基礎技術解説コーティング

表面硬化層

AFMによる硬さ試験(40μN)
AFMによる硬さ試験(40μN)

熱処理により塗膜内の残留溶剤が蒸発し、樹脂等の熱架橋反応が促進し凝集力が増加する。塗膜の凝集性の増加により、応力が発生するが耐久性も向上する。ここでは、塗膜表面の硬さ測定として、原子間力顕微鏡(atomic force microscope: AFM)を用いた押込み試験(インデンテーション)を紹介する。

この手法は、微小プローブを塗膜表面から内部へ押込みながら荷重を計測し、硬さの深さ分布を計測する。右図は、力曲線として、塗膜表面層の硬化処理の違いを示している。熱処理法として、オーブン加熱、電子ビーム照射を用いている。表面から内部にプローブを押し込むにつれて、荷重が増加する様子が分かる。この場合、曲線の傾きが大きい場合は、比較的硬化が進んでいることを示す。

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以下のような図や解説が続きます。

  • [図] 塗膜内の溶剤拡散
  • [図] 濃度差拡散
  • [図] (a)濃度差拡散(拡散種が無限に存在)(b)拡散種が有限の場合(通常乾燥に相当)
  • [図] 塗膜の乾燥
  • [図] ラプラス力
  • [図] ラプラス力による微小粒子の凝集

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