by David Beamish, DeFelsko Corporation
업데이트되었습니다: 09/20/2021
추상적인: 코팅 성능은 강철 표면의 프로파일 높이와 관련이 있습니다. 이 표면 프로파일을 측정하기 위해 복제 테이프, 뾰족한 프로브가 장착된 깊이 마이크로미터 및 스타일러스 거칠기 테스터의 세 가지 유형의 장치를 사용할 수 있습니다. 이 백서는 다양한 블라스트 매체로 블라스팅된 강철에 대해 세 가지 장치 유형이 수행한 측정에 대한 최근 분석 결과를 제시하고 최대 피크의 평균이라는 새로운 깊이 마이크로미터 측정 방법을 제안합니다.
강철 표면은 보호 코팅을 적용하기 전에 연마 충격에 의해 자주 청소됩니다. 이 공정은 이전 코팅을 제거하고 표면을 거칠게 하여 코팅 접착력을 향상시킵니다. 결과 표면 프로파일 또는 앵커 패턴은 작업 또는 계약 사양을 준수하는지 확인하기 위해 정확하게 평가해야 하는 복잡한 피크 및 밸리 패턴으로 구성됩니다.
보호 코팅 전문가는 표면 프로파일의 양을 결정하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 테스트 방법을 가지고 있습니다. 기기를 선택하거나 다른 방법의 결과를 비교하는 데 도움이 되는 정보는 거의 없습니다.
블라스트 세척 후의 강철 표면은 쉽게 특성화할 수 없는 피크와 계곡이 있는 무작위적인 불규칙성으로 구성됩니다. 주사 전자 현미경과 같이 이 프로파일을 높은 정밀도로 측정할 수 있는 기기는 실험실용으로만 적합합니다. 현장 방법이 바람직합니다. 표면 프로파일 범위는 자주 지정되며 권장되는 표면 프로파일은 다양한 유형의 코팅에 따라 다릅니다.
표면 프로파일의 결정은 정의에 따라 다릅니다. ISO 1 8503-12는 주요 계곡에 대한 주요 봉우리의 높이로 정의합니다. ASTM3 D71274는 이를 평균 선에서 측정된 양의 수직 편차와 음의 수직 편차, 대략 평가되는 프로파일의 중심으로 설명합니다. ASTM D4417-115는 표면 프로파일을 "주요 계곡에 대한 주요 피크의 높이"로 정의합니다. 3 가지 측정 방법을 설명합니다.
업계에는 국립 계측 연구소에서 추적할 수 있는 값을 가진 프로파일 표준이 없습니다. 그렇게 하면 기기가 이러한 표준에 대해 검증되고 정확도 진술이 게시될 수 있으며 사용자는 결과를 상호 연관시킬 수 있는 수단을 갖게 될 것입니다. 표준은 복제 테이프에서 얻은 값과 깊이 마이크로 미터에서 얻은 값의 관계를 결정할 수 있습니다.
물리적 기준이 없기 때문에 업계는 심판 방법을 선택했습니다. NACE6, ASTM 및 ISO는 표면 프로파일 높이를 광학 현미경의 시야에서 가장 높은 봉우리의 상단에서 가장 낮은 계곡의 하단까지 측정 한 거리로 설명합니다. 현미경은 시야 내에서 가장 높은 피크에 초점을 맞춥니다. 동일한 시야 내에서 가장 낮은 계곡에 초점을 맞추기 위해 렌즈가 이동한 거리는 프로파일 높이의 단일 측정입니다. 이러한 측정값 20개의 산술 평균은 평균 최대 피크 대 밸리 높이를 생성합니다. 즉, 최대 피크의 평균입니다.
현미경 방법은 현장에서 비실용적이므로 주요 조직에서는 검사자가 실용적이고 일상적으로 사용하는 여러 대체 방법을 지원합니다.
ISO는 초점 현미경 방법을기반으로 하는 샷 또는 그릿 연마재7에 의한 강철 블라스트 클리닝용 표면 프로파일 비교기를 제조합니다. 사용자는 시각적 또는 촉각 수단을 사용하여 강철 표면을 비교기의 각 세그먼트의 프로파일과 비교하여 "미세", "중간" 또는 "거친"의 적절한 등급을 적용합니다. ISO 8503-5의 부록 B는 이러한 비교기와 복제 테이프 및 스타일러스 방법을 통한 측정 간에 양호한 상관관계가 있음을 보여줍니다. 깊이 마이크로미터에 대한 ISO 방법은 없으며 비교기의 평탄도가 부족하기 때문에 깊이 마이크로미터를 프로파일 비교기에서 측정하는 데 사용해서는 안 됩니다.
NACE RP0287(2016년에 SP0287-2016-SG로 업데이트됨)은 또한8개의 복제 테이프와 초점 현미경 측정이 신뢰 한계 내에서 일치함을 보여줍니다(2개 standard 편차) 14 건 중 11 건.
복제 테이프 는 간단하고 비교적 저렴하며 초점 현미경 결과와 좋은 상관 관계를 보여줍니다. 표면 프로파일을 측정하는 데 가장 널리 사용되는 현장 방법이 된 것은 놀라운 일이 아닙니다.
복제 테이프는 매우 균일한 두께(2mils +0.2mils9)의 비압축성 폴리에스테르 기판에 부착된 압축성 폼 층으로 구성됩니다. 거친 강철 표면에 대고 누르면 폼이 붕괴되어 표면의 인상을 형성합니다. 마이크로미터 두께 게이지의 앤빌 사이에 압축 테이프를 놓고 비압축성 기판의 기여도(2mils)를 빼면 표면 프로파일을 측정할 수 있습니다.
PosiTector RTR H 복제 테이프 리더기로 모든 판독값에서 50.8μm(2밀리미터) 비압축성 필름을 자동으로 뺍니다.
ISO 8503-5에 따르면 "이 방법은 마이크로미터 게이지의 모루가 복제본 프로파일을 약간 평평하게 하여 판독값이 평균 최대값과 같기 때문에 '평균 최대 피크 대 밸리 프로파일'을 측정합니다. 다시 말하지만, 우리는 본질적으로 최대 피크의 평균을 측정하는 방법을 가지고 있습니다.
최근 몇 년 동안 스타일러스 거칠기 시험기 (ASTM D7127)와 깊이 마이크로 미터 (ASTM D4417 방법 B)의 두 가지 다른 프로파일 측정 방법이 인기를 얻었습니다. 이러한 기기의 전자 버전은 작업자의 영향이 감소하고 측정 데이터의 디지털 수집 및 분석이 가능하다는 장점이 있습니다.
디지털 표면 프로파일 기기에 대한 자세한 내용은 PosiTector SPG 디지털 표면 프로파일 게이지 또는 PosiTector RTR H 디지털 복제 테이프 리더기를 참조하시기 바랍니다.
휴대용 스타일러스 표면 거칠기 측정 장치는 스타일러스를 일정한 at 표면을 가로질러 그리는 방식으로 작동합니다. 이 기기는 스타일러스가 표면을 가로질러 이동하면서 위아래로 이동하는 거리를 기록합니다. ISO 428710에 따라 Rt를 측정하며, 여기서 Rt는 주어진 평가 길이 0.5인치 내에서 가장 높은 피크와 가장 낮은 밸리 사이의 수직 거리입니다. 이러한 트레이스 중 5개를 만들고 Rt 값을 평균하여 다시 최대 피크의 평균을 얻습니다.
ASTM 위원회 D01.46은 참가자들이 복제 테이프와 3개의 스타일러스 기기로 5개의 블라스팅된 강철 테스트 패널을 측정하도록 하여 이 방법에 대한 정밀도 및 편향에 대한 11개의 실험실 라운드 로빈 평가를 완료했습니다. 그들은 코팅 및 라이닝 산업에서 비교적 거친 표면을 측정하는 데 유용한 적절한 수직 범위를 가진 스타일러스 기기를 선택했습니다. 그럼에도 불구하고 일부 패널의 프로파일은 선택한 일부 기기의 측정 한계를 초과했습니다.
예비 조사 결과는 ISO가 결론을 내린 것처럼 복제 테이프와 스타일러스 거칠기 방법 사이의 밀접한 관계를 확인했습니다. 결과가 발표되면 업계 전문가는 신뢰할 수 있는 상관 관계 데이터에 액세스할 수 있습니다.
비교 연구없이 깊이 마이크로 미터 방법 만 남습니다. 세 가지 장치 유형 모두간에 상관 관계를 제공하기 위해이 백서에서는 깊이 마이크로 미터 측정이 테이프 및 스타일러스 결과와 유사한 결과를 생성하고 측정 목표와 일치하는 방법 인 "최대 피크의 평균"이라는 방법을 사용하여 분석 될 것을 제안합니다.
이 값을 얻기 위해 표면을 특성화할 수 있는 충분한 수의 위치(일반적으로 5개) at 프로파일을 측정합니다. 각 At 10개의 판독값을 측정하고 가장 높은 판독값을 기록합니다. 모든 위치에 대한 평균(평균)이 표면의 프로파일로 보고됩니다.
이 연구의 원동력은 단일 깊이 마이크로 미터 장비로 ASTM 패널에 대한 예비 테스트에서 비롯되었습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 최대 피크 분석 방법의 평균을 사용했을 때 깊이 마이크로 미터 결과는 테이프 및 스타일러스 결과와 밀접하게 정렬되었습니다.
깊이 마이크로 미터 기기에는 표면에 놓인 평평한베이스와 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.
현재 ASTM D4417에서는 일부 측정값이 아무리 낮더라도 모든 깊이 마이크로미터 측정값의 평균을 구하도록 규정하고 있습니다. 당연히 최종 계산된 결과는 일반적으로 테이프 및 스타일러스 방법으로 얻은 결과보다 적습니다. 이 연구는 이러한 가정을 확인했습니다(그림 12). 간혹 측정기 중 하나가 테이프 결과 이상의 값을 at 경우도 있었지만 이는 예외적인 경우였습니다.
위에서 언급 한 ASTM 5 패널 연구 이후, 깊이 마이크로 미터 방법은 비교 연구가없는 유일한 방법이었습니다. 세 가지 장치 유형 모두간에 상관 관계를 제공하기 위해이 백서에서는 깊이 마이크로 미터 측정이 테이프 및 스타일러스 결과와 유사한 결과를 생성하고 측정 목표와 일치하는 방법 인 "최대 피크의 평균"이라는 방법을 사용하여 분석 될 것을 제안합니다.
이 값을 얻기 위해 표면을 특성화할 수 있는 충분한 수의 위치(일반적으로 5개) at 프로파일을 측정합니다. 각 At 10개의 판독값을 측정하고 가장 높은 판독값을 기록합니다. 모든 위치에 대한 평균(평균)이 표면의 프로파일로 보고됩니다.
이 연구의 원동력은 단일 깊이 마이크로 미터 장비로 ASTM 패널에 대한 예비 테스트에서 비롯되었습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 최대 피크 분석 방법의 평균을 사용했을 때 깊이 마이크로 미터 결과는 테이프 및 스타일러스 결과와 밀접하게 정렬되었습니다.
이러한 결과를 확인하기 위해 KTA Labs11에서 공통 미디어 유형으로 블라스팅 된 20 개의 패널을 얻었고 5 개의 공통 깊이 마이크로 미터를 획득했습니다. 5명의 개인이 통제된 사무실 환경에서 각 기기로 각 패널에 대해 50번의 측정을 수행하여 총 5,000번의 판독값을 수행했습니다.
각 패널에서 최소 3개의 복제 테이프 측정을 수행하고 평균을 구했습니다. 결과가 테이프 범위의 외부 영역에 떨어지면 다음 수준의 테이프로 추가 측정을 얻고 제조업체의 지침에 따라 평균을 구했습니다.
복제 테이프 측정에 대한 자세한 내용은 "복제 테이프 - 새 표면 프로파일 정보의 소스"를 참조하십시오.
스타일러스 거칠기 측정은 비교를 위해 세 가지 일반적인 현장 장비에서 얻었습니다. 마지막으로, 각 패널의 비금속 판독값(BMR)은 유형 1 및 유형 2 자기 코팅 두께 게이지에서 얻었습니다.
DFT 프로브는 프로브 팁에서 강철의 자기면까지의 거리를 측정합니다. 매끄러운 강철의 경우 자기면은 강철 표면과 일치합니다. 거친 강철에서 자기면은 프로파일에서 가장 높은 피크와 가장 낮은 밸리 사이의 어딘가에 위치하며, 이 위치는 기기 유형에 따라 다를 수 있습니다. 따라서 거칠기는 일반적으로 DFT 기기의 판독값을 높게 또는 양수 값으로 만듭니다.
SSPC-PA 2 및 기타 표준에서는 이러한 거칠기 효과를 보정하기 위해 보정 계수를 적용해야 합니다. 일반적으로 플라스틱 심을 베어 프로파일 위에 놓고 DFT 게이지로 측정합니다. 결과가 심의 두께와 일치하도록 게이지를 조정합니다. 심은 피크 위에 페인트가 쌓이는 것을 시뮬레이션하고 조정을 통해 자기 평면이 아닌 프로파일 피크의 평균 레벨에서 페인트 두께를 측정합니다.
프로파일이 DFT 게이지에 미치는 영향을 정량화하기 위해 먼저 매끄럽고 평평한 강철에서 영점을 확인한 후 유형 1(기계적 풀오프) 및 유형 2(전자식) 기기로 모든 패널을 측정했습니다. 각 패널에 대해 5회 측정의 평균 결과를 기록했습니다.
유형 1 기기는 프로파일의 영향을 가장 적게 받았으며 가장 거친 표면에서 최대 0.3밀리미터를 측정했습니다. 유형 2 기기는 유리 비드 블라스팅 표면에서 최저 0에서 최고 1.2밀리미터 사이를 측정했으며, S390 샷 블라스팅 표면에서는 최저 0에서 최고 1.2밀리미터를 측정했습니다. 전반적으로 DFT 기기는 복제 테이프로 측정한 표면 프로파일 높이의 1~26% 범위의 두께 결과를 제공했으며, 모든 패널에서 평균 13%의 오차를 보였습니다.
일부 표면 거칠기는 테이프 및 스타일러스 방법의 측정 기능을 초과합니다. 좋은 관행은 상용 등급의 테이프가 0.5에서 5.0 mils 사이의 평균 피크 대 밸리 프로파일을 측정 할 수 있음을 제안합니다. 연구에 사용 된 모든 깊이 마이크로 미터는 블라스팅 된 강철 표면을 측정하는 데 적합한 확장 된 범위를 가졌으며, 어떤 패널에서도 "최대"가 아니 었습니다.
측정 범위에 대한 PosiTector SPG 표면 프로파일 게이지 주문 가이드를 확인하세요.
몇몇 패널에는 모든 기기 유형이 높은 프로파일 값을 생성하는 영역이 있었습니다. 이러한 차이는 손으로 발파하는 일관성이 없는 특성 때문일 수 있습니다. 더 큰 표면은 유사한 불규칙성을 가질 것이라고 가정 할 수 있습니다.
각 패널의 정확히 동일한 위치에 있는 각 장치로 테스트하는 것은 불가능했습니다(그림 7). 복제 테이프는 상대적으로 넓은 영역을 검사하므로 표면을 적절하게 특성화하는 데 필요한 측정 횟수가 적습니다. 스타일러스 및 깊이 마이크로미터 분석법에는 훨씬 더 작은 표면적을 샘플링하는 미세 팁 프로브가 있으므로 표면을 적절하게 특성화하기 위해 더 많은 측정이 필요합니다. ISO, ASTM, NACE 및 SSPC 가이드는이를 고려합니다.
모든 방법은 테스트를 시작하기 전에 초기 설정과 정확도 검증이 필요했습니다.
를 참조하세요. PosiTector SPG 및 PosiTector RTR H 사용 설명서를 참조하여 설정 및 정확도 검증에 대해 알아보세요.
원형 테이프로 테스트 한 후 일부 패널에서 원이 관찰되었습니다. 미세한 입자가 거품에 깊숙이 들어가 거품이 벗겨지면 운반 된 결과로 믿어집니다. 스타일러스 기기로 테스트 한 후 일부 패널에서 긁힘이 관찰되었습니다. 강철 표면은 다이아몬드 팁 스타일러스가 봉우리 위로 끌리면서 약간 수정된 것으로 믿어집니다(그림 9).
테스트 과정에서 개별 표면 프로파일 측정 결과는 건조막 두께DFT, 온도 또는 광택 테스트와 같은 다른 형태의 산업 측정에서 사용자가 기대하는 것보다 반복성이 떨어지고 편차가 크다는 것이 분명해졌습니다. 두 개의 DFT 측정은 매우 비슷할 것으로 예상되지만, 두 개의 표면 프로파일 측정은 상당히 다를 수 있습니다. 블라스팅 표면의 특성이 바로 이런 것입니다.
예를 들어, 거친 스타우롤라이트 모래와 미세한 스타우로라이트 모래가 혼합된 패널에서 복제 테이프 측정값은 1.8mil에서 2.9mil 사이, 스타일러스 기기는 1.8mil에서 2.8mil 사이, 깊이 마이크로미터는 0mil에서 5.6mil 사이였습니다. 그러나 세 가지 방법 모두 약 2.5 mils의 최종 "최대 피크의 평균"결과를 제공했습니다.
그러나 종종 세 가지 방법은 그다지 가깝지 않은 결과를 낳았습니다. 테이프 및 스타일러스 결과는 때때로 30%까지 다양했습니다. S280 샷과 #100 메쉬 알루미늄 산화물로 폭파된 2개의 패널에서 복제 테이프는 둘 다에서 2.7mil을 읽는 반면 스타일러스 방법은 둘 다에서 평균 2.2mils를 더 낮췄습니다. 반대로 BX-40 실리카 샌드에서 복제 테이프는 1.5mil을 읽는 반면 스타일러스 방법은 평균 1.9mil이 더 높았습니다. 3 개의 스타일러스 장비에서 얻은 평균값은 4 개의 샌드 블라스팅 패널 모두에서 복제 테이프 값보다 높았으며 모든 산화물 및 쇼트 블라스팅 패널에서 더 낮았습니다. 복제 테이프와 스타일러스 결과의 요약은 그림 12를 참조하십시오.
깊이 마이크로 미터로 표면 프로파일 측정을 수행 할 때 다음 사항이 관찰되었습니다.
이 연구의 결과는 ASTM 라운드 로빈 테스트에서 처음 나타난 테이프와 스타일러스 측정 간의 밀접한 관계를 확인합니다. 결과는 또한 세 번째 측정 장치 유형인 표면 프로파일 깊이 마이크로미터에 대한 흥미로운 정보를 밝혀냈으며, 이는 "최대 피크의 평균" 분석 접근 방식을 사용했을 때 테이프 및 스타일러스에 필적하는 결과를 달성했습니다(그림 12).
블라스팅된 강철의 표면은 어느 at 무작위로 변화하므로 여러 번 측정해야 합니다. 평가 목표는 최대 피크 투 밸리를 결정하는 것입니다. 연마 블라스트 세척된 금속 표면의 개별 측정값은 주어진 표면의 면적에 따라 크게 달라집니다. 이러한 측정값을 결합하는 방법은 작업에 필요한 매개변수(평균 피크 대 밸리 높이, 최대값 또는 다른 것)에 따라 달라집니다. 깊이 마이크로미터는 "최대 피크의 평균" 분석 방식을 사용하여 복제 테이프 및 스타일러스 거칠기 테스터 결과와 밀접하게 연관된 신뢰할 수 있는 표면 프로파일 측정값을 제공합니다.
PosiTector SPG Advanced 모델에는 다양한 표준 및 테스트 방법을 준수하기 위한 SmartBatch™ 모드가 있습니다. 기본적으로 SmartBatch™는 테스트 영역 내의 모든 지점에 대한 최대 프로파일 깊이를 자동으로 평균화하고 "최대 피크의 평균"을 표시하여 복제 테이프 및 드래그 스타일러스 방법으로 얻은 결과와 유사한 결과를 생성합니다.
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.
