スクラッチ試験機

SMT-5000 ナノ・マイクロ・マクロの圧痕試験、引っかき試験、トライボロジー試験と3Dプロファイル測定の組み合わせ

SMT-5000は、計測付き圧痕試験、スクラッチ試験、トライボロジー、3D光学プロファイル測定、およびコーティング厚さ測定のための完全統合型プラットフォームです。研究機関、品質管理、および産業用材料開発向けに設計されており、単一のモジュール式システム内に複数の特性評価技術を統合することで、比類のない柔軟性を実現しています。
超低荷重のナノインデンテーションから最大200 Nまでのマクロスクラッチ試験に至るまで、SMT-5000は、市場で最も広い荷重範囲にわたって、正確かつ再現性の高い測定を実現します。高度な自動化、インテリジェントなソフトウェア、高解像度の表面分析により、実験室のワークフローを効率化すると同時に、信頼性が高く、規格に準拠した結果を保証します。
薄膜、コーティング、金属、セラミックス、ポリマー、半導体、あるいは生体材料の評価において、SMT-5000は現在の試験要件に適応し、将来のニーズに合わせて進化し続けます。

主な特長

ナノからマクロに至る全荷重範囲にわたる、へこみ・引っかき・トライボロジー試験に対応した単一プラットフォーム

ナノスケールからマクロスケールに至るまで、幅広いスクラッチおよびインデンテーション機能を備えた包括的な機械的試験。 ミリニュートンから200 Nまでの範囲でスクラッチ試験やトライボロジー試験を実施できるほか、交換可能なPiQナノインデンター(500 mN)およびマイクロインデンター(20 N)のヘッドを用いた計測付き圧痕試験が可能であり、ナノスケールからマイクロスケールまでの材料特性評価をシームレスに行えます。

特許取得済みのインライン3Dプロファイル計:共焦点顕微鏡法および白色光干渉法

共焦点顕微鏡と白色光干渉法を組み合わせた最高性能の3Dプロファイラーは、高解像度の表面形状データと圧痕・スクラッチ測定値を自動的に関連付けます。この統合システムにより、単一のワークフローで表面および機械的特性の包括的な評価が可能となり、多様な研究・製造分野における先端材料分析や品質管理の精度、効率、および知見の向上を実現します。

PiQマイクロおよびナノインデンターヘッド技術

ナノスケールでの超高精度な機械的特性評価を実現する、新世代のナノインデンテーション技術。高性能な圧電アクチュエータにより、ナノメートル単位の位置決め精度と高速応答を実現し、デュアルセンサー構成により、インデンテーション全工程を通じて継続的な計測監視を行いながら、真の力と深さの測定を行うことで、信頼性が高く高精度な機械的特性データを確保します。

非破壊でナノメートル単位の精度を実現する膜厚測定

分光反射率に基づくインライン膜厚測定(FT-100)モジュールは、超高速かつ直接的な非接触膜厚測定を実現し、

環境チェンバー

SMT-5000は、温度チャンバーや加湿器などを用いて、制御された環境条件下で、密着性や摩耗性などのコーティング特性を測定することができます。

高スループット試験のための高度な自動化

SMT-5000の高度な自動化機能により、生産性を最大化します。一体型のXYZステージにより、無人での複数サンプル試験が可能となり、カスタマイズ可能なレシピによって試験シーケンス全体を自動化します。自動データ解析とレポート作成機能により、一貫性があり再現性の高い結果が保証され、オペレーターによる介入を削減するとともに、研究、品質管理、および産業用実験室における材料特性評価を迅速化します。

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材料の硬度について論じる際、一般的に用いられる方法の一つに、引っかき試験機による圧痕法がある。

計測付き圧入試験

SMT-5000 計測式圧痕試験機は、高度な荷重-変位解析により、硬度、弾性率、クリープ、破壊挙動、およびその他の機械的特性を高精度に測定します。さらに、そのモジュール式設計により、幅広い荷重範囲にわたるナノおよびマイクロ圧痕試験に対応しており、特許取得済みの静電容量式センシング技術が、卓越した精度と再現性をさらに保証します。 また、本システムは、ベルコビッチ、ビッカース、ヌープ、キューブコーナー、球形、およびカスタムダイヤモンドインデンターに対応しています。その結果、従来のビッカース硬度試験も実施可能であり、先端材料の特性評価のための包括的なソリューションを提供します。

3d-indentation-imaging
Critical load determination of a DLC coating using scratch testing and 3D surface analysis.
MFT-2000 tribometer indenter tip approaching sample on rotary stage with in-situ optical microscope close-up – Rtec Instruments

トライボロジー試験

摩擦・摩耗特性の統合的評価

SMT-5000にはリニア型またはロータリー型のトライボロジー・モジュールを搭載することができ、実際の動作条件下における摩擦、摩耗、潤滑、およびコーティングの耐久性について包括的な評価を行うことができます。そのモジュール式アーキテクチャにより、トライボロジー測定を、計測付き圧痕試験、スクラッチ試験、3D光学プロファイル測定、およびコーティング厚さ測定と、単一のプラットフォーム上でシームレスに統合することが可能です。 SMT-5000は、試料を装置間で移動させることなく、硬度、摩擦、摩耗量、表面粗さ、および表面形状を相互に関連付けることで、材料性能に関するより深い知見を提供するとともに、実験室の効率とデータの一貫性を向上させます。

特に「機器間で試料を移動させる必要がない」という文が気に入っています。これは、相関性の向上、取り扱い作業の軽減、精度の向上という、顧客にとっての真のメリットを際立たせているからです。これは、単に利用可能なモジュールを列挙するよりも、より説得力のあるメッセージです。

特許取得済みの3Dスクラッチ可視化技術

機械的データと3D表面形状の相関関係を明らかにする

各スクラッチ試験の後、SMT-5000は高解像度の試験後撮像機能を用いて、スクラッチ痕の全経路をシームレスに結合した3D画像を自動的に生成します。 さらに、同期化された機械的データ(米国特許第10,024,776 B2号)と組み合わせることで、ユーザーは臨界荷重を即座に特定し、コーティングの破壊メカニズムを可視化できます。その結果、表面損傷と機械的測定値を相互に関連付けることが可能になります。 さらに、包括的な3D解析により、スクラッチの深さ、貫入深度、残留変形、摩耗体積、粗さ、および材料変位を定量的に評価できます。これにより、単一の統合ソフトウェアプラットフォームから、スクラッチの挙動とコーティング性能を完全に把握することが可能になります。

Scratch-data-3d-imaging

非破壊的な被膜厚さ測定

高速かつ高精度な膜厚分析

SMT-5000には、分光反射率技術に基づく非破壊的な膜厚測定モジュールを搭載可能です。さらに、薄膜やコーティングの迅速かつ正確な特性評価も可能です。 500種類以上の材料を網羅した豊富なライブラリにより、本システムは、膜厚、屈折率(nおよびk)、表面粗さをワンクリックでリアルタイムに測定します。 さらに、自動解析、スケール補正、動的測定、マルチサンプルワークフローなどの高度なソフトウェア機能により、操作が簡素化されます。その結果、専門的な知識を必要とせずに、迅速かつ信頼性が高く、再現性のある測定結果が得られます。

Spectral reflectance measurement for non-destructive coating thickness and thin film characterization.
Synchronized 3D scratch image and mechanical test data for coating failure analysis and critical load identification.

テスト前・テスト後の3D表面解析

試験前後に撮影された高解像度の3D表面画像を自動的に比較し、変形、材料の変位、および損傷を定量的に評価します。表面の変化を直接可視化することで、コーティングの性能や破壊メカニズムに関する貴重な知見が得られます。


自動スクラッチ試験

カスタマイズ可能な試験レシピを用いて、単一または複数のスクラッチ試験を実施し、完全自動化された再現性の高い測定を実現します。インテリジェントなワークフローにより、生産性が向上し、一貫した試験条件が確保され、高スループットな特性評価が可能になります。


連続横断面解析

スクラッチ軌跡上の任意の位置で断面プロファイルを生成し、貫入深度、残留変形、およびコーティングの損傷を解析します。連続的なプロファイル解析により、スクラッチの形状や破壊の進行過程を詳細に把握することができます。


レポートの自動生成

ワンクリックで、プロフェッショナルかつ完全にカスタマイズ可能なレポートを作成できます。3D表面画像、スクラッチデータ、限界荷重、摩擦、粗さ、残留深さ、摩耗体積、および永久変形を関連付け、包括的なレポートにまとめ、効率的な分析と文書化を実現します。

高度なセンサーおよび環境試験

テスト能力を拡充する

SMT-5000は、幅広い種類の高度なセンサーや環境試験装置に対応しており、実際の使用環境を再現した現実的な試験条件を実現します。コーティングの密着性や腐食に関する研究から、高温・恒湿試験に至るまで、このモジュール式プラットフォームは、材料の性能や破壊メカニズムに関する包括的な知見を提供します。


電気的接触抵抗(ECR)

スクラッチ試験中に電気接触抵抗をリアルタイムで監視することで、コーティングの貫通や破損を正確に特定します。ECR測定は、導電性コーティングや多層システムを評価するための、高感度かつ非破壊的な手法です。


アコースティックエミッションモニタリング

試験中に発生する音響エミッション信号を測定することで、き裂の発生や脆性破壊を検出します。この高度なセンサーは、従来の光学検査では確認できない可能性のある破壊現象の特定に役立ちます。


腐食試験

スクラッチ試験と腐食試験を組み合わせることで、腐食環境下におけるコーティングの耐久性を評価する。この統合的なアプローチにより、コーティングの付着性、劣化、および長期的な性能に関する貴重な知見が得られる。


環境チェンバー

実際の使用環境を再現するため、温度、湿度、および指定された環境条件を制御した状態で、機械的特性評価を実施します。環境試験を行うことで、コーティングや材料の性能をより正確に評価することができます。


追加の測定センサー

SMT-5000は、摩擦、力、電気的特性、温度、およびその他の用途に特化した測定用の専用センサーを追加することで、さらに機能を拡張できます。複数の同期化されたデータチャネルにより、圧痕試験、スクラッチ試験、およびトライボロジー試験における材料の挙動について、より深い知見を得ることができます。

SMT-5000 nanoindentation, scratch testing, tribology and 3D profilometry system installed in a materials characterization laboratory.
Scratch - 最大負荷1 - 40 - 200 N
Scratch - 解像度の読み込み0.01~6~100 μN
Scratch - 最大摩擦力1 - 40 - 200 N
Scratch - 摩擦の解決0.01~6~100 μN
Scratch - 最大変位1000 - 1000 - 1000 μm
Scratch - 変位の解像度0.01 - 0.03 - 1.5 nm
インデント - 最大荷重500 mN ~ 30 N
インデント - 負荷分解能0.01~6 μN
インデント - 変位分解能0.01~0.03 nm
膜厚 - 光源ハロゲン
膜厚 - 波長400~1100 nm
被膜厚さ - 厚さの範囲0.01~75 μm
被膜厚さ - 精度<0.01 nm
被膜厚さ - 精度1 nm
SMTプラットフォーム - XY軸150 × 200 mm
SMTプラットフォーム - XY軸速度最大50 mm/s
SMTプラットフォーム - Z100 mm
SMTプラットフォーム - 位置決め精度0.25 μm
トライボメーター - モードピン・オン・ディスク、ボール・オン・ディスク
トライボメーター - 荷重範囲1 mN - 200 N
トライボメーター - 回転速度0.1~2500 RPM(オプションで5000 RPM)
トライボメーター - 往復駆動式最大15 Hz(オプションで80 Hz)
トライボメーター - 温度範囲-50 °C~1000 °C (オプションチャンバー)
トライボメーター - 湿度制御5% - 95% RH
トライボメーター - 内蔵センサー摩擦、摩耗深さ、電気接触抵抗
トライボメーター - 利用可能なモジュール回転式;直線往復式
テストテスト

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