Le revêtement sur la peinture d'une voiture est conçu pour résister à certaines rayures. Bien qu'il ne soit pas impénétrable, il aide avec l'usure mineure et quotidienne. Découvrez comment la résistance à la rayure d'un revêtement est testée. Les idées historiques ont fourni une gamme de méthodes bon marché pour des approximations rapides des forces d'adhésion entre le revêtement et le substrat. Cependant, pour développer un revêtement véritablement exquis, un investissement dans des tests de rayure instrumentés est essentiel. Découvrez les avantages offerts par les tests de rayure instrumentés par rapport aux tests de rayure au crayon, aux tests de décollement par ruban et aux tests d'adhésion par coupe croisée.
Résistance à la rayure des revêtements
Méthodes d'essai d'adhésion classiques
Les tests de rayures classiques reposent beaucoup sur des solutions telles que le traçage d'une surface avec des crayons de dureté variable, le pressage d'un ruban sur la surface et son retrait à un rythme constant, ou le marquage de hachures orthogonales à travers le revêtement et le comptage des carrés qui disparaissent. Bien que des efforts aient été faits pour éliminer l'élément humain de certaines de ces méthodes, telles que le décollage de bande par robot, la subjectivité peut rester un problème, sans parler de la mauvaise résolution fournie (souvent au niveau de réussite/échec).

Figure 1 : Résultats d'un test d'adhésion en coupe transversale Source
Test de rayure instrumenté : une méthode quantitative
Il y a un besoin d'amélioration pour les ingénieurs en développement de produits et en contrôle de qualité concernant le suivi de la résistance d'adhésion des revêtements plutôt que de simplement définir les résultats par un oui ou un non, ou sur une échelle de un à cinq. La technologie de rayure instrumentée moderne peut fournir une force normale progressive précisément actionnée pendant qu'un échantillon est traîné sur un stylet durable à pointe de diamant. Un microscope optique intégré peut être utilisé pour collecter des données d'image panoramique, où les points de défaillance critique du revêtement sont facilement identifiables. Les testeurs de rayures peuvent également être équipés de capteurs pour surveiller la profondeur de pénétration, la force de friction latérale et l'émission acoustique. De manière cruciale, un logiciel de test de rayures bien conçu synchronisera ensuite ces données et le profil de force normale avec l'image panoramique, permettant à l'utilisateur de repérer et de signaler facilement des événements de rayures critiques avec une excellente résolution de force quantitative. Ici, les défaillances critiques de revêtement sont signalées comme « 12,3 N » par exemple plutôt que comme un « Oui ». Cette capacité permet l'optimisation des paramètres du processus de revêtement à un degré de subtilité bien plus grand que ce qui peut être détecté avec des méthodes classiques de test d'adhésion. De plus, la distribution des charges de défaillance critique entre les échantillons ou lots individuels fournit une excellente mesure de l'homogénéité ou de la répétabilité du processus de production, respectivement.
Ce qui constitue un "échec" d'un revêtement dépend de l'application. En optique, toute rayure, même celle qui ne provoque pas de délaminage complet du revêtement, peut causer des diffractions indésirables. Des rayures qui déforment le revêtement peuvent affecter la brillance de la finition, même si elles sont invisibles à l'œil nu. Ces types de défaillances sont connus sous le nom de défaillances de revêtement cohésif. Les échecs d'adhérence impliquent une perte de contact avec le matériau et une exposition subséquente du substrat. Dans le cas des revêtements protecteurs et des traces conçues pour conduire l'électricité, de petites quantités de dommages cohésifs au cours de la durée de vie d'un produit peuvent s'inscrire dans les tolérances de performance, tandis que les échecs de revêtement adhésif seront probablement rapidement suivis d'une perte de fonction. On suppose généralement que la résistance aux dommages par rayures est la caractéristique souhaitable pour les consommateurs lorsqu'il s'agit de revêtements (à moins que son but ne soit de s'enlever, par exemple les billets de loterie à gratter). Que ce soit esthétique ou fonctionnel, une fois que les préoccupations d'un ingénieur en développement de produit ou en contrôle qualité sont corrélées avec des phénomènes de rayures microscopiques, le défi devient d'explorer comment des conditions changeantes dans le processus de fabrication peuvent pousser ces phénomènes à se produire sous des charges normales de plus en plus élevées. Un testeur de rayures instrumenté est l'outil idéal pour ce travail.
Conclusion
Bien que les méthodes classiques d'essai d'adhésion aient encore un rôle à jouer dans l'industrie, la valeur des essais de rayure instrumentés a considérablement ajouté à la reproductibilité, la sensibilité et la quantification de ce qui a traditionnellement été un domaine sujet à la subjectivité et aux références qualitatives. Les testeurs de rayures modernes sont conçus et fabriqués pour couvrir une large gamme de conditions de revêtement, des polymères doux aux revêtements industriels exceptionnellement durs, avec des épaisseurs allant du niveau nm au niveau mm. Cet équipement est un outil de diagnostic puissant pour s'assurer que les revêtements sont formulés et appliqués selon une norme qui leur permettra de survivre aux rigueurs attendues de leur environnement pendant la durée de vie prévue d'un produit.