ZHN奈米壓痕器

用於金屬測試的 ZHN 奈米壓痕儀和產業工具

ZHN奈米壓痕儀用於以必要的力和行程解析度對薄層或小表面積進行全面的機械特徵。

優勢及特點

一個提供多功能和靈活性的測試概念

ZHN 通用奈米力學測試儀源自 ASMEC 成熟的奈米壓痕儀技術。在這一首次開發中，兩個測量頭在法向（奈米壓痕儀原理）和橫向（劃痕測試儀原理）方向上組合在一起，以奈米解析度完全獨立地運行。現在可以首次測量横向力-位移曲線，從而獲得比以前更多的材料參數（請參見“典型應用”）。這包括測量試片的横向剛度和純彈性横向變形。

雙柱負載機架採用單中央導螺桿傳動和精確引導，確保更堅固的框架設計，而壓頭軸正好位於運動軸上。不會發生傾斜力矩，消除 Abbe錯誤。設備剛度超過 10⁶ N/m，無需校正且大大簡化了面積函數的校準。

與其他制造商的儀器相比，兩個測量壓頭均可在拉伸和壓縮方向上工作，可以進行疊加振盪的壓痕測試以及循環疲勞測試。

應用

從軟（聚合物）到硬（鑽石類型塗料）的塗料發展
開裂或塑性變形臨界應力的測定
工具的硬質塗料和防刮保護層
玻璃保護塗料
塗料和溶膠凝膠塗層
横截面硬度横切線的自動測量
用於感測器和MEMS/NEMS的奈米塗料
生物材料
合金中的基質效應（映射）
陶瓷材料與複合材料
離子注入表面
微電子損傷分析

ZHN的安全性考慮

科學中的應用在不斷變化。使用 ZHN 確保安全，採用單一平台，提供靈活性和可靠性。

在所有現有的奈米壓痕儀中，ZHN在整個奈米和微米範圍(106)内具有最高的訊噪比（軸向和橫向）。
使用20 N的測量頭，除了可在宏觀範圍内進行儀器化壓痕測試，還可進行經典維氏硬度測試和疲勞測試。
ZHN獨有的特點是真實的力量和位移控制。測量頭具有較高的橫向剛度，非常容易更換壓頭，而且標定或測量準確度不受影響。
側向力單元(LFU)非常適合於劃痕、磨損和多軸測試：即使是在較大的測試力下，橫向力-位移曲線也可以採用nm解析度測量。

測試實驗室的最佳工作流程

The 整個測試系統是基於工作流程的，且滿足測試實驗室的要求。

由於工作流程較直觀，因而操作簡單
Timer function in InspectorX中的計時器功能允許在安靜時間測量
ZHN節省時間：獨特的映射功能在一次運行中完成地形、摩擦係數和壓痕深度的測量
外殼用於降低環境對測試結果的影響
主動隔振裝置和特殊支撑台用於耦合外部干擾源
替代測量頭可安全存放

靈活的模組化設計

ZHN測試系統the 的靈活性體現在廣泛的應用、模組化以及能夠進行後續調整方面。

Unique 配有兩台攝影機的獨特串聯光學設備可以擴展為包含光學評估裝置（例如WLI或AFM）。這些完全整合到測試系統中。
The 堅固的設計可以整合各種壓頭和試片夾具。
更換壓頭非常容易。
InspectorX是一款具有清晰的結構化設計和應用模組的現代化軟體。

符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試

測量通常使用搭載負載控制的玻氏壓頭進行。能夠快速地執行測量，例如 10s 負載、5s 保持時間和 4s 卸載。

可測量值：
壓痕硬度H_IT（以H_V轉換）
Martens硬度HM或HMs
壓痕模組E_IT（彈性模組）
壓痕蠕變C_IT或鬆弛R_IT
彈性變形分量與壓痕能量比n_IT

總共可測定60多個值。

多種附件

多種附件實現了靈活性和模組化。

ZHN附件

技術概覽

模組化組件，包括

帶中央導螺桿傳動、精確導向和花崗岩底座的雙柱負載機架
電動中央導螺桿傳動和可編程的電動X-Y軸載物台
作為PCI-E插槽卡的三軸步進電機控制
配有2台攝影機和LED入射光（綠色LED）的串聯顯微鏡
測試機和測量壓頭的控制電子系統
最大測試力20 N的可互換測量壓頭
Inspector X控制和評估軟體
用於自動聚焦的SW模組
用於概覽圖像的SW模組，概覽圖像由視野深度較大的單個圖像組成

訂貨號	1011428
尺寸（H x W x D）	790 x 640 x 390	mm
重量	約105	kg
電壓	230	V
光學設備
配有兩台攝影機的串聯顯微鏡	1280 x 1024像素，USB 3.0連接
照明	綠色LED，最大額定功率1 W
鏡頭	50 x¹ [ 5 x ]²
焦距	0.38 / 10.6 ³ [ 10.6 ]	mm
光學放大至23"（攝影機1/攝影機2）	1000x / 3350x [ 100x / 335x ]
視場（攝影機1/攝影機2）	324 x 259 μm / 96 x 77 μm [ 3.2 x 2.6 mm / 0.97 x 0.77 mm ]
像素解析度小/大（攝影機1/攝影機2）	254 nm / 76 nm [ 2540 nm / 760 nm ]
平台系统
X-試片台位移	100 mm，步長大小50 nm
Y-試片台位移	200 mm，步長大小50 nm
Z-試片台位移	70 mm，步長大小10 nm
最大試片尺寸(X x Y x Z)	80 x 80 x 60	mm
劃痕測試的最大長度	25⁴	mm

包含在供貨範圍内
帶手動位置調節的5x鏡頭，請參見“光學型號”
長距離鏡頭，請參見“光學型號”
取決於試片表面的平滑度

ZHN 奈米壓痕儀的應用

符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試

測量通常使用帶力控制的 Berkovich 壓頭進行快速測量，例如 10s 負載、5s 保持時間和 4s 卸載。

可測量值：

壓痕硬度H_IT（以H_V轉換）
Martens硬度HM或HMs
壓痕模量E_IT（彈性模量）
壓痕蠕變C_IT或鬆弛R_IT
彈性變形分量與壓痕能量比n_IT

總共可測定60多個值。

Mehr zum Härte und Elastizitätsmodul

維氏硬度

維氏硬度可以根據壓痕硬度計算。德國材料研究所(BAM)進行的一項綜合研究中使用了20種材料，比較了傳統維氏硬度法和使用H_IT轉換的InspectorX算法計算的維氏硬度。其顯示的平均差異< 10%，而其他軟體包的平均差異則為25-30%。

[T. Chudoba, M. Griepentrog, International Journal of Materials Research 96 (2005) 11 1242 – 1246]

Mehr zur Vickershärte

使用 QCSM 模組進行深度相關測量

“準靜態連續剛度測量方法”是ASMEC開發的一個模組，用於在壓痕測試過程中使用多個點而不僅僅是深度的卸載曲線来測定試片的接觸剛度。這樣，便可在同一個試片位置測定深度相關的硬度和楊氏模數。此外，低測試力下的測量靈敏度得到提高，從而能夠測定測試力和壓痕深度非常低的情況下的剛度值。使用QCSM模組，負載增加會有短時的暫停（1-4秒），並在壓電電壓上疊加正弦波振動。與其他方法相比，其負載幅或位移並不直接指定。使用鎖定濾波器確定振幅和振動相位。

Mehr zum QCSM-Modul