Che cos'è il test di durezza della matita?

Il test di durezza a matita, noto anche come test Wolff-Wilborn, utilizza i diversi valori di durezza delle matite di grafite per valutare la durezza di un rivestimento. Si tratta di un metodo semplice ma molto efficace per determinare la durezza della superficie di un materiale. Spingendo le matite nel campione, la durezza del rivestimento viene identificata dalla traccia generata. Questo test è ampiamente utilizzato in diversi settori, dall'elettronica alla produzione automobilistica, grazie alla sua facilità d'uso e all'efficacia dei costi.

Come funziona il test di durezza a matita

Il test di durezza della matita prevede l'utilizzo di matite classificate da 9H (la più dura) a 9B (la più morbida), con la scala di durezza determinata dalla quantità di argilla rispetto alla grafite nel nucleo della matita. La procedura prevede in genere di tenere la matita con un angolo di 45 gradi rispetto alla superficie di prova e di applicare una forza costante. Se la matita lascia un segno, la superficie non è dura come la matita. Ripetendo questo processo con matite diverse, è possibile determinare l'esatta durezza della superficie del materiale.

Classificazione della durezza: Scala numerica e scala HB della grafite

Esistono due scale per valutare la durezza del nucleo di grafite di una matita. La prima è una scala numerica; più alto è il numero, più duro è il nucleo della matita. Poiché il nucleo diventa più morbido nei numeri più bassi, lascia più grafite sul materiale e un segno più scuro. La seconda scala è quella della grafite HB; la "H" rappresenta la durezza, mentre la "B" indica il nero. La comprensione di queste scale è fondamentale per selezionare le matite giuste per le sue esigenze di prova.

Metodo di prova standard per la durezza della pellicola con il test della matita

L'ASTM D3363 è un metodo di prova standardizzato progettato per valutare la durezza di un rivestimento attraverso l'uso di matite o mina da disegno. Questo metodo valuta anche la polimerizzazione del rivestimento e può essere abbinato ad altri test, come l'ASTM D7869, per caratterizzare l'evoluzione della durezza del materiale nel tempo. Noi di Interelectronix incorporiamo l'ASTM D3363 nei nostri servizi completi di analisi delle vernici, per garantire che i suoi rivestimenti soddisfino gli standard più elevati.

Valutazione della durezza del film mediante il test di durezza a matita

Lo scopo di questo protocollo di prova è quello di determinare la durezza di un film rivestito attraverso la misurazione della durezza a matita. Il metodo prevede la valutazione dell'estetica della superficie del rivestimento dopo il tentativo di graffiarlo con una matita di durezza nota ad un angolo di 45 gradi, applicando una forza costante. Questo processo viene ripetuto con una matita di durezza inferiore, fino a identificare la matita più dura che lascia il film intatto e la matita più dura che non graffia il campione.

Fattori da considerare nei test ASTM D3363

Quando si esegue il test ASTM D3363, si devono considerare diversi fattori, tra cui lo spessore del film e il tipo di matita utilizzata. Le dimensioni del campione devono essere sufficienti per condurre l'esperimento due volte. Le condizioni tipiche del test prevedono una temperatura di 23 ± 2 °C (73,5 ± 3,5 °F) e un'umidità relativa del 50 ± 5%. La scala di durezza delle matite di legno va da 6B (la più morbida) a 6H (la più dura), e la selezione della durezza corretta è fondamentale per un test accurato.

Importanza del test di durezza della matita in vari settori industriali

Nell'industria elettronica, ad esempio, la durata dei dispositivi touchscreen dipende dalla durezza della superficie del display. Uno schermo resistente ai graffi non solo migliora l'esperienza dell'utente, ma prolunga anche la durata del dispositivo. I produttori di automobili si affidano al test di durezza della matita per garantire che i materiali del cruscotto e i rivestimenti esterni possano resistere all'usura quotidiana. Allo stesso modo, nell'edilizia, il test aiuta a verificare la durezza dei rivestimenti dei pavimenti e di altri materiali, assicurando che soddisfino gli standard di durata necessari.

Durezza del rivestimento in ceramica: Test di durezza 9H con graffio di matita

I rivestimenti sono solitamente strati molto sottili di materiali supportati da un substrato. Tutto ciò che viene applicato su un substrato è un rivestimento, comprese cere, lacche, vernici acriliche, smalti e altri materiali. Un rivestimento applicato su una base dura aumenterà naturalmente la durezza del rivestimento. Ad esempio, un rivestimento ceramico forma uno strato protettivo sulla vernice trasparente di un'auto, proteggendola dai dannosi raggi UV, dal polline, dagli escrementi di uccelli, dalle piogge acide e da altri elementi dannosi.

Che cos'è la durezza?

La durezza è la resistenza di un materiale solido alla deformazione quando viene applicata una forza di compressione. Alcuni materiali (ad esempio, i metalli) sono più duri di altri (ad esempio, le materie plastiche). La durezza macroscopica è generalmente caratterizzata da forti legami intermolecolari, ma il comportamento dei materiali solidi sotto forza è più complesso e comprende la durezza da graffio, la durezza da indentazione e la durezza da rimbalzo. La durezza dipende molto dalla duttilità, dalla rigidità elastica, dalla plasticità, dalla deformazione, dalla resistenza, dalla tenacità, dalla viscoelasticità e dalla viscosità.

Tipi di scala di durezza al graffio

I test di durezza al graffio determinano la durezza di un materiale ai graffi e all'abrasione. Le scale più comuni includono:

• Scala di Mohs: Si basa sulla durezza relativa dei graffi, con il talco a 1 e il diamante a 10. È non lineare e la maggior parte degli abrasivi moderni si colloca tra 9 e 10. Non è lineare e la maggior parte degli abrasivi moderni si colloca tra 9 e 10.
• Scala di Ridgway: Modifica la scala Mohs, assegnando al granato una durezza di 10 e al diamante di 15.
• Scala di Wooddell**: Estende la scala di Ridgway utilizzando la resistenza all'abrasione, ottenendo un valore di 42,4 per il diamante bruno sudamericano.

Scala di durezza della matita: Come funziona?

Le scale minerali non sono adatte per i rivestimenti o le pellicole, il che ha portato al metodo standardizzato ASTM che utilizza la Scala di Durezza della Matita. Le matite di grafite, che valutano 1-2H sulla scala Mohs, vengono utilizzate per misurare la durezza dei film di rivestimento organici trasparenti e pigmentati. Questo metodo è fondamentale per il lavoro di sviluppo e il controllo della produzione, anche se i risultati possono variare da un laboratorio all'altro a causa delle differenze tra le matite e i pannelli utilizzati.

Come si esegue un test di durezza a matita

Il test prevede in genere uno spessore di rivestimento di 25,4-38,1 micron, lasciato asciugare per 7 giorni. Si sceglie una matita e si traccia una linea lunga circa 1/2 pollice. Se graffia la superficie, si utilizza una matita più morbida, finché non viene identificata la prima matita che non graffia il rivestimento. Il test viene ripetuto per verificare la coerenza. Alcuni rivestimenti sono così duri che persino una matita 10H non li graffia, ottenendo una valutazione 10H.