钢化玻璃手机膜中耐磨性检测方案(纳米压痕仪)

Rtec.instrumentsAPPLICATION NOTEE SSMT-5000 APPLICATION NOTE SMT-5000 0 0 *eaooooo o.ooop。 9698 .. 钢化玻璃手机膜耐磨性能测试 .oo 导言 手机屏幕保护膜与智能手机一样无处不在，通常由钢化玻璃和聚合物衬底组成。每当寻找一款手机膜时，总是会想：哪一种会更好呢? 所有产品声称具有相同的硬度和耐磨性能，但是抗磨损性能是否真的相似? 造成划痕或磨损的主要原因是金属物体，如钥匙，或者灰尘，包括沙粒(石英)。这些物质对手机保护膜的损害最大。 测试问题 手机屏幕保护膜(接下来简称为屏保)可以在有灰尘的情况下被滑动多次，也可以与损坏或磨损手机屏幕的物体一起存放。 屏保通常作为保护智能手机的“牺牲层”，其使用寿命要求也较高。由于市面上的这些产品声称具有相似的抗磨性，本报告旨在测试不同品牌的产品，以评估其耐磨性能是否与声称的性能一致。 为了模拟屏保所受的损伤，本测试主要关注两个因素：沙粒和钥匙。用半径从10到100微米的微凸体来表示沙粒。本试验使用具有3个不同齿半径的钥匙，并用共聚焦显微镜对齿进行测量。 测试方法 表面表征 第一步是选取合适半径划痕头来等效钥匙表面。通过使用Rtec Instruments的三维轮廓仪对钥匙的3个不同齿进行成像，并测量齿边缘的半径(图2)。 图2：钥匙齿的轮廓 磨损测量： 为了模拟不同表面与屏保的接触，使用不同半径的金刚石划痕头沿着样品表面反复划动，形成的磨痕符合ASTM G133。恒定的法向力通过划痕头尖端施加到表面，来模拟屏保表面所受的力。 可以在固定的时间间隔内对整个磨痕成像，得到磨损量随时间变化的趋势。当观测到磨痕中出现材料剥落时，试验终止。磨痕过程中可记录多个信号，帮助研究人员分析材料失效的形式。 测试条件 使用三维轮廓仪共聚焦50X镜头对钥匙齿扫描成像，进一步分析并决定划痕试验中使用的划痕头半径。 使用SMT-5000在三种不同的钢化玻璃屏保上进行简单线性往复磨损试验，产生生痕(图3)。使用两种不同尺寸的金刚石划痕头分别来模拟沙粒(半径为20微米)和钥匙(半径为100微米)。 通过划痕头尖端施加的法向载荷模拟真实工况下屏保所受的力。 每300次循环试验后，对整个磨痕进行共焦成像。最后，在1500次循环试验后，测量并比较不同样品的磨损量。 测试参数见表1： 表1：测试条件 图3：金刚石尖端作用在屏保上 划痕头半径选择： 对钥匙三个齿进行成像，包括角度和半径。如图4所示，在齿横截面的两个垂直方向上进行分析。 图4：钥匙齿的三维图像及横截面轮廓上的半径测量 通过计算，钥匙齿平均半径值为102.7微米，因此可以使用半径为100微米的金刚石划痕头进行测试。 .8 .. 0 . 0 .. .. 001 . .. oo 心 线性往复试验往往会经历三个磨损阶段。第一阶段是经过前几百个循环测试后，在材料中形成凹槽。第二个阶段是在磨痕或磨痕的末端出现赫兹裂纹。最后阶段，裂纹延伸，材料产生剥离，完全失效。 图5：300个测试循环后的样品磨痕 第一个阶段是表面的磨粒磨损。试验后，每个样品产生凹槽，但不同样品深度不同。为了比较材料磨损情况，计算每个样品经过1500次循环后的磨损体积，见表2. 表2：样品的磨损量 图6：磨痕磨损 ... . 经过1000次循环后，可以在共焦和亮场图像下观察到磨痕中产生了裂纹。暗场图像也证实了裂纹的存在，如图7所示。 图7：试样B的裂纹 (共焦图像在上方，亮视场在下方) 随着裂纹的出现，一些玻璃磨粒进入磨痕，加速了失效进程。虽然在实际使用中裂纹的出现就意味着应该更换屏保了，但是本测试报告中，磨损实验继续进行，直到材料发生剥离失效，如图8所示。 图8：C试样材料剥离现象 8 0 白 il o0 oo 30 . 7.. .. . . .. .. co 口 记录每个样品产生完全失效所用的测试周期，来量化 结论比较每个产品的耐磨性能。 结果如表3所示。 # of cycles required forcomplete failure 20 um stylus 100um stylus A 3900 4500 B 1800 2100 C 3300 3900 表3：样品完全失效所用测试周期 图9总结了每个样品的磨损量和完全失效的测试周期。 图9：样品的磨损量和失效周期 三种样品的失效形式相似，但磨损量和失效周期有显著差异。 由实验结果可知，相比样品B和样品C，样品A在1500次测试循环后的磨损体积更小，完全失效所用的测试周期更长。所以，样品A的性能优于样品B和样品C。 在报告中， SMT-5000对智能手机的钢化玻璃屏幕进行抗划性能测试。SMT-5000也可以通过遵循ASTMG133或其他相关标准，对钢化玻璃进行摩擦磨损测试，以进一步分析和研究此类材料。 在不同时间间隔采集的图像提供了材料失效过程的信息。通过共焦图像，可以计算体积和面积，简化了分析过程。 尽管这三种不同的屏保声称具有相似的性能，划痕测试可清晰分辨样品耐磨性能和抗断裂性能的差异。 设备 材料表面性能综合测试平台：SMT-5000 如需更多信息，请联系： Rtec-Instruments 025-52356048 info@rtec-instruments.cn www.rtec-instruments.com.cn 8 ... 0 . ii 9. 00 00 00 30 .. .. ： Q .80 . ..3 . .. .. o oo O 0 O SMT-age-/ Page-/ 手机屏幕保护膜与智能手机一样无处不在，通常由钢 化玻璃和聚合物衬底组成。每当寻找一款手机膜时， 总是会想：哪一种会更好呢？ 所有产品声称具有相同的硬度和耐磨性能，但是抗磨 损性能是否真的相似? 造成划痕或磨损的主要原因是金属物体，如钥匙，或 者灰尘，包括沙粒(石英)。这些物质对手机保护膜的 损害最大。 测试问题 手机屏幕保护膜（接下来简称为屏保）可以在有灰尘 的情况下被滑动多次，也可以与损坏或磨损手机屏幕 的物体一起存放。 屏保通常作为保护智能手机的“牺牲层”，其使用寿 命要求也较高。由于市面上的这些产品声称具有相似 的抗磨性，本报告旨在测试不同品牌的产品，以评估 其耐磨性能是否与声称的性能一致。为了模拟屏保所受的损伤，本测试主要关注两个因 素：沙粒和钥匙。用半径从10到100微米的微凸体来 表示沙粒。本试验使用具有3个不同齿半径的钥匙， 并用共聚焦显微镜对齿进行测量。 测试方法 表面表征 第一步是选取合适半径划痕头来等效钥匙表面。通过 使用Rtec Instruments的三维轮廓仪对钥匙的3个不 同齿进行成像，并测量齿边缘的半径(图2)。 磨损测量： 为了模拟不同表面与屏保的接触，使用不同半径的金 刚石划痕头沿着样品表面反复划动，形成的磨痕符合 ASTM G133。恒定的法向力通过划痕头尖端施加到表 面，来模拟屏保表面所受的力。 可以在固定的时间间隔内对整个磨痕成像，得到磨损 量随时间变化的趋势。当观测到磨痕中出现材料剥落 时，试验终止。磨痕过程中可记录多个信号，帮助研 究人员分析材料失效的形式。 测试条件 使用三维轮廓仪共聚焦50X镜头对钥匙齿扫描成像， 进一步分析并决定划痕试验中使用的划痕头半径。 使用SMT-5000在三种不同的钢化玻璃屏保上进行简单 线性往复磨损试验，产生磨痕(图3)。使用两种不同 尺寸的金刚石划痕头分别来模拟沙粒(半径为20微米) 和钥匙(半径为100微米)。 通过划痕头尖端施加的法向载荷模拟真实工况下屏保 所受的力。 每300次循环试验后，对整个磨痕进行共焦成像。最 后，在1500次循环试验后，测量并比较不同样品的磨 损量。 测试结果  划痕头半径选择： 对钥匙三个齿进行成像，包括角度和半径。如图4所 示，在齿横截面的两个垂直方向上进行分析。通过计算，钥匙齿平均半径值为102.7微米，因此可以 使用半径为100微米的金刚石划痕头进行测试。磨损研究： 线性往复试验往往会经历三个磨损阶段。第一阶段是 经过前几百个循环测试后，在材料中形成凹槽。第二 个阶段是在磨痕或磨痕的末端出现赫兹裂纹。最后阶 段，裂纹延伸，材料产生剥离，完全失效。 结论 在报告中，SMT-5000对智能手机的钢化玻璃屏幕进行 抗划性能测试。SMT-5000也可以通过遵循ASTMG133或 其他相关标准，对钢化玻璃进行摩擦磨损测试，以进 一步分析和研究此类材料。 在不同时间间隔采集的图像提供了材料失效过程的信 息。通过共焦图像，可以计算体积和面积，简化了分 析过程。 尽管这三种不同的屏保声称具有相似的性能，划痕测 试可清晰分辨样品耐磨性能和抗断裂性能的差异。