포지텍터 RTR, 포지텍터 RTR 3D
강철 표면은 보호 코팅을 적용하기 전에 연마 충격이나 전동 공구로 자주 청소됩니다. 결과 표면 프로파일은 작업 또는 계약 사양을 준수하는지 확인하기 위해 정확하게 평가되어야 합니다.
그러나 프로파일 높이(가장 일반적으로 측정되는 매개변수)만이 장기적인 코팅 성능의 좋은 지표입니까?
이 백서는 수많은 프로파일과 풀오프 접착력을 비교한 최근 테스트에 대해 보고합니다. 간단하고 저렴한 필드 장치를 사용하여 1개의 복제 테이프 측정에서 3개의 프로파일 매개변수(프로파일 높이, 피크 밀도 및 현상 표면적)를 얻었습니다. 테스트 표면은 복잡하고 값비싼 3D 현미경으로 재측정되었으며 결과는 복제 테이프 결과와 비교되었습니다.
강철 표면의 연마 블라스트 및 전동 공구 청소는 이전 코팅, 밀링 스케일, 녹 및 오염 물질을 제거합니다. 또한 코팅 접착력을 향상시키기 위해 표면을 거칠게합니다. 결과 표면 프로파일 또는 앵커 패턴은 작업 또는 계약 사양을 준수하고 성공적인 코팅 프로젝트를 보장하기 위해 정확하게 평가해야 하는 복잡한 피크 및 밸리 패턴으로 구성됩니다(그림 1).
이러한 표면의 특성은 장기적인 코팅 성능을 예측한다는 것이 일반적으로 인정됩니다. 블라스팅된 표면의 특성에는 피크 높이, 피크 밀도, 전개 표면적, 각도, 선명도 및 모양이 포함됩니다. 오늘날 일반적으로 피크 높이(H)만 측정됩니다. 이 높이가 충분하지 않으면 페인트가 부착되지 않습니다. 너무 크면 "계곡"을 채우기 위해 더 많은 페인트가 필요하며 높은 봉우리가 페인트를 통해 튀어 나와 부식의 초점이 될 수 있습니다.
초기 특성화 방법은 비교를 위해 폭파 된 표면에 배치 된 시각적 표준으로 구성되었습니다. 오늘날에도 여전히 사용되고 있지만, 이 정성적 솔루션은 현장 또는 실험실용으로 사용되는지 여부에 따라 가격과 복잡성이 다양한 정량 측정 장치로 대체되었습니다. 현재 가장 널리 사용되는 현장 방법은 깊이 마이크로미터 및/또는 복제 테이프를 사용하여 프로파일의 평균 피크 대 밸리 높이를 측정하는 것입니다.
깊이 마이크로미터 표면 프로파일 기기에는 표면에 놓인 평평한 베이스와 표면 프로파일의 계곡으로 떨어지는 스프링 장착 프로브가 있습니다. 평평한 바닥은 가장 높은 봉우리에 놓여 있으므로 각 측정은 가장 높은 지역 봉우리와 팁이 돌출 된 특정 계곡 사이의 거리입니다. 일반적으로 평평한 표면용으로 설계된 이 장치는 대부분의 다른 기기의 범위를 초과하는 큰 프로파일 높이를 측정할 수 있는 이점이 있습니다(그림 2).
이 논문의 초점인 복제 테이프는 표면을 특성화하는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 간단하고 비교적 저렴하며 곡면에서 특히 유용합니다. 그 작동은 ASTM1 D44172, ISO 8503-53, NACE RP02874 및 AS 3894.55를 포함한 여러 국제 표준에 설명되어 있습니다.
복제 테이프는 2 mils + 0.2 mils6 (50.8 microns + 5 microns)의 매우 균일 한 두께의 비압축성 폴리 에스테르 기판에 부착 된 압축성 폼 층으로 구성됩니다. 거친 강철 표면에 대고 누르면 폼이 붕괴되어 표면의 인상을 형성합니다. 마이크로미터 두께의 게이지의 모루 사이에 압축 테이프를 놓고 비압축성 기판의 기여도(2mils 또는 50.8미크론)를 빼면 표면 프로파일 높이를 측정할 수 있습니다(그림 3).
1974 년 Keane et al.7은 폭발 청소를 통해 페인팅을 위해 준비된 표면은 피크 대 밸리 거리 (H)만으로는 완전히 설명 할 수 없다고 썼습니다. 그들의 논문은 H 외에 또 다른 중요한 매개 변수, 즉 단위 길이 당 피크 수 (피크 카운트-Pc) 또는 단위 면적 당 피크 수 (피크 밀도 - Pd)가 있음을 시사하는 현장 경험을 지원했습니다. 결합 표면적을 늘리는 것 외에도 논문은 정의된 영역에서 피크 수를 늘리면 해당 영역의 각도가 증가한다고 설명했습니다. 이는 인장(pull-off) 응력보다는 코팅에 더 많은 전단 접착 응력을 가한다. 적용된 코팅에 대한 코팅 결합 강도는 전단 값이 항상 인장 값보다 높기 때문입니다. 물론 적용된 코팅은 표면의 100 %를 적셔야합니다.
그림 4는 피크 높이와 피크 밀도가 코팅 성능을 이해하는 데 중요한 이유에 대한 간단한 예입니다. 두 표면은 서로 다른 형상을 가지고 있지만 높이 측정은 동일합니다. 접착에 사용할 수 있는 표면의 보다 명확한 그림을 얻으려면 피크 카운트 측정도 얻어야 합니다. 또한 두 측정값 모두 연마 블라스팅 공정으로 인한 표면적 증가를 조사할 수 있습니다.
피크 밀도 측정이 부식 산업에 중요하다는 것은 의심의 여지가 없지만 지금까지 문제는 피크 카운트를 결정하기가 쉽지 않다는 것입니다.
2005 년 6 월 Roper et.al 의 중요한 논문. 8개의 보고된 피크 카운트를 제어할 수 있으며 피크 높이와 마찬가지로 코팅 성능에 영향을 미칩니다. 그들의 연구로 인해 ASTM D71279가 만들어졌으며 그 해에도 출판되었습니다.
이듬해 후속 기사에서 그들은 "광범위한 범위에 대한 최적의 강철 프로파일"을 결론지었습니다. standard 표면을 완전히 적시는 산업용 코팅은 2-3 mil (50-75 미크론) 프로파일 높이와 110-150 피크 / 인치 (40-60 피크 / cm) 사이의 피크 수입니다. "특정 코팅에 대한 최적의 피크 수는 유변학적 특성에 따라 달라집니다." 그들은 "코팅 성능을 최적화하기 위해 피크 수를 조정하는 일반적인 규칙은 작업을 수행 할 가장 작고 단단한 연마제를 사용하는 것입니다. 균일 한 표면을 얻으려면 블라스트 기술과 연마제의 입자 크기를 제어하십시오. 코팅은 표면을 완전히 적실 수 있어야 합니다." 10
저자는 당시 사용 가능한 최고의 현장 기기 인 스타일러스 거칠기 기기를 부식 산업에서 사용하여 피크 높이와 피크 밀도와 같은 중요한 프로파일 정보를 제공 할 것을 권장했습니다.
스타일러스 거칠기 기기는 표면을 가로지르는 외부 스타일러스의 위아래 움직임을 기록합니다(그림 5). ISO11 4287 12에 따라 Rt라는 높이 파라미터를 측정하며, 이 매개변수는 주어진 평가 길이 0.5인치(12.5mm) 내에서 가장 높은 봉우리와 가장 낮은 계곡 사이의 수직 거리를 산출합니다. 5개의 트레이스가 만들어지고 Rt 값의 평균을 구하여 최대 피크 간 거리의 평균을 얻습니다.
2011 년 ASTM 라운드 로빈 연구13은 깊이 마이크로 미터 및 복제 테이프로 측정 한 H와 밀접한 관련이있는 스타일러스 거칠기 기기로 측정 한 피크 대 밸리 높이 Rt를 결정했습니다.
그러나 스타일러스 거칠기 기기가 샘플링 길이에서 발생하는 피크 높이와 피크 수를 모두 측정할 수 있다면 부식 산업에서 이를 채택하는 속도가 느린 이유는 무엇입니까?
아마도 이러한 주저함은 경제적·실제적인 이유에 근거한 것일 것입니다. 스타일러스 거칠기 기기는 종종 장치 자체의 본체에서 거리를 확장하는 정밀하게 보정된 스타일러스에 의존하기 때문에 본질적으로 깨지기 쉽습니다. 설정 및 작동이 복잡할 수 있으며 코팅 산업에서 제한된 관심을 끄는 여러 거칠기 매개변수를 보고합니다. 이러한 모든 요소는 잠재적 인 사용자를 설득 할 수 있습니다.
어떤 다른 측정 솔루션을 사용할 수 있습니까? 부식 업계에서는 최종 측정 장치가 백색광 간섭계, 초점 변화 현미경, 컨포칼 레이저 현미경 및 원자력 현미경과 같은 실험실 방법을 사용해야 한다고 일화적으로 믿고 있습니다. 그러나 이러한 강력한 장치는 복잡한 블라스팅 표면을 측정할 때 어려움을 겪습니다. 구매 비용이 많이 들고 현장에서 작동하지 않으며 데드 밴드 영역, 영역 스케일 플롯, 복잡성 척도 분석, 필터, 스티칭 및 공간 영역 패치 크기와 같은 것을 포함하여 지형 분석을 위한 무수한 테스트 매개변수를 설정하기 위한 광범위한 교육이 필요합니다.
부식 전문가는 단순히 코팅을 적용하기에 좋은 표면이 있는지 알고 싶어합니다. 표면이 적절하게 준비 되었습니까? 고객이 수락할 수 있습니까? 그들은 측정 가능한 목표와 이러한 목표를 충족하는 조정 가능한 폭발 매개변수를 원합니다.
따라서 부식 산업을 위해 특별히 설계된 하나의 저렴하고 견고한 현장 기기를 사용하여 피크 높이(H)와 피크 밀도(Pd) 측정을 모두 제공하여 검사자가 표면 준비 중 코팅 성능에 대해 보다 의미 있고 기능적으로 상관관계를 예측할 수 있도록 하는 것이 바람직합니다.
해결책은 복제 테이프에 있습니다. Testex Tape를 사용하여 얻은 표면 복제본에는 마이크로 미터로 측정 한 피크 높이보다 훨씬 더 많은 정보가 포함되어 있다는 것은 널리 알려져 있지 않습니다. 디지털 이미징을 통해 중요한 데이터를 사용할 수 있습니다.
복제 테이프는 1960년대 후반부터 연마 블라스팅 강철의 프로파일을 측정하는 데 사용되었습니다. 그 작동은 ASTM D4417, ISO 8503-5 및 NACE RP0287을 포함한 여러 국제 표준에 설명되어 있습니다. 다른 방법에 비해 견고성, 상대적으로 낮은 시작 비용, 우수한 반복성 및 평가되는 표면의 물리적 복제본을 유지하는 옵션의 장점이 있습니다. 이 방법은 널리 사용되고 널리 이해되고 있습니다. (그림 7)
스타일러스 기술과 달리 복제 방법은 강력한 통계를 산출하기에 충분히 큰 연속 2차원(2D) 영역을 샘플링한다는 점에서 때때로 과소 평가되기도 하는 또 다른 이점이 있습니다. 예를 들어, 단일 전자 표면 거칠기 테스터 스캔은 길이 12.5mm(0.5"), 너비 10μm, 총 면적 0.12mm2의 연마 블라스팅 표면을 따라 라인을 샘플링합니다. 단일 플라스틱 폼 복제본은 면적이 250배 더 큰 약 31mm2를 샘플링합니다. 새로운 접근 방식은 표면을 복제하는 용량, 즉 압축된 테이프의 광 전송 증가와 관련이 있지만 다른 테이프의 속성을 사용하는 것입니다. 전송은 압축 정도에 비례합니다. 이 백서에 대해 수행된 많은 테스트에서는 기존의 Coarse 및 X-Coarse 등급의 복제 테이프를 사용했습니다. 광학 해상도를 개선하고 광학 아티팩트를 줄이기 위해 Testex Company14는 최근 상업적으로 이용 가능한 X-Coarse 등급 테이프의 광학 등급 버전도 공급했습니다.
백라이트 테이프 사진 (그림 9)은 압축률이 높은 밝은 영역 (피크)과 압축률이 낮은 어두운 영역 (계곡)을 보여줍니다.
투명도 원리를 사용하면 디지털 이미지 센서로 촬영한 인상의 밝은 점을 간단히 계산하여 피크 수를 결정할 수 있습니다. 이러한 밝기 측정은 두께 측정에 해당하며, 이는 원래 표면의 프로파일을 반영합니다. 휴대용 기기(그림 11)는 피크를 식별하고 면적 피크 밀도, 즉 ASME B46.115에 정의된 대로 제곱밀리미터 또는 Pd당 존재하는 피크 수를 결정할 수 있습니다.
금속 가공 산업에서 널리 사용되지만 스타일러스 기반 거칠기 테스터는 표면 세정 작업에서 생성되는 복잡한 패턴으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 거친 표면에서 한 줄만 측정하며 "피크"로 기록되는 대부분의 특징은 실제로 스타일러스가 피크의 상단이 아닌 피크의 측면을 추적하는 "피크 숄더"입니다 (그림 16). 반면, 섬세하고 값비싼 실험실 등급 간섭계 광학 프로파일러와 같은 복제 테이프 피크 카운터는 실제 2차원 피크 밀도를 계산합니다.
이러한 이미지의 또 다른 장점은 각 측정값을 도출하는 데 더 많은 데이터가 사용된다는 것입니다(단일 복제 테이프 측정의 경우 1,000,000포인트, 단일 1" 스타일러스 스캔의 경우 5,000포인트). 또한 이 모든 작업은 저렴한 하드웨어를 사용하여 실험실 장비에서 얻은 것과 유사한 표면 특성화 데이터를 얻는 견고한 현장 기기로 수행됩니다.
두께/투명도 관계가 3차원(3D) 렌더링 소프트웨어를 사용하여 강도 이미지의 해석에 적용되면 추가 표면 특성화 파라미터를 추출할 수 있습니다. 그 결과 간섭계 또는 공초점 프로파일링 장치보다 훨씬 적은 비용으로 블라스팅된 강철 표면의 3D 맵이 생성됩니다. 프로세스 작동 방식의 예는 그림 10-12에 나와 있습니다.
3D 이미지에서 화학적 및 기계적 결합, 즉 블라스팅 작업으로 인한 표면적의 증가를 촉진하는 데 도움이 되는 것으로 여겨지는 최종 관련 매개변수를 측정할 수 있습니다. Sdr은 측정 영역의 크기를 이상적인 평면과 비교하여 텍스처에 의해 기여된 추가 표면적의 백분율로 표현되는 개발 계면 면적 비율16입니다. 코팅 전문가들은 이 프로파일 매개변수가 백분율 증가(실제 면적/xy 영역)로 블라스팅에 의해 생성된 추가 표면적인 rugosity 값을 제공하여 적용 기술에 기능적 상관 관계를 제공한다고 믿습니다. 17 그러나 이 논문의 이후 논의는 폭발 청소 산업에서 개발된 표면적을 보고하는 데 실질적인 이점이 거의 없음을 시사할 것입니다.
3D 복제 테이프 측정을 입증하기 위해 테이프에서 얻은 두 가지 새로운 매개변수 측정인 피크 밀도 Pd 및 현상 표면적 Sdr을 두 가지 확립된 표면 거칠기 측정 방법인 컨포칼 현미경 및 스타일러스 형상 측정법과 비교했습니다.
취해진 첫 번째 단계는 복제 테이프의 광도 이미징이 알려진 실험실 방법을 사용하여 얻은 값과 유사한 Pd 및 Sdr 값을 산출하는지 확인하는 것이 었습니다. KTA Labs18에서 준비한 3 개의 강철 패널을 사용하여 연구를 수행했습니다. Amasteel G-50, GMA Garnet Coarse, Amasteel S-230 / G40 블라스팅 미디어가 사용되었습니다. 3개의 패널은 LEXT 컨포칼 현미경으로 측정하기 위해 광택이 나는 광학 등급 복제 테이프 3세트와 함께 WPI 19로 보내졌습니다(그림13).
이미지는 평균값에 Sz20의 10%를 더한 값으로 임계값이 지정되었습니다. 1,000μm2보다 큰 모든 섬은 비교 목적으로 피크로 계산되었습니다. 결과는 비슷했습니다 (그림 14).
3D 복제 테이프 이미지의 측정값을 스타일러스 거칠기 기기와 비교하기 위해 2011년 ASTM 라운드 로빈 연구에 사용된 5개의 패널에서 피크 밀도를 측정했습니다. 이를 통해 11명의 독립 작업자가 3개의 상용 스타일러스 거칠기 기기(Mitutoyo SJ-201, Taylor Hobson Surtronic 25 및 MahrSurf PS1)를 사용하여 5개 패널 각각에서 5회 선형 피크 카운트(Pc 또는 Rpc)를 측정한 스타일러스 테스트 결과를 제공했습니다.
3D 복제 테이프 이미징 데이터를 얻기 위해 광학 등급 복제 테이프를 사용하여 각 패널에 3개의 버니싱을 수행하고 PosiTector 6000 RTR-P 복제 테이프 이미저(그림 11).
스타일러스 거칠기 계측기는 peaks/mm의 2D 측정값을 산출하고 3D 복제 테이프 방법은 peaks/mm2의 측정값을 산출하기 때문에 두 데이터 세트는 직접 비교할 수 없습니다. 이 분석의 목적을 위해 스타일러스 거칠기 측정을 제곱하여 두 측정 기술 모두 치수적으로 비교 가능한 측정값을 산출했습니다. 측정 방법의 비교는 그림 15에 요약되어 있습니다.
이 차트에서 볼 수 있듯이 두 측정 방법 사이에는 강한 선형 관계가 있습니다. 테스트된 5개 패널 중 4개에 대한 측정값은 하나에 속합니다. standard 원점을 통한 추세선의 편차. 그러나 그림 15에서 두 가지 관측치를 도출할 수 있습니다. 첫째, 두 측정 방법 사이에는 1:1 관계가 없습니다. 둘째, 데이터가 추세선에 완벽하게 맞지 않아 R2 값이 0.91입니다.
스타일러스 기기의 제곱 측정과 3D 이미징 방법 사이에 1:1 관계가 없는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 스타일러스 기기의 측정값을 제곱하면 동일한 치수의 측정값이 생성되지만 스타일러스 기기의 2차원 특성을 설명할 수는 없습니다. 예를 들어, 직선을 추적 할 때 하나의 능선을 여러 번 교차 할 수 있으므로 실제로는 스타일러스의 경로에 인접한 단일 피크가있는 여러 개의 '피크'가 생성됩니다. 또한 3차원에서 '피크'를 구성하는 요소를 분류하는 것은 간단하지 않으며 3D 이미징 분석은 스타일러스 거칠기 기기에 피크로 등록되는 기능을 무시할 가능성이 높습니다.
스타일러스 거칠기 기기는 추적 경로에 따라 0, 1 또는 2개의 피크를 등록할 수 있습니다. 데이터가 추세선에 완벽하게 맞지 않는 이유는 불분명합니다. 5개의 테스트 패널 각각은 다양한 준비 방법을 반영하도록 의도되었기 때문에 적어도 부분적으로는 스타일러스 기기의 단점으로 인한 불일치일 가능성이 높습니다. 날카롭고 좁은 봉우리가 있는 프로파일에서 스타일러스는 때때로 정점을 이동하는 대신 정점을 돌 수 있습니다. 이로 인해 스타일러스 기기가 일부 프로파일에서 과소 판독될 수 있습니다.
Roper et의 이전 연구를 감안할 때. 접착력과 프로파일 높이 (H) 및 피크 밀도 (Pd) 사이의 상관 관계에 대해 3D 복제 테이프 이미징 방법이 유사한 결과를 제공하는지 확인하기위한 연구가 수행되었습니다. 25 개의 강철 샘플을 다양한 블라스트 매체를 사용하여 Sponge-Jet21에 의해 준비되었습니다. 블라스팅 후 3D 복제 테이프 이미저로 측정을 수행했습니다. 이어서, 샘플을 에폭시, 2-성분 아크릴, 및 중합체 복합 코팅으로 분무하고 경화시켰다. 그런 다음 부록 A4(시험 방법 E)에 설명된 유형 V 유압 풀오프 접착 테스터를 사용하여 ASTM D454122에 설명된 테스트 방법에 따라 각 샘플에 대해 세 번의 풀오프 접착 테스트를 수행했습니다. standard (그림 17).
2006 년 Roper et.al 논문에서 "저자의 경험에서 광범위한 최적 강철 프로파일은 standard 표면을 완전히 적시는 산업용 코팅은 2-3-mil(50-75미크론)의 프로파일 높이입니다." 이 연구의 관찰은이 가설을 확인하는 것으로 보입니다. 가장 높은 접착 강도는 2 – 3mil 범위에서 관찰되었으며 프로파일 높이가 3mils 이상으로 증가함에 따라 접착 값이 감소했습니다(그림 18). 프로파일 높이가 2mil 미만인 샘플은 채취되지 않았지만 프로파일 높이가 감소함에 따라 접착 수준이 감소하기 시작할 것이라는 이론이 있습니다. 이 논문에서 앞서 언급했듯이, 코팅이 기판을 완전히 적시지 못하기 때문에 3mils 이상의 프로파일에서 접착력이 감소하기 시작한다는 이론이 있습니다. 코팅을 고정하기에 프로파일이 충분하지 않기 때문에 2mils 미만의 프로파일에서 접착력이 감소하기 시작한다는 이론이 있습니다. Pd와 Sdr이 일정하게 유지되는 가상의 추세선이 그림 19의 이 연구 데이터에 겹쳐져 있습니다.
피크 밀도와 접착력 사이에는 강한 양의 상관 관계가있는 것으로 보이며 (그림 20), 피크 카운트가 코팅 성능과 관련이 있다는 Roper et.al의 가설을 강화합니다. 그들의 논문은 "광범위한 강철 프로파일을 위한 최적의 강철 프로파일"이라고 주장했습니다. standard 표면을 완전히 적시는 산업용 코팅은 ... 110에서 150 피크 / 인치 (40 및 60 피크 / cm) 사이의 피크 수".
저자는 연구에서 스타일러스 프로필로미터를 사용했기 때문에 그 숫자는 이 연구의 데이터와 직접 비교할 수 없습니다. 그러나 스타일러스 프로파일로미터 측정과 이 문서의 앞부분에서 보고된 3D 복제 테이프 광학 측정 간의 명백한 관계를 사용하면 4에서 8 peaks/mm2 사이의 동등한 3D 피크 밀도를 도출할 수 있습니다. 따라서 접착 강도와 피크 밀도 사이의 관찰 된 양의 관계는이 연구에서 관찰 된 것보다 큰 피크 밀도에서 지속되지 않을 것이라는 가설이 있습니다. H와 Sdr이 일정하게 유지되는 접착력과 Pd 사이의 이론화 된 관계는 그림 21에 나와 있습니다.
관찰된 현상 표면적 대 접착력의 플롯은 그림 22에 요약되어 있습니다. 데이터는 처음에는 Roper et과 모순되는 것처럼 보입니다. Al의 주장은 "코팅의 표면적이 클수록 좋다"는 것입니다. 그러나 저자들은 표면적을 늘리는 두 가지 주요 방법, 즉 피크 높이를 높이고 피크 밀도를 높이는 것이 습윤을 억제하고 최적의 지점을 넘어 코팅 성능에 해로울 수 있다고 주장합니다. 이 연구의 데이터는 그들의 주장을 반영한다고 믿어집니다. 여러 샘플 (예 : 유리 비드)에서 고도로 발달 된 표면적 측정은 해당 샘플의 높은 피크 대 밸리 거리를 반영한 것으로 보입니다. 따라서 지나치게 높은 피크 대 밸리 높이로 인해 표면적이 높은 샘플이 코팅 성능이 좋지 않은 것은 놀라운 일이 아닙니다.
연마 블라스팅으로 인한 증가 된 표면적의 양은 피크 높이 및 피크 밀도와 직접 관련이 있으므로이를 측정하고보고 할 필요가 없다고 믿어집니다. 추가 논의는 부록에 나와 있습니다.
연마 블라스트 클리닝 된 강철 표면의 특성은 장기적인 코팅 성능을 예측한다는 것이 일반적으로 인정됩니다. 부식 산업은 이 복잡한 문제의 역학을 완전히 이해하지 못하지만 피크 높이, 피크 밀도, 표면적, 각도, 선명도 및 모양을 포함하여 몇 가지 측정 가능한 매개변수를 사용할 수 있습니다. 일반적으로 업계의 신념은 이러한 매개 변수 중 몇 가지를 늘리면 장기적인 코팅 성능이 향상 될 것이라고 제안합니다. 경험적 데이터는 그것이 그렇게 간단하지 않다는 것을 암시합니다.
이러한 매개 변수 중 가장 중요한 피크 높이 (H)는 오늘날 일반적으로 측정되며 일반적으로보고되는 유일한 매개 변수입니다. 그 중요성은 부인할 수 없지만 하나의 매개 변수만으로는 코팅/기판 관계의 역학을 완전히 설명할 수 없습니다.
피크 밀도 (Pd)도 성능의 중요한 지표입니다. H가 수십 년 동안 그랬던 것처럼 유일한 척도가 될 수는 없지만 H와 함께 풀오프 접착 테스트로 측정한 장기 코팅 성능을 더 잘 예측할 수 있습니다.
이 관계는 H 측정만으로는 모든 코팅 유형에 대한 성능을 예측하는 데 항상 신뢰할 수 있는 방법이 아닌 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 코팅은 H가 낮고 Pd가 높은 표면뿐만 아니라 H가 높고 Pd가 낮은 표면에도 결합될 수 있습니다. 이러한 이유로 부식 산업은 고객이 특정 코팅 응용 분야에 가장 적합한 비율을 결정할 수 있도록 두 값을 모두 보고해야 합니다. 두 매개 변수 모두 연마재 유형 및 크기를 적절하게 선택하여 제어됩니다. 아마도 하이브리드 매개 변수는 나중에 지정 될 것입니다.
복제 테이프를 사용하여 얻은 표면 복제본에는 마이크로 미터로 측정 한 H보다 훨씬 더 많은 정보가 포함되어 있습니다. 디지털 이미징을 통해 중요한 데이터를 사용할 수 있습니다. 두께 및 이미징 센서를 사용하는 간단하고 저렴한 휴대용 장치는 복제 테이프를 특성화하고 원본 표면, 가장 중요한 Pd의 이미지 및 통계를 생성 할 수 있습니다.
이 연구의 결과는 가장 중요한 2가지 매개변수의 복제 테이프, 스타일러스 거칠기 및 컨포칼 현미경 측정 간의 밀접한 관계를 확인합니다.
H – 테이프 비선형성을 조정하는 마이크로미터 또는 두께 센서로 광택이 나는 복제 테이프의 두께를 측정하여 얻은 최대 피크 간 거리의 평균입니다. 최고의 풀오프 접착력은 적용된 코팅이 표면의 100%를 적시는 높은 피크 카운트 표면과 함께 2.5mils(65μm) 범위의 균일한 프로파일 높이에서 비롯됩니다.
Pd – ASME B46.1에 따른 면적 피크 밀도. 이 값을 늘리면 각도가 증가하여 인장보다는 전단 접착력에서 더 많은 강도를 개발할 수 있습니다. 최상의 코팅 접착력(부식 방지)을 위해 피크 수는 준비된 표면의 완전한 습윤을 보장하면서 가능한 한 높아야 합니다.
저자는 DeFelsko Corporation의 Leon Vandervalk의 도움을 인정하고 싶습니다.
SDR의 제한 사항
ASME B46.1에 따르면, 개발된 계면 면적비 Sdr은 도 23에서 계산된 바와 같이 측정 영역의 크기를 이상적인 평면과 비교하여 텍스처에 의해 기여된 추가 표면적의 백분율이다. 이것은 패치 워크 방식으로 측정 된 표면을 덮고있는 일련의 가상 타일의 면적을 합산하여 스케일의 함수로 계산됩니다.
이 방법을 사용하여 연마 블라스팅 강철 표면을 특성화하는 데 어려움은 계산이 정의의 해석에 따라 달라질 수 있다는 것입니다. 실험실에서 고해상도 스캐닝 장치로 매우 작은 삼각형 크기를 선택하면 필연적으로 임계 값 설정이 낮은 다른 장비를 사용하는 다른 실험실보다 표면적이 더 많이 증가합니다 (그림 24). 삼각형 타일로 측정된 전체 면적은 관찰 스케일(타일 면적)이 감소함에 따라 증가합니다.
연마 블라스팅으로 인한 증가 된 표면적의 양은 피크 높이 및 피크 밀도와 직접 관련이 있으므로이를 측정하고보고 할 필요가 없다고 믿어집니다. H와 Pd이면 충분합니다. 대안은 다음 피타고라스 공식과 유사한 방식으로 계산하는 것입니다.
피크 높이와 피크 밀도가 일정하게 유지되면 개발 된 표면적과 접착 강도 사이에 양의 상관 관계가있을 것이라는 가설이 있습니다. 그러나 이러한 양의 상관관계는 미미한 것으로 보이며, 이 연구에서 알 수 있듯이 피크 높이와 피크 밀도의 영향에 비해 유의하지 않습니다. 또한이 논문의 저자는 피크 높이와 피크 밀도 값을 일정하게 유지하면서 연마 매체로 개발 된 표면적을 수정하는 실용적인 방법을 알지 못합니다. 따라서 폭발 청소 산업에서 개발 된 표면적을보고하는 데 실질적인 이점이 거의 없어 보입니다.
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1 ASTM 인터내셔널, 100 바 하버 드라이브, 웨스트 콘쇼호켄, PA 19428.
2 ASTM D4417 "Standard 블라스트 클리닝 강철의 표면 프로파일의 현장 측정을 위한 테스트 방법" (ASTM International, West Conshohocken, PA)
3 ISO 8503-5 "페인트 및 관련 제품을 적용하기 전에 강철 기판 준비 - 블라스트 클리닝 된 강철 기판의 표면 거칠기 특성 - 파트 5 : 표면 프로파일 결정을위한 복제 테이프 방법"(제네바, 스위스 : ISO)
4 나스 Standard RP0287-2002, "복제 테이프를 사용한 연마 블라스트 클리닝 강철 표면의 표면 프로파일의 현장 측정". (미국 부식 엔지니어 협회 (NACE), 1440 사우스 크릭 박사, 휴스턴, 텍사스 미국 77084-4906)
5 오스트레일리아 Standard AS 3894.5-2002, "보호 코팅의 현장 테스트, 방법 5: 표면 프로파일 결정". (표준 호주, GPO 상자 476, 시드니 NSW 2001 호주)
6 영국식 단위에서 미터법 단위로 변환하려면 1mil = 25.4미크론(μm)을 사용합니다.
7 JD 킨, J.A. 브루노, 및 R.E.F. 위버, 부식 방지 페인트의 표면 프로파일, 간행물 #74-01, SSPC: 보호 코팅 협회, 피츠버그, PA 15222, 1974
8 H.J. Roper, R.E.F. Weaver, and J.H. Brandon, 코팅 성능에 대한 피크 카운트 또는 표면 거칠기의 영향, 보호 코팅 및 라이닝 저널, 2005년 6월, pp. 52 - 64
9 ASTM D7127 "Standard 전자 휴대용 스타일러스 기기를 사용하여 연마 블라스트 세척 금속 표면의 표면 거칠기 측정을 위한 테스트 방법"(ASTM International, West Conshohocken, PA)
10 H.J. 로퍼, R.E.F. 위버, J.H. 브랜든, 연마재의 최고 성능, 보호 코팅 및 라이닝 저널, 2006년 6월, pp. 24 - 31
11 국제 표준화기구 (ISO), 1 rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211, Geneva 20, 스위스
12 ISO 4287 : 1997 "기하학적 제품 사양 (GPS) - 표면 질감 : 프로파일 방법 - 용어, 정의 및 표면 매개 변수"(제네바, 스위스 : ISO)
13 ASTM 연구 보고서 RR:D01-1169 (ASTM 인터내셔널, 웨스트 콘쇼호켄, 펜실베이니아)
14 Testex, 8 폭스 레인, 뉴 어크, DE 19711 미국
15 ASME B46.1-2009 "표면 질감 (표면 거칠기, 물결 모양 및 누워)"(미국 기계 공학회, 쓰리 파크 애비뉴, 뉴욕, NY 10016-5990 미국)
16 ISO 25178-2 "기하학적 제품 사양(GPS) – 표면 질감: 영역 – 파트 2: 용어, 정의 및 표면 질감 매개변수"(국제 표준화 기구(ISO), 1 rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211, Geneva 20, 스위스)
17 C.A. Brown and S. Siegmann, "접착력 및 면적 척도 프랙탈 분석의 기본 척도", 국제 공작 기계 및 제조 저널, 41 (2001) 1927-1933
18 KTA-Tator, Inc. (KTA), 115 Technology Drive, Pittsburgh, PA 15275 USA.
19 우스터 폴리 테크닉 연구소. (WPI), 100 Institute Rd., Worcester, MA 01609-2208 미국 Matthew A. Gleason은 Christopher A. Brown 교수의 감독하에 있습니다.
20 거칠기(2D) 매개변수 Rz에서 확장된 3D 매개변수입니다. 측정 영역 내에서 표면의 최대 피크와 최대 밸리 사이의 거리입니다.
21 Sponge-Jet, Inc., 14 Patterson Lane, Newington, NH 03801 Michael Merritt의 감독하에 미국
22 ASTM D4541 "Standard 휴대용 접착 시험기를 이용한 코팅의 인발 강도 시험 방법" (ASTM International, West Conshohocken, PA)
23 크리스토퍼 A. 브라운, 윌리엄 A. 존슨, 케빈 M. 헐트, 스케일 감도, 프랙탈 분석 및 시뮬레이션, Int. J. Mach. 도구 제조. 제38권 제5-6호, pp. 633-637, 1998)
DAVID BEAMISH (1955 – 2019), 전 세계적으로 판매되는 휴대용 코팅 테스트 장비의 뉴욕 기반 제조업체 인 DeFelsko Corporation의 전 사장. 그는 토목 공학 학위를 받았으며 산업 도장, 품질 검사 및 제조를 포함한 다양한 국제 산업에서 이러한 테스트 장비의 설계, 제조 및 마케팅 분야에서 25년 이상의 경험을 가지고 있습니다. 그는 교육 세미나를 실시했으며 NACE, SSPC, ASTM 및 ISO를 포함한 다양한 조직의 정회원이었습니다.
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