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钢化玻璃手机膜耐磨性能测试应用报告

点击次数:163 发布时间:2022-05-05

导言 手机屏幕保护膜与智能手机一样无处不在,通常由钢 化玻璃和聚合物衬底组成。每当寻找一款手机膜时, 总是会想:哪一种会更好呢? 所有产品声称具有相同的硬度和耐磨性能,但是抗磨 损性能是否真的相似? 造成划痕或磨损的主要原因是金属物体,如钥匙,或 者灰尘,包括沙粒(石英)。这些物质对手机保护膜的 损害最大。

测试问题 手机屏幕保护膜(接下来简称为屏保)可以在有灰尘 的情况下被滑动多次,也可以与损坏或磨损手机屏幕 的物体一起存放。 屏保通常作为保护智能手机的“牺牲层",其使用寿 命要求也较高。由于市面上的这些产品声称具有相似 的抗磨性,本报告旨在测试不同品牌的产品,以评估 其耐磨性能是否与声称的性能一致。

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为了模拟屏保所受的损伤,本测试主要关注两个因 素:沙粒和钥匙。用半径从10到100微米的微凸体来 表示沙粒。本试验使用具有3个不同齿半径的钥匙, 并用共聚焦显微镜对齿进行测量。

测试方法 表面表征 第一步是选取合适半径划痕头来等效钥匙表面。通过 使用Rtec Instruments的三维轮廓仪对钥匙的3个不 同齿进行成像,并测量齿边缘的半径(图2)。


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磨损测量: 为了模拟不同表面与屏保的接触,使用不同半径的金 刚石划痕头沿着样品表面反复划动,形成的磨痕符合 ASTM G133。恒定的法向力通过划头顶部施加到表 面,来模拟屏保表面所受的力。


可以在固定的时间间隔内对整个磨痕成像,得到磨损 量随时间变化的趋势。当观测到磨痕中出现材料剥落 时,试验终止。磨痕过程中可记录多个信号,帮助研 究人员分析材料失效的形式。 测试条件 使用三维轮廓仪共聚焦50X镜头对钥匙齿扫描成像, 进一步分析并决定划痕试验中使用的划痕头半径。 使用SMT-5000在三种不同的钢化玻璃屏保上进行简单 线性往复磨损试验,产生磨痕(图3)。使用两种不同 尺寸的金刚石划痕头分别来模拟沙粒(半径为20微米) 和钥匙(半径为100微米)。 通过划痕头顶部施加的法向载荷模拟真实工况下屏保 所受的力。 每300次循环试验后,对整个磨痕进行共焦成像。最 后,在1500次循环试验后,测量并比较不同样品的磨 损量。 测试参数见表1:

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测试结果  划痕头半径选择: 对钥匙三个齿进行成像,包括角度和半径。如图4所 示,在齿横截面的两个垂直方向上进行分析。

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通过计算,钥匙齿平均半径值为102.7微米,因此可以 使用半径为100微米的金刚石划痕头进行测试。


磨损研究: 线性往复试验往往会经历三个磨损阶段。第一阶段是 经过前几百个循环测试后,在材料中形成凹槽。第二 个阶段是在磨痕或磨痕的末端出现赫兹裂纹。最后阶 段,裂纹延伸,材料产生剥离,完全失效。

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第一个阶段是表面的磨粒磨损。试验后,每个样品产 生凹槽,但不同样品深度不同。为了比较材料磨损情 况,计算每个样品经过1500次循环后的磨损体积,见 表2。

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经过1000次循环后,可以在共焦和亮场图像下观察到 磨痕中产生了裂纹。暗场图像也证实了裂纹的存在, 如图7所示。

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随着裂纹的出现,一些玻璃磨粒进入磨痕,加速了失 效进程。虽然在实际使用中裂纹的出现就意味着应该 更换屏保了,但是本测试报告中,磨损实验继续进 行,直到材料发生剥离失效,如图8所示。

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记录每个样品产生完全失效所用的测试周期,来量化 比较每个产品的耐磨性能。 结果如表3所示

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图9总结了每个样品的磨损量和完全失效的测试周期。

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三种样品的失效形式相似,但磨损量和失效周期有显 著差异。 由实验结果可知,相比样品B和样品C,样品A在1500 次测试循环后的磨损体积更小,完全失效所用的测试 周期更长。所以,样品A的性能优于样品B和样品C。

结论 在报告中,SMT-5000对智能手机的钢化玻璃屏幕进行 抗划性能测试。SMT-5000也可以通过遵循ASTMG133或 其他相关标准,对钢化玻璃进行摩擦磨损测试,以进 一步分析和研究此类材料。 在不同时间间隔采集的图像提供了材料失效过程的信 息。通过共焦图像,可以计算体积和面积,简化了分 析过程。 尽管这三种不同的屏保声称具有相似的性能,划痕测 试可清晰分辨样品耐磨性能和抗断裂性能的差异。

材料表面性能综合测试平台:SMT-5000

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