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化学钢化玻璃的抗划性能应用报告

2022/05/09 10:11

阅读:129

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应用领域:
电子/电气
发布时间:
2022/05/09
检测样品:
其他
检测项目:
机械性能
浏览次数:
129
下载次数:
参考标准:
摩擦磨损试验机、划痕仪、三维形貌仪、白光干涉仪、光学轮廓仪

方案摘要:

划痕测试技术用来模拟“特殊条件"下化学钢化玻 璃,如大猩猩®玻璃,所受的的磨损和破坏。划痕过 程中,应力造成的不同失效形式,可以提供玻璃强度 的信息,并可以对这些玻璃样品的生产工艺进行排 序。图像和信号结合是先进的分析玻璃失效行为的 方法。 本报告中提到的SMT-5000也可以研究玻璃样品的耐 磨特性。

产品配置单:

分析仪器

微纳米压痕仪/划痕仪

型号: SMT-5000

产地: 美国

品牌: Rtec

$15万

参考报价

联系电话

三维形貌仪/台阶仪

型号: UP-Dule Mode

产地: 美国

品牌: Rtec

$15万

参考报价

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白光干涉仪

型号: UP-WLI

产地: 美国

品牌: Rtec

$10万

参考报价

联系电话

多功能摩擦磨损试验机/UMT升级版

型号: MFT-5000

产地: 美国

品牌: Rtec

$20万 - 40万

参考报价

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方案详情:

导言 自2008年康宁®大猩猩®玻璃问世以来,一直被用作智 能手机屏幕。 2020年Victus®版本的大猩猩®玻璃的发布显示出,这 类材料的开发仍需持续不断的努力。 研发具有抗划和抗冲击性能并可以保护智能手机的钢 化玻璃是非常重要的。这类玻璃需具备足够的表面强 度、控制缺陷和抗划伤能力。 除消费类电子产品外,化学钢化玻璃还应用于工业、 汽车、航空、建筑和制药等领域。

测试问题 智能手机要求玻璃屏幕能被重复触滑,并且与其他尖 锐物品如钥匙一起存放。 玻璃制造商致力于研究更坚固、更耐划伤的材料来供 智能手机制造商使用。高品质的化学钢化玻璃需要能 够抵抗来自表面接触物或颗粒的划伤。 使用玻璃等脆性材料的挑战在于,必须增加弹性的同 时降低脆性,才能实现其应用中所需的功能。划痕测 试是测量这类产品抗划性能的最好选择,可以带来更 多的信息,从而可以帮助研究人员和质量控制工程师 改进和控制玻璃产品的质量。

测试原理 在涂层待测区域上方,通过拖动已知形状的金刚石划 痕头来产生划痕。当划痕头沿样品表面移动时,施加 在顶端上的法向载荷线性增加,导致接触应力增加, 使接触条件更加恶劣。

图片.png

在测试之后,对整个划痕进行三维形貌扫描,来分析 变形和失效模式。

图片.png

涂层失效时对应的法向力称为临界载荷。通过使用图 像或图像与信号(例如声发射)结合来测量临界载 荷。 在划痕测试过程,可以记录多个信号,从而使研究人 员将关注的材料性能与传感器信号关联起来。

测试条件 使用SMT-5000对三种不同的化学钢化玻璃进行划痕测 试。 本测试报告是模拟沙子或坚硬物体对玻璃屏幕造成的 损伤。恶劣的情况可能是直径为20微米的石英粒对 表面的破坏。因此选择半径为20微米的金刚石划痕头 来进行实验。 测试参数汇总见表1。

图片.png

图片.png

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测试结果  在所有测试中,随着法向载荷的增加,玻璃表面至少 产生一种类型的失效,如划痕任意一侧产生了裂纹。 其中两个样品在出现上述失效模式之后,又产生了另 一种失效形式-材料彻底剥落并完全失效。当法向载 荷增加到2N时,样品A的磨痕深度和摩擦系数如图4所 示。 在这种情况下,玻璃产生了两种类型的失效:

Lc1:划痕两侧出现裂纹

图片.png

 Lc2:玻璃剥离并完全失效

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可以在明场图像上清楚地观察到所有样品的第一种失 效模式(Lc1),如图7所示。在划痕测试后,采集到的 信息记录了整个划痕的高度和明场强度。这些完整的 数据包含了玻璃样品失效模式Lc1和Lc2相关的信息。

图片.png

材料表面性能综合测试平台SMT-5000,带有自动 三维形貌技术,提供了共聚焦和明场成像能力。 1 ASTM C 1624-05 “Standard test method for adhesion strength  and mechanical failure modes of ceramic coatings by quantitative  single point scratch testing." 2  ISO 20502 “Determination of adhesion of ceramic coatings by  scratch testing." 3 Erosion and Sediment Control Management System. Lake  Macquarie, Australia: 9 September 1999

玻璃样品临界载荷总结如图8所示。

图片.png

如图所示,玻璃A和玻璃B产生了对应Lc2的材料剥离 失效模式,但是玻璃C没有产生此类失效,所以性能 最强。所有玻璃样品在划痕两侧产生了对应Lc1的裂 纹失效模式,但是玻璃B的临界载荷高于玻璃A,所以 玻璃B性能比玻璃A强。因此,这三种化学钢化玻璃性 能从低到高排序依次为:A<B<C。

结论 划痕测试技术用来模拟“特殊条件"下化学钢化玻 璃,如大猩猩®玻璃,所受的的磨损和破坏。划痕过 程中,应力造成的不同失效形式,可以提供玻璃强度 的信息,并可以对这些玻璃样品的生产工艺进行排 序。图像和信号结合是先进的分析玻璃失效行为的 方法。 本报告中提到的SMT-5000也可以研究玻璃样品的耐 磨特性。

 设备: 材料表面性能综合测试平台:SMT-5000

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