황옥 또는 수정인 장치.
  18. 제1항에 있어서, 코팅은 자동차 본체, 규정 유리, 렌즈, 목재 기판, 플라스틱 기판 또는 종이 기판 위에 도포된 투명 코팅인 장치.
  19. 검사 시료(56)의 긁힘 저항을 측정하는 방법이며,
    장치(1)의 스테이징 수단(11) 내에 검사 시료(56)를 고정하는 단계와,
    인덴터(32)의 선단이 검사 시료(56)의 표면과 접촉하도록 인덴터(32)를 검사 시료(56)의 노출면에 수직으로 배치하는 단계와,
    스크래치를 생성하도록 검사 시료(56)의 표면을 스크래칭하기 위해 설정 방향 및 설정 속도로 상기 검사 시료(56)를 인덴터(32)에 접하는 방향으로 동시에 횡단시키면서, 설정 비율로 상기 인덴터(32)의 선단을 상기 검사 시료(56)의 표면 내로 구동하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 검사 시료(56)의 스크래칭에 반응하여 신호를 생성하는 단계와, 상기 신호를 처리 가능한 데이터로 변환하는 단계와, 상기 처리 가능한 데이터를 시각적 또는 그래픽 형태로 표시하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 검사 시료의 긁힘 저항을 측정하는 방법이며,
    장치(1)의 스테이징 수단(11) 내에 검사 시료(56)를 고정하는 단계와,
    인덴터(32)의 선단이 검사 시료(56)의 표면과 접촉하도록 인덴터(32)를 검사 시료(56)의 노출면에 수직으로 배치하는 단계와,
    상기 인덴터(32)에 대한 접선 방향으로 상기 검사 시료(56)에 대해 선단을 설정 방향으로 횡단시킴으로써 설정 거리만큼 상기 검사 시료(56)의 표면을 프로파일링하는 단계와, 그에 기인한 사전-스크래치 프로파일 데이터를 저장하는 단계와,
    검사 시료(56)의 표면상에 스크래치를 생성하도록 상기 사전-스크래치 프로파일 데이터를 참조하여 얻어진 설정 거리만큼 설정 방향 및 설정 속도로 상기 검사 시료(56)를 인덴터(32)에 대한 접선 방향으로 동시에 횡단시키면서 상기 인덴터(32)의 선단을 설정 비율로 상기 검사 시료(56)의 표면 내로 구동하는 단계와, 그에 기인한 선단-변위 프로파일 데이터를 저장하는 단계와,
    상기 스크래치에 대해 선단을 설정 거리만큼 설정 방향 및 상기 인덴터(32)에 접선 방향으로 횡단시킴으로써 상기 검사 시료(56)의 표면상에 스크래치를 프로파일링하는 단계와, 그에 기인한 사후-스크래치 프로파일 데이터를 저장하는 단계와,
    사전-스크래치, 선단-변위 및 사후-스크래치 프로파일 데이터를 처리 가능한 데이터로 처리하는 단계와,
    상기 처리 가능한 데이터를 시각적 또는 그래픽 형태로 표시하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 표면을 프로파일링하는 단계와 표면상에 스크래치를 프로파일링하는 단계는 표면 또는 스크래치를 변경하지 않고 그 외형을 결정하기에 충분한 프로파일 수준으로 선단이 표면 또는 스크래치와 접촉하는 수직력을 설정하는 단계와,
    폐쇄 루우프 제어 시스템으로부터의 연속적인 피드백을 이용하여 표면상의 스크래치를 프로파일링하는 단계와 표면을 프로파일링하는 단계 중 수직력을 상기 프로파일 수준으로 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 선단이 검사 시료(56) 내로 구동될 때 검사 시료(56)에 가해진 수직력을 측정하는 단계와, 그에 기인한 수직력 프로파일 데이터를 저장하는 단계와,
    검사 시료(56)의 스크래칭 중에 검사 시료(56)에 가해진 접선력을 측정하는 단계와, 그에 기인한 접선력 프로파일 데이터를 저장하는 단계와,
    상기 수직력과 접선력을 처리 가능한 데이터 내에서 통합하는 단계를 더 포함하는 방법.
KR1020007010063A 1998-03-11 1999-03-10 막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법 KR100579034B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7751898P 1998-03-11 1998-03-11
US60/077,518 1998-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010041792A KR20010041792A (ko) 2001-05-25
KR100579034B1 true KR100579034B1 (ko) 2006-05-12

Family

ID=22138545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007010063A KR100579034B1 (ko) 1998-03-11 1999-03-10 막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6520004B1 (ko)
EP (1) EP1092142B1 (ko)
JP (1) JP4233756B2 (ko)
KR (1) KR100579034B1 (ko)
CN (1) CN1143128C (ko)
AU (1) AU750769B2 (ko)
BR (1) BR9907979A (ko)
CA (1) CA2321797A1 (ko)
DE (1) DE69917780T2 (ko)
WO (1) WO1999046576A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101100563B1 (ko) * 2009-08-27 2011-12-29 현대제철 주식회사 도막 찰상깊이 제어장치

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1103305A1 (en) * 1999-11-26 2001-05-30 F.Hoffmann-La Roche Ag Macroactuator coupling system contained in a pipetting module
WO2003087778A1 (en) * 2002-04-10 2003-10-23 Mts Systems Corporation Method and apparatus for determining properties of a test material by scratch testing
DE10249767B4 (de) * 2002-10-24 2006-11-23 Asmec Advanced Surface Mechanics Gmbh Probentisch für die Messung lateraler Kräfte und Verschiebungen
US20050081607A1 (en) * 2003-10-17 2005-04-21 Patel Bhalchandra S. Method and apparatus for testing semisolid materials
US6910386B1 (en) 2004-01-20 2005-06-28 The Boeing Company Method for testing flow characteristics of sealing materials
DE102005003830B4 (de) 2005-01-25 2013-02-14 Asmec Advanced Surface Mechanics Gmbh Vorrichtung zur hochgenauen Erzeugung und Messung von Kräften und Verschiebungen
WO2006082585A2 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Sela Semiconductor Engineering Laboratories Ltd. Sample preparation for micro-analysis
US7275423B2 (en) * 2005-02-10 2007-10-02 Toyota Technical Center Usa, Inc. Automatic speed calculation for scratch machine
WO2007016234A2 (en) * 2005-07-29 2007-02-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for producing damage resistant multi-layer coatings on an automotive body or part thereof
US7387015B2 (en) * 2005-09-20 2008-06-17 Conocophillips Company Material strength indexing system
US7395722B2 (en) * 2005-11-21 2008-07-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Mechanical property measurement of thin films by micro plane-strain compression
CN100420933C (zh) * 2005-11-29 2008-09-24 中国乐凯胶片集团公司 一种高温抗划伤检测仪器
FR2895800B1 (fr) * 2006-01-02 2008-04-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de determination de la resistance a la rayure d'un vitrage.
JP5036802B2 (ja) * 2006-03-13 2012-09-26 アサイラム リサーチ コーポレーション ナノ圧子
KR20080061889A (ko) * 2006-12-28 2008-07-03 제일모직주식회사 플라스틱 수지의 내스크래치성 평가 방법
WO2008156515A2 (en) * 2007-04-03 2008-12-24 The Regents Of The University Of California Improved methods and instruments for materials testing
US8434377B2 (en) * 2007-06-29 2013-05-07 U.S. Coatings Ip Co. Llc Method for measuring sandability of coating and the use thereof
EP2065695B1 (fr) * 2007-11-27 2015-07-15 Anton Paar TriTec SA Procédé d'analyse d'un test de rayure
CN101539508B (zh) * 2008-03-19 2010-10-27 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种涂层抗冲击性能测试方法及装置
DE102008015678A1 (de) * 2008-03-25 2009-10-08 Weinhold, Wolfgang Messvorrichtung mit Messtisch
US8186210B2 (en) * 2008-05-23 2012-05-29 Hysitron Incorporated Surface evaluation employing orthogonal force measurement
US8042405B2 (en) * 2008-07-23 2011-10-25 University Of Kentucky Research Foundation Method and apparatus for characterizing microscale formability of thin sheet materials
WO2011066018A1 (en) 2009-11-27 2011-06-03 Hysitron, Inc. Micro electro-mechanical heater
US8631687B2 (en) * 2010-04-19 2014-01-21 Hysitron, Inc. Indenter assembly
US9157845B2 (en) 2010-04-30 2015-10-13 Hysitron Incorporated 2-D MEMS tribometer with comb drives
CN101825542B (zh) * 2010-05-21 2011-11-16 西安交通大学 一种小载荷表面划痕测试装置
JP2012168102A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Institute Of Technology 引掻き試験機および引掻き試験方法
CN102288501B (zh) * 2011-07-25 2013-02-06 吉林大学 精密纳米压痕测试装置
US9476816B2 (en) 2011-11-14 2016-10-25 Hysitron, Inc. Probe tip heating assembly
EP2786116B1 (en) 2011-11-28 2020-07-15 Bruker Nano, Inc. High temperature heating system
CN103175749B (zh) * 2011-12-26 2016-06-22 比亚迪股份有限公司 一种汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法
WO2013158387A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Dow Global Technologies Llc Pendulum-type mar testing device
US9829417B2 (en) 2012-06-13 2017-11-28 Hysitron, Inc. Environmental conditioning assembly for use in mechanical testing at micron or nano-scales
DE102012221600A1 (de) * 2012-11-27 2014-05-28 Aktiebolaget Skf Prüfgerät und Prüfverfahren zum Prüfen einer hartstoffhaltigen reibungserhöhenden Lackschicht
US10303842B2 (en) * 2012-12-10 2019-05-28 Hercules Llc Device for sensorial evaluation of consumer product application feel
CN104062195B (zh) * 2013-03-19 2017-11-10 中国石油天然气股份有限公司 直压式管道涂层耐划伤性能测试仪
US9897523B2 (en) 2015-03-05 2018-02-20 Massachusetts Materials Technologies Llc Contact mechanic tests using stylus alignment to probe material properties
EP3011308B1 (en) * 2013-06-21 2022-05-25 Massachusetts Materials Technologies LLC Scratch testing apparatus and methods of using same
US9933346B2 (en) 2013-06-21 2018-04-03 Massachusetts Materials Technologies Llc Contact mechanic tests using stylus alignment to probe material properties
US10775288B1 (en) 2013-06-21 2020-09-15 Massachusetts Materials Technologies Llc Stylus engagement mechanism for contact mechanics testers
US9207161B2 (en) * 2013-09-04 2015-12-08 St. John's University Film adhesion detection device and method thereof
CN104297147B (zh) * 2014-09-24 2016-08-24 京东方科技集团股份有限公司 基板划伤程度的检测装置及其检测方法、检测系统
CN105223097A (zh) * 2015-09-30 2016-01-06 芜湖市万华塑料制品有限公司 空调塑料件的刮擦实验装置
DE102016100708A1 (de) 2016-01-18 2017-07-20 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Messvorrichtung zur Erfassung von Messsignalen während eine Eindringbewegung eines Eindringkörpers
DE102016100707A1 (de) 2016-01-18 2017-07-20 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Messvorrichtung, Messanordnung und Verfahren zur Ermittlung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche eines Prüfkörpers
CN105699177B (zh) * 2016-03-28 2018-12-25 西南交通大学 一种带有二向力测量功能的刮擦试验仪刮头
US10677698B2 (en) 2016-06-15 2020-06-09 United States Gypsum Company System and method for manufacturing cementitious boards with on-line slurry set measurement
EP3267176A1 (en) 2016-07-08 2018-01-10 Anton Paar TriTec SA Methods for surface evaluation
EP3267177A1 (en) 2016-07-08 2018-01-10 Anton Paar TriTec SA Method for automated surface evaluation
DE102016123010A1 (de) 2016-11-29 2018-05-30 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Messvorrichtung, Messanordnung und Verfahren zur Ermittlung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche eines Prüfkörpers
DE102017107270A1 (de) 2017-04-05 2018-10-11 Asmec Advanced Surface Mechanics Gmbh Verfahren zur Analyse von Oberflächenmessungen
CN107247007A (zh) * 2017-06-12 2017-10-13 东旭科技集团有限公司 玻璃基板耐划痕检测方法和玻璃基板耐划痕检测装置
CN109556979B (zh) * 2017-09-25 2023-05-12 上海宝钢工业技术服务有限公司 彩涂板铅笔硬度检测仪及检测方法
DE102017220946A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Graviervorrichtung und Verfahren zur Erzeugung und Messung von Spannungsrisskorrosion an einem flächigen beschichteten Prüfkörper
DE102017222198B4 (de) * 2017-12-07 2020-01-02 Infineon Technologies Ag System und verfahren zur untersuchung von halbleitersubstraten
DE102018202868A1 (de) * 2018-02-26 2019-08-29 Krones Ag Verfahren und Vorrichtung zur Justage eines Transportfahrzeugs für eine Behälterbehandlungsanlage
CN108572107A (zh) * 2018-04-19 2018-09-25 深圳南科二维复材科技有限公司 一种表面耐刮擦性能的测试方法
CN114829947A (zh) * 2019-05-30 2022-07-29 触控解决方案股份有限公司 用于连续模式力测试的系统和方法
CN110455654B (zh) * 2019-08-30 2022-06-07 彩虹显示器件股份有限公司 一种电子玻璃表面抗划伤性的测试装置和方法
CN110895230A (zh) * 2019-12-20 2020-03-20 芜湖舍达激光科技有限公司 一种铜板激光熔覆用涂层检测工装
CN112098462B (zh) * 2020-10-20 2022-07-12 贵州电网有限责任公司 一种漆层厚度红外热成像检测装置及检测方法
DE102020134454A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Eindringkörperaufnahme für eine Messvorrichtung sowie Messvorrichtung zur Erfassung von Signalen
DE202021100529U1 (de) 2021-02-03 2022-05-04 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Auswechselbares Komponentenmodul für eine Messvorrichtung
CN113109195A (zh) * 2021-04-16 2021-07-13 清远南玻节能新材料有限公司 板材抗划伤性能的测试方法
CN113017856B (zh) * 2021-05-28 2021-10-15 南京航空航天大学 一种可任意角度测量硬度的触觉传感器及硬度检测方法
DE102021118556A1 (de) 2021-07-19 2023-01-19 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Verfahren und Messvorrichtung zur Erfassung von Messsignalen
DE102021131371A1 (de) 2021-11-30 2023-06-01 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Abtastvorrichtung sowie Messvorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in einen Prüfkörper

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2564519A (en) * 1944-03-08 1951-08-14 Bergsman Enar Borje Micro-hardness tester
US2713259A (en) * 1949-12-21 1955-07-19 Grodzinski Paul Apparatus for testing the hardness of materials
CH525486A (de) * 1971-06-14 1972-07-15 Lonza Ag Ritzhärteprüfer
GB2146129A (en) * 1983-08-09 1985-04-11 Furniture Ind Res Ass A scratch hardness tester
JPS6232340A (ja) * 1985-08-05 1987-02-12 Akashi Seisakusho Co Ltd 硬度計の負荷装置
JPS62245131A (ja) * 1986-04-17 1987-10-26 Nec Corp ひつかき試験機
JPH0640066B2 (ja) * 1987-07-27 1994-05-25 日本電気株式会社 密着力測定装置
JPS6443742A (en) * 1987-08-10 1989-02-16 Nec Corp Fine scratch hardness measuring machine
US4848141A (en) * 1988-04-06 1989-07-18 Oliver Warren C Method for continuous determination of the elastic stiffness of contact between two bodies
JPH0621849B2 (ja) * 1989-02-13 1994-03-23 工業技術院長 材料試験機用の導電性圧子
US5260141A (en) * 1991-11-29 1993-11-09 Regents Of The University Of Minnesota Diamond coated products
DE4232982C2 (de) * 1992-10-01 1994-08-25 Weinhold Wolfgang P M Sc Dipl Verfahren zur Bestimmung der Verformbarkeit der Oberfläche eines Meßgegenstandes
US5359879A (en) * 1992-11-04 1994-11-01 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Scanning micro-sclerometer
US5661235A (en) * 1993-10-01 1997-08-26 Hysitron Incorporated Multi-dimensional capacitive transducer
EP0731908A1 (en) * 1994-09-30 1996-09-18 Renishaw plc Methods and apparatus for indentation, scratch or tribological testing
US5517860A (en) 1995-02-03 1996-05-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Film testing
US5546797A (en) * 1995-04-11 1996-08-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Constant-depth scratch test for the quantification of interfacial shear strength at film-substrate interfaces
DE19618000C1 (de) * 1996-05-04 1997-08-07 Basf Lacke & Farben Vorrichtung zur Prüfung von Beschichtungsoberflächen
JPH10207099A (ja) * 1997-01-17 1998-08-07 Fuji Electric Co Ltd 電子写真用有機感光体およびその耐久性判別方法
US5866807A (en) * 1997-02-04 1999-02-02 Digital Instruments Method and apparatus for measuring mechanical properties on a small scale
US6000284A (en) * 1997-04-02 1999-12-14 Board Of Trustees Operating Michigan State University Method and apparatus for determining and quantifying resistance to scuff damage of a film adhered on a panel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101100563B1 (ko) * 2009-08-27 2011-12-29 현대제철 주식회사 도막 찰상깊이 제어장치

Also Published As

Publication number Publication date
DE69917780T2 (de) 2005-06-16
KR20010041792A (ko) 2001-05-25
EP1092142B1 (en) 2004-06-02
DE69917780D1 (de) 2004-07-08
CN1292870A (zh) 2001-04-25
AU750769B2 (en) 2002-07-25
EP1092142A1 (en) 2001-04-18
BR9907979A (pt) 2000-10-17
JP4233756B2 (ja) 2009-03-04
US6520004B1 (en) 2003-02-18
CN1143128C (zh) 2004-03-24
JP2002506221A (ja) 2002-02-26
WO1999046576A1 (en) 1999-09-16
CA2321797A1 (en) 1999-09-16
AU3075799A (en) 1999-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100579034B1 (ko) 막 또는 코팅의 긁힘 저항을 측정하는 검사 장치 및 방법
Bhushan Depth-sensing nanoindentation measurement techniques and applications
US6945097B2 (en) Characteristic strain and fracture resistance for scratch independently of indenter geometry
Li et al. A review of nanoindentation continuous stiffness measurement technique and its applications
Briscoe et al. Nano-indentation of polymeric surfaces
Nohava et al. Novel ultra nanoindentation method with extremely low thermal drift: Principle and experimental results
WO1997039333A2 (en) Depth sensing indentation and methodology for mechanical property measurements
Nukaga et al. Nanorheological analysis of polymer surfaces by atomic force microscopy
Wang et al. Principle and methods of nanoindentation test
CN114739842A (zh) 一种基于原子力显微镜的微塑料力学性能测量方法
Huang et al. Mechanical characterization of thin film materials with nanoindentation measurements and FE analysis
Bhushan et al. In-situ nanoindentation hardness apparatus for mechanical characterization of extremely thin films
JPS62245131A (ja) ひつかき試験機
VanLandingham et al. Measurement approaches to develop a fundamental understanding of scratch and mar resistance
Randall et al. Nanoscratch tester for thin film mechanical properties characterization
RU2510009C1 (ru) Устройство для измерения параметров рельефа поверхности и механических свойств материалов
WO2022007985A1 (en) Adapter of sample holder for evaluation of mechanical durability of thin films and method for evaluation of quality of mechanical durability of thin films via this adapter
MXPA00008237A (en) Test apparatus and method of measuring mar resistance of film or coating
Bhushan Nanomechanical characterization of solid surfaces and thin films
Liu et al. Frictional forces between a diamond stylus and specimens at low load
Achanta et al. Investigation of friction in the meso normal force range on DLC and TiN coatings
Hoeppner et al. A new technique for viewing deformation zones at crack tips: Image-distortion technique is used to determine surface-deformation zones on a precracked specimen undergoing a fracture test
Mayr Development of Compact, Long-Range Atomic Force Microscope for In-Line Measurements
Ahmed et al. Microtribology of silicon, oxide, and carbide surfaces
Tanikella Controlled microcutting tests on glassy materials and single crystal silicon

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130419

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140619

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150506

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160425

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180521

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term