Rtec Instruments propose un nano-tribomètre de pointe pour réaliser des tribologies à faible coefficient de frottement et des tribo-paires de nano-usure. Les capteurs de force brevetés de Rtec sont au cœur de ce module de nano-tribomètre.

Tout d’abord, les capteurs de force brevetés ont une dérive thermique et une diaphonie négligeables. Deuxièmement, la résolution et la précision permettent de mesurer des forces à des niveaux sans précédent. Enfin, le module à faible frottement peut fonctionner dans des conditions ambiantes et dans un environnement contrôlé.

Technologie inégalée des capteurs brevetés

En plus d’offrir une précision et une résolution inégalées, les capteurs s’adaptent à plusieurs environnements.

• Capteurs : haute résolution avec une conception rigide
• Capteur piézo supplémentaire : actionneur Z piézo indépendant en option pour une précision de positionnement nm Z
• Durabilité : la conception unique empêche la rupture du capteur en cas de mauvaise manipulation

Conception rigide : la construction rigide minimise l’inclinaison du support

Quelques installations de nano-tribologie

La technologie des nano tribomètres de Rtec Instruments fonctionne dans plusieurs configurations.

Imagerie automatique en ligne – rugosité, usure, volume en fonction du temps

Corrélation facile entre frottement, usure et topographie.

Le profilomètre 3D intégré mesure la topographie de la surface de la piste d’usure pendant l’essai sans sortir l’échantillon. Le profilomètre est optimisé pour les essais nano mécaniques. Des modes tels que l’imagerie confocale, l’imagerie en champ sombre et l’interférométrie permettent d’obtenir une résolution de l’ordre du nm.

Le changement de topographie à l’échelle nanométrique permet une compréhension complète de la tribologie nanométrique. Par exemple, l’image 3D initiale acquise tient compte des joints de grains, de la rugosité, de l’orientation des échantillons et d’autres caractéristiques localisées dans les surfaces de contact.

Analyse

Configuration

Nous positionnons la bille revêtue de DLC perpendiculairement à une plaquette revêtue d’un film mince sur le module rotatif. Les porte-échantillons universels supérieur et inférieur permettent de monter les échantillons.

Résultats

Le graphique ci-dessous montre les courbes de frottement COF pour deux revêtements à une force descendante de 50 mN et 400 tr/min.

Pourquoi l’AFM quand le nano tribomètre offre beaucoup plus ?

Actuellement, la plupart des travaux de mesure des faibles frottements sont réalisés à l’aide d’un microscope à force atomique aussi appelé AFM. Les essais réalisés à l’aide de l’AFM présentent des difficultés telles que :

• L’étalonnage des pointes de l’AFM pour mesurer le frottement
• La flexion des pointes de l’AFM ne peut être répétée
• Seule une petite force descendante peut être appliquée
• Seule une petite surface de l’échantillon est disponible pour les tests
• Contrôle limité de l’environnement

Ce tribomètre à faible frottement mesure le frottement et l’usure à l’aide de capteurs ultra précis sur une large gamme de vitesses linéaires et de vitesse de rotation (10 000 tr/min). Comme le taux d’usure dans ces scénarios est négligeable, le profilomètre 3D en ligne est très utile pour fournir des données sans retirer l’échantillon. Cette combinaison unique permet d’étudier l’usure volumétrique et les changements de propriétés chimiques de la piste d’usure au fur et à mesure de son évolution dans le temps.

La configuration du nano-tribomètre offre plusieurs avantages par rapport à un test typique réalisé à l’aide d’un AFM et d’autres modèles. Ces avantages sont les suivants :

• Capteur robuste à haute résolution, à la pointe de l’industrie, pour des mesures précises, fiables et reproductibles, sans qu’il soit nécessaire de procéder à un étalonnage tous les x essais
• Application de forces d’abaissement beaucoup plus importantes qu’avec l’AFM
• Échantillons à l’échelle micro et macro pour une analyse complète des revêtements
• Environnement ambiant et contrôlé (haute température, vide, gaz inerte)
• Imagerie 3D pour l’analyse automatique des traces d’usure