Issuu on Google+

2010  (english)   

Test equipment MTR3:  microindentation                    and scratch tester   



MICROTEST, S.A.  Instruments and equipment for material testing  (+34) 91 796 33 32           www.microtest‐ 

Test eequipment M MTR3: micrroindentatio on y scratch h tester 

  Introd ducing test equipment MT3 


The  MTR3  is  an  equipmentt  designed  for  characcterizing  the  su urface  mechanical  properties  of  thin  films,  substrate  influence,  and d  coatings  and  so  on.  Specifically, the abovve mentioned ccharacterization n it  is  carrried  by  mean ns  of  two  fam milies  of  alreaady  populaar  tests  in  scientific  world.  They  are:  miccro  indenttación  test  (ISO  14577:2005  “Meta allic  materrials.  Instrumeented  indenttation  test for  f hardneess  and  materrials  parameteers”),  and  scrattch  test (ISSO 1071‐3:2005 “Advanced teechnical ceramiics.  Metho ods of test for cceramic coating gs. Determination  of adh hesion and otheer mechanical ffailure modes by a  scratch h  test”,  ASTM M  G171  “Scra atch  hardness  of  materrials using a diam mond stylus”).   At  MICROTEST  we  understand  that  the  abo ove  mentio oned  tests  arre  completely  additional  eaach  other.   As  a  result,  teest  equipment  MTR3  integrattes,  in the  same equipmeent, both a micro indentator aand  T characterristic  normally  is  a  scraatch  tester.  That  resolved by means off two test mach hines.   At miccro indentation test, the test eequipment appllies  a  proggressive  force  in  i a  certain  point,  relieving  th hat  after aa while. At scraatch test, that fforce, is producced  togeth her  with  a  horizontal  displacement  befo ore  dischaarging any forcee. 

Sccratch  test  will  be  able  to  pu ush  the  cover  to  the  lim mit  into  a  progressive  load  test,  or  submit  it  to  su uccessive scratcch cycles simulaating a fatigue  test or,  on n the other han nd, characterizee its scratch haardness  measuring with tthe optical miccroscope the re esultant  grroove’s width. Ad dding to Youngg modulus and  indentation hardness,  critical  force  measure,  m acousstic  emission1  signal  maximums,  dragg  coefficient  (aanalogous  to  friction  on ne) and penetraation’s depth,  we will obtain  a wide  ch haracterization of coatings and d surfaces itselff.  Ge eneral featuress test equipment MT3  


Dual  possibility  micro  iindentator  –  scratch  tester  Double axiss force transducer  Different  indentator’s  shape:  Berrkovich,  Vickers, Ro ockwell, etc  High  variety  of  speccimen’s  shape e  and  dimensionss susceptibly to o be tested  Valid  for  different  d materrials  (plastics,  metals,  ceramics, eetc)  High  accurrate  point  seleection  and  posst  view  inspection, thanks to opticcal microscope 

Indenttation’s  result  is  a  P  ‐  h  diagrram  which  meaans  and sttrain ‐ stress cu urve, from there, it is possiblee to  obtain n  important  paarameters  such h  as:  indentation  modullus,  indentattion  hardnesss  or  tough hen  coefficcient                          




 Optional equipme O ent 



Test eequipment M MTR3: micrroindentatio on y scratch h tester 


   ISO, UNE and d ASTM standarrized  Acoustic  em mission,  depth  measure,  drag  force, picturees catching  Versatile  an nd  powerful  test  sequen nce  configurator. Automate your own sequencces!  3 servocontrol  Test equipment MT3


Both m micro indentatio ons and scratch h tests, MTR3 test  equipm ment  has  thee  chance  of  controlling  c und der  differeent  target’s  variables  (vertical  forrce,  displaccement)  by  means  of  a  servvo  controlled  PID  P (propo ortional ‐ integrral ‐ derivative)      Softwaare    Set of special develop ped software fo or proper contrrol,  executtion  and  accurrate  analysis  related  with  teests  produced by test equ uipment MTR3.     This  set  s of  prograams  enables  fully  customizzed  softwaare by the userr for the formeer test, for furth her  data analysis and for subsequent report generation n.     Even  more,  that  software,  integgrates  all  devvice  ors,  managgement  (camerra,  optical  microscope,  senso enginees…) in the sam me environmentt.    Option nal elements      Test  equipment  e MTTR3  could  be  completed  with  w some  advisable  elements  such  as  image  systeem,  acousttic  emission  measure  or  different  force  transd ducer  capacitiees,  as  well  ass  any  indentator  shape;; either standarrd2 or not.    I Image option  • Set  off  elements  fo or  test  equipm ment  MTR3.  This  T consists  of,  mainly,  three  differen ntiated  elemen nts:  optical  microscope  image  system,  digital  cameera,  light so ource. 

• Acoustic em mission option    Accoustic  emissio ons  are  the  strress  waves  gen nerated  byy  the  sudden  internal  streess  redistributtion  in  material  or  strucctures  when  ch hanges  in  the  internal  oduced. Possible sources thatt justify  structure are pro those  internal  adjusts  are:  crack  initiatio on  and  o and  cclosure,  deform mation,  grrowth,  crack  opening  disslocation  movvement,  void  fformation,  inte erfacial  failure,  etc.    Th hese  waves  propagate  throu ugh  the  material and reacch the surface.    on  option  will  enable  measu ure  and  Accoustic  emissio register  phenom mena  describeed  before.  Saaid  AE  op ption  includes a  unit  that  filters  and  am mplifies  accoustic  signal  with  two  diifferent  signals:  ASL  (A Average Signal LLevel) o PL (Peaak Level) in addition to  a  sensor, necessarily piezoelecttric, dedicated  to said  w  amplitude  and  of  high  frequency  acoustic  a low


Total  magnification  catches  up  with  standaard  configuration  camerra  and  microsscope  enables  to  reach resolutions up to 0.063 µm/pixel.  Also,  an  a application  software  module  is  included  to  basic  software  s SCRA ATCH‐TEST.  Thiss  makes  the  user  possib ble the pre & post test surface visualization,, as  well  as  a indentation n  and  startingg  scratch  points  selectiion.  siggnals.    Te est equipment  MTR3  it  is not about an imm movable  paackage. Suggestt us any special accessory.   


 Thosee with well known n geometry, such as: Knoop, Vickeers,  Rockweell, Berkovich, etcc. 





Test equipment MTR3: microindentation y scratch tester 


  Specific software features 


Possible aplications 

Specific software SCRATCH‐TEST includes a complete  set  of  features  for  setting  up  properly  test  equipment  MTR3  before  and  after  performing  the  tests. 

• • • • • • • • • • • • • • •

  Real  time  adquisition  of  vertical  and  horizontal  force,  friction  coeficient,  depth,   acoustic  emission  (by  means  of  acoustic  emission option), displacements  Accurate  selection  on  each  indentation  (by  means image option)  Speed  control  either  microindentation  or  scratch test  Pre‐installed  sequences  either  micro  indentation  (simple,  multiple)  or  scratch  (constant, progresive, multiple)  Pictures  easy  catch.  Subsequent  measure  thought it  Test setting up easy programming  Full customize for each user  User control access  Powerful report generator  Direct  link  with  Microsoft®  Excel  for  further  test analysis  Data export into ASCII format 

• •


Semiconductor technology  Passivation layers  Metallization  Bond pads  Wear resistant coatings  TiN, TiC, DLC  Cutting tools  Automotive  Paints and polymers  Varnishes and finishes  Windows  Brake pads  Optical components  Eye glass lenses  Optical scratch‐resistant coatings  Contact lenses  General engineering  Rubber resistance  Sliding bearings  Self lubricant systems  Data storage  Magnetic disks  Protective coatings on CDs y DVDs 

Applicable standars 


ASTM B578  ASTM D7027  ASTM C1624  ASTM G171  ASTM F2496  ISO 20502  ISO 1518  ASTM E384  ASTM E2546  ISO 14577  ISO 2039  ISO 4516  ISO 28079   






Test eequipment M MTR3: micrroindentatio on y scratch h tester 


  Techn nical feature es 



  Normal force range  Normal fo orce resolutio on  Friction force range  Friction fo orce resolutio on  Maximum scratch (axis X) and amp plitude (axiss Y)  Axis X aand Y speed Maxim mum verticall displaceme ent (axis Z)  Axis Z speed  Capacite sensor rangge  C Capacitive se ensor resolu ution  Opttical microsccope magnifiication4  Digitaal camera  Total magnification displaayed5  Software 

M MTR3  2 200 N  0 0.02 N  2 200 N  0 0.02 N  12 20 mm  150 mm/min  15 50 mm  50 mm/min  375 µm   From 2 20 to3 4.8 nm m  5xx…100x  Colorr 752 x 582  Up to 0.063 µm/pixe el  SCRA ATCH‐TEST 


Speciifications  byy  default  maay  be  subjecct  to  change e  caused  byy  the  normaal  test  equip pment  evolu ution.  Howeever, it is nott about defin nitive technical features.. We will advvice you in o order to custo omize  test eequipment M MTR3 to yourr necessities.     


CROTEST, SS.A.   MIC C/ V Valle de Tobaalina, 10  28021 ‐ M MADRID (+34) 91 7 796 33 32  microtest@micrrotest‐ m  http://www.microtest‐‐                                                              3

 Depending the range w where we are meeasuring.   Just reefered to optical lens magnificatio on. It does not takke into account reelation between CCD camera reso olution and pixielss  displayyed on the screen.  4



 Accorrding to interactioon between ópticcal devices – digittal camera.