나노 스크래치는 고정밀 재료 역학 성능 테스트 기기로, 그 사용은 데이터의 정확성과 기기의 안정성을 확보하기 위해 조작 규범을 엄격히 준수해야 한다.다음은 나노 스크래치 사용에 관한 세부 사항으로 준비에서 데이터 분석에 이르는 전 과정을 포함한다.

1. 사전 준비 작업

1. 계기 검사와 환경 준비

- 기기의 전원, 가스 공급원(필요한 경우)의 연결이 정상적인지 확인하고, 압두, 적재대, 현미경 등 부품의 청결 여부에 손상이 없는지 확인한다.

- 계기를 평온한 작업대에 놓아 외부의 진동과 교란을 피하고 비산물 피해를 방지하기 위해 보호안경을 착용하는 것을 권장한다.

- 전원을 켜기 전에 온도 설정 (일반적으로 30 분에서 1 시간) 까지 기기를 예열해야 하며, 특히 압전 세라믹 또는 코일 시스템은 안정적인 성능을 보장합니다.

2. 샘플 제조 및 설치

- 시료는 적당한 사이즈(예: 10mm×10mm)까지 절단해야 하며, 표면은 광택 처리를 거쳐 거울 효과까지 처리되며, 초음파 세척으로 오염물을 제거한다.

- 샘플을 고정하기 위해 전용 클램프로 표면을 헤드와 수직으로 유지하고 기울기로 인한 스크래치 이상 방지

2. 매개변수 설정 및 교정

1. 압두 선택 및 측정

- 테스트 수요에 따라 헤드 유형(예를 들어 백씨 헤드, 삼각 원추형 헤드)을 선택하고 헤드의 첨단 반경 및 마모 상황을 검사한다.

- 녹아내린 석영과 같은 표준 경도 블록을 사용하여 압두 측정을 하고, 여러 번의 압흔을 통해 하중-변위 곡선을 획득하며, 실제 접촉 면적과 경도 값을 계산하여 시스템 오차를 수정한다.

2. 실험 매개변수 설정

- 최대 하중(예: 100 μN-10 mN), 압인 깊이(예: 100 nm-5 μm), 적재 속도(예: 0.5 mN/s) 등의 매개변수를 설정하고 과부하로 인해 압두나 시료가 손상되지 않도록 재료의 경도에 따라 조정합니다.

- 로드 정의 - 유지 - 제거 프로그램 (예: 사다리꼴 하중 모드) 및 데이터 샘플링 주파수 (일반적으로 ≥ 1 kHz) 를 설정합니다.

3. 운영 프로세스 테스트

1. 스크래치 테스트

- 프로그램을 시작한 후 조작 헤드가 시료 표면에 천천히 접근하여 접촉 상태 (0점 교정) 로 조정됩니다.

- 설정 프로그램에 따라 하중을 로드하고 하중-변위 곡선을 실시간으로 모니터링하며 탄성 변형과 가소성 변형 단계를 관찰한다.

- 마운트를 제거한 후 다음 스크래치를 수행하기 위해 30초 동안 기다립니다 (예: 30초).

2. 다중 측정 및 반복 제어

- 동일한 샘플은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 평균값을 얻기 위해 여러 번 스크래치(보통 ≥ 5회)를 수행합니다.

- 스크래치 간 거리가 너무 가깝지 않도록(권장 ≥ 10배 스크래치 깊이), 응력장 중첩으로 인한 오차를 방지한다.

4. 데이터 처리와 분석

1. 하중 - 변위 커브 처리

- 로드 및 오프로드 커브를 기록하고 오프로드 세그먼트 기울기(S)를 맞추어 접촉 강도를 계산하며 최대 하중(P_max)과 접촉 깊이(h_c)를 결합하여 경도를 계산합니다.

\\[H = \\frac{P_{\\text{max}}{A} \\quad \\text{여기서} \\quad A = f(h_c)\\]

식중 A는 압흔투영면적으로서 다항식의합압두기하형상에 의해 확정된다.

- 탄성 계량은 풋볼 모델을 통해 계산되며 파송비와 같은 재료 매개변수를 입력해야 합니다.

2. 오차의 출처와 수정

- 흔한 오차는 열표류, 압두마모, 시료표면의 거친도 등을 포함하며 교정과 공백실험을 통해 수정해야 한다.

- 연질 소재 또는 필름의 경우 King 모델과 같은 기저 효과 수정 모델이 필요합니다.

5. 계기 유지보수와 주의사항

1.일상적인 유지 관리

- 테스트 후 압두와 시료대를 청결하여 잔류 미세먼지가 후속 실험에 영향을 주지 않도록 한다.

- 정기적으로 압두의 뾰족도를 검사하고 마모가 심하면 교체하거나 다시 표시해야 한다.

- 보관 시 먼지 방지 덮개를 씌워 습한 환경으로 인한 광학 부품 곰팡이를 방지합니다.

2. 작업 사양

- 로드 방향을 자주 전환하지 않도록 하여 압전 세라믹의 과열 실효를 방지합니다.

- 과적 운행을 엄금하며, 스크래치 깊이는 일반적으로 압두 반경의 10배를 초과하지 않는다.

- 데이터는 실시간으로 보존해야 하며, 갑작스러운 단전 시 즉시 기기 상태를 검사하고 다시 교정해야 한다.