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鋼化玻璃手機膜耐磨性能測試應(yīng)用報告
導(dǎo)言 手機屏幕保護膜與智能手機一樣無處不在，通常由鋼 化玻璃和聚合物襯底組成。每當(dāng)尋找一款手機膜時， 總是會想：哪一種會更好呢？ 所有產(chǎn)品聲稱具有相同的硬度和耐磨性能，但是抗磨 損性能是否真的相似? 造成劃痕或磨損的主要原因是金屬物體，如鑰匙，或 者灰塵，包括沙粒(石英)。這些物質(zhì)對手機保護膜的 損害最大。
測試問題 手機屏幕保護膜（接下來簡稱為屏保）可以在有灰塵 的情況下被滑動多次，也可以與損壞或磨損手機屏幕 的物體一起存放。 屏保通常作為保護智能手機的“犧牲層"，其使用壽 命要求也較高。由于市面上的這些產(chǎn)品聲稱具有相似 的抗磨性，本報告旨在測試不同品牌的產(chǎn)品，以評估 其耐磨性能是否與聲稱的性能一致。
為了模擬屏保所受的損傷，本測試主要關(guān)注兩個因 素：沙粒和鑰匙。用半徑從10到100微米的微凸體來 表示沙粒。本試驗使用具有3個不同齒半徑的鑰匙， 并用共聚焦顯微鏡對齒進行測量。
測試方法 表面表征 第一步是選取合適半徑劃痕頭來等效鑰匙表面。通過 使用Rtec Instruments的三維輪廓儀對鑰匙的3個不 同齒進行成像，并測量齒邊緣的半徑(圖2)。
磨損測量： 為了模擬不同表面與屏保的接觸，使用不同半徑的金 剛石劃痕頭沿著樣品表面反復(fù)劃動，形成的磨痕符合 ASTM G133。恒定的法向力通過劃痕頭頂部施加到表 面，來模擬屏保表面所受的力。
可以在固定的時間間隔內(nèi)對整個磨痕成像，得到磨損 量隨時間變化的趨勢。當(dāng)觀測到磨痕中出現(xiàn)材料剝落 時，試驗終止。磨痕過程中可記錄多個信號，幫助研 究人員分析材料失效的形式。 測試條件 使用三維輪廓儀共聚焦50X鏡頭對鑰匙齒掃描成像， 進一步分析并決定劃痕試驗中使用的劃痕頭半徑。 使用SMT-5000在三種不同的鋼化玻璃屏保上進行簡單 線性往復(fù)磨損試驗，產(chǎn)生磨痕(圖3)。使用兩種不同 尺寸的金剛石劃痕頭分別來模擬沙粒(半徑為20微米) 和鑰匙(半徑為100微米)。 通過劃痕頭頂部施加的法向載荷模擬真實工況下屏保 所受的力。 每300次循環(huán)試驗后，對整個磨痕進行共焦成像。最 后，在1500次循環(huán)試驗后，測量并比較不同樣品的磨 損量。 測試參數(shù)見表1：
測試結(jié)果 劃痕頭半徑選擇： 對鑰匙三個齒進行成像，包括角度和半徑。如圖4所 示，在齒橫截面的兩個垂直方向上進行分析。
通過計算，鑰匙齒平均半徑值為102.7微米，因此可以 使用半徑為100微米的金剛石劃痕頭進行測試。
磨損研究： 線性往復(fù)試驗往往會經(jīng)歷三個磨損階段。第一階段是 經(jīng)過前幾百個循環(huán)測試后，在材料中形成凹槽。第二 個階段是在磨痕或磨痕的末端出現(xiàn)赫茲裂紋。最后階 段，裂紋延伸，材料產(chǎn)生剝離，*失效。
第一個階段是表面的磨粒磨損。試驗后，每個樣品產(chǎn) 生凹槽，但不同樣品深度不同。為了比較材料磨損情 況，計算每個樣品經(jīng)過1500次循環(huán)后的磨損體積，見 表2。
經(jīng)過1000次循環(huán)后，可以在共焦和亮場圖像下觀察到 磨痕中產(chǎn)生了裂紋。暗場圖像也證實了裂紋的存在， 如圖7所示。
隨著裂紋的出現(xiàn)，一些玻璃磨粒進入磨痕，加速了失 效進程。雖然在實際使用中裂紋的出現(xiàn)就意味著應(yīng)該 更換屏保了，但是本測試報告中，磨損實驗繼續(xù)進 行，直到材料發(fā)生剝離失效，如圖8所示。
記錄每個樣品產(chǎn)生*失效所用的測試周期，來量化 比較每個產(chǎn)品的耐磨性能。 結(jié)果如表3所示。
圖9總結(jié)了每個樣品的磨損量和*失效的測試周期。
三種樣品的失效形式相似，但磨損量和失效周期有顯 著差異。 由實驗結(jié)果可知，相比樣品B和樣品C，樣品A在1500 次測試循環(huán)后的磨損體積更小，*失效所用的測試 周期更長。所以，樣品A的性能優(yōu)于樣品B和樣品C。
結(jié)論 在報告中，SMT-5000對智能手機的鋼化玻璃屏幕進行 抗劃性能測試。SMT-5000也可以通過遵循ASTMG133或 其他相關(guān)標準，對鋼化玻璃進行摩擦磨損測試，以進 一步分析和研究此類材料。 在不同時間間隔采集的圖像提供了材料失效過程的信 息。通過共焦圖像，可以計算體積和面積，簡化了分 析過程。 盡管這三種不同的屏保聲稱具有相似的性能，劃痕測 試可清晰分辨樣品耐磨性能和抗斷裂性能的差異。
材料表面性能綜合測試平臺:SMT-5000
