วิเคราะห์ผ้าเบรค Brake Pad Analysis ด้วยเครื่อง SEM,EDS แบบไม่ทำลายตัวอย่าง

ผ้าเบรคมีหลายแบบ ใช้กับรถจักรยานยนต์ รถยนต์ ซึ่งรถยนต์ก็จะมีขนาดเล็ก ขนาดกลาง
และใช้กับรถบรรทุกขนาดใหญ่ เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีชนิดของผ้าเบรคแบบอ่อน แบบแข็ง
และอื่นๆเป็นต้น แต่ละยี่ห้อก็จะมีส่วนผสมและการกระจายตัวของวัสดุที่นำมาทำก็จะแตกต่าง
กันออกไป และจะเป็นตัวที่เช็คคุณภาพผ้าเบรคได้ในระดับหนึ่ง

บทความนี้เราจะเสนอผ้าเบรคที่ใช้กับรถเก่งขนาดกลาง ลักษณะผ้าเบรคตามภาพล่าง เป็น
ผ้าเบรคผ่านการใช้งานมาแล้ว 5 หมื่นกิโล เราจะนำเข้าเครื่องแบบนี้เลย โดยที่ไม่ต้องฉาบ
เคลือบทอง ,คาร์บอน หรือสารอื่นๆให้นำไฟฟ้า ก่อนเข้าเครื่องวิเคราะห์ด้วยเครื่อง SEM,EDS

ข้อดี การไม่ฉาบเคลือบสารให้นำไฟฟ้า จะได้ผลวิเคราะห์เชิงคุณภาพเชิงปริมาณที่แม่นยำ
ตัวอย่าง ถ้าเราฉาบผ้าเบรคด้วยทอง พีค Au ทองจะเหลื่อม(Overlap)พีคของ S ซัลเฟอร์
ซึ่งผ้าเบรคจะมีส่วนประกอบของซัลเฟอร์ และที่สำคัญมีผ้าเบรคยี่ห้อหนึ่งมีส่วนผสมของ
ทองคำแท้ๆอยู่ด้วย มันจะเป็นผลดีต่อการวิเคราะห์ด้วย กับตัวอย่างที่มีทองมีส่วนประกอบ
โดยที่เราไม่ฉาบทองกับตัวอย่างนั้น
อีกตัวอย่าง ถ้าเราฉาบผ้าเบรคด้วย C คาร์บอน เชิงปริมาณของธาตุนี้จะได้ผลที่ขาดความ
แม่นยำ เพราะส่วนใหญ่ผ้าเบรคจะมีส่วนผสมของ C คาร์บอนอยู่แล้ว



คำถาม ถ้าเราไม่ฉาบผ้าเบรคให้นำไฟฟ้า เราจะสามารถ นำเข้าเครื่อง SEM และวิเคราะห์
ด้วยเครื่อง EDS ได้ไหม คำตอบคือได้และดีด้วยครับ

เรามาดูด้านกายภาพ ของผ้าเบรค ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคป SEM
ตามภาพเป็นภาพเป็นภาพแบบ BEI COMPO ข้อดีภาพแบบนี้คือสามารถแยกเพสของ
วัสดุที่นำมาทำผ้าเบรคได้แบบคร่าวๆได้ว่า โดยตัวตัวจับสัญญาณ (BEI Detector) จะ
แยกเฉดสีตามเลขอะตอมมิก (Atomic No.,Z) เฉดสีโทนสว่างคือเลขอะตอมมิกสูงหรือ
เป็นกลุ่มธาตุหนักเช่น Cu ทองแดง เฉดสีโทนมืดคือเลขอะตอมมิกต่ำ หรือเป็นกลุ่ม
ธาตุเบาเช่น C คาร์บอน เป็นต้น

บทความที่เกี่ยวข้อง เรื่องโหมดภาพ SEM/FE-SEM /EPMA : คลิกเพื่อดูบทความ

ตามภาพเป็นภาพผ้าเบรค
ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 35เท่า สเกล 500 um (ไมครอน ) หรือ 0.5 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดย www.dosem24hr.com

ตามภาพเป็นภาพผ้าเบรค
ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 35เท่า สเกล 500 um (ไมครอน ) หรือ 0.5 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดย www.dosem24hr.com



ตามภาพเป็นภาพผ้าเบรค
ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 75เท่า สเกล 100 um (ไมครอน ) หรือ 0.1 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดย www.dosem24hr.com



จากตำแหน่งภาพด้านบนเรามาวิเคราะห์ธาตุกันต่อ แบบพื้นที่ (Area analysis)

หลังจากดูภาพแล้ว เราจะเห็นลักษณะการกระจายตัวของวัสดุที่นำมาทำผ้าเบรค ว่าอยู่ใน
ลักษณะใหนกันบ้าง แต่เราไม่ทราบว่ามีธาตุอะไรกันบ้าง และแต่ละธาตุอยู่ตำแหน่งใดกัน
บ้าง เราจะวิเคราะห์กันต่อครับเพื่อหาคำตอบ ด้วยเครื่องวิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ/คุณภาพ

วิเคราะห์ผ้าเบรค Brake Pad Analysis ด้วยเครื่องวิเคราะห์ธาตุ EDS/EDX
วิเคราะห์ผ้าเบรคเชิงคุณภาพ Qualitative Analysis

ตามภาพบนที่กำลังขยาย 75 เท่าเราจะวิเคราะห์ด้านเชิงคุณภาพ ทั้งภาพที่แสดง
ผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ จะได้ผลเป็นกราฟเชิงคุณภาพเหมือนภาพล่าง

เราจะได้ผลว่ามีธาตุหรือสาร C คาร์บอน,O ออกซิเจน, Si ซิลิกอน,P ฟอสฟอร์รัส, 
Ti ไททาเนียม,Cu ทองแดง,Mn แมงกานีส,S ซัลเฟอร์,Mg แมกนีเซียม,Al อลูมิเนียม
,Fe เหล็ก ,Ca แคลเซียม, Ba แบเรียม อยู่บนพื้นที่ที่เราวิเคราะห์ ตามภาพด้านบน

บทความที่เกี่ยวข้อง : วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพด้วย EDS,EDX คลิก



จากผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ เราทราบแล้วว่ามีธาตุอะไรบ้าง แต่ยังไม่ทราบว่า
มีปริมาณธาตุใดๆอยู่เท่าไร เราจะมาวิเคราะห์เชิงปริมาณกันต่อ

วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ Qualitative Analysis
การวิเคราะห์เชิงปริมาณ เราจะได้ค่าเป็น Element % หรือเรียกอีกชื่อ Wt% (weight %)
หรืออีกชื่อ Con% (concentration%) และ Atomic% และจะได้ ค่าธาตุ อยู่ในรูปแบบ
คอมพาวด์ออกไซด์Compound % การอ่านผลยกตัวอย่าง จะได้ปริมาณ Al อลูมิเนียม 
0.89% และ Al2O3 1.680%

บทความที่เกี่ยวข้อง : วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพด้วย EDS,EDX คลิก

 

ลักษณะผลเชิงปริมาณ แสดงเป็นแบบแท่งกราฟ (ผลเดียวกันกับด้านบน)

 

ผลวิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ Qualitative Analysis อีกรูปแบบที่ไม่แสดง Compound%
การวิเคราะห์เชิงปริมาณ เราจะได้ค่าเป็น Element % หรือเรียกอีกชื่อ Wt% (weight %)
หรืออีกชื่อ Con% (concentration%) และ Atomic% 

การอ่านผลยกตัวอย่างจะได้ปริมาณCu ทองแดง 3.20 % 

บทความที่เกี่ยวข้อง : วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพด้วย EDS,EDX คลิก


การวิเคราะห์ดูการกระจายตัว แบบ Speed Mapping (เชิงคุณภาพ)

จากผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ เนื่องจากเราเลือกใช้วิเคราะห์ทั้งภาพ(Area)
ไม่ได้เลือกใช้วิธียิงเป็นจุด (Point) ทำให้ผลที่ได้คือผลที่ได้ทั้งหมดที่เราเห็นตามภาพ ถ้า
เราจะใช้วิธีการยิงเป็นจุด เพือจะให้ทราบตำแหน่งธาตุก็ได้ แต่อาจจะต้องยิงหลายจุด จะมีวิธี
การหาตำแหน่งของธาตุแบบรวดเร็ว ดูการกระจายตัว เช็คเพสที่เรียกว่า Mapping ตามผล
ด้านล่างเราก็จะทราบ ตำแหน่งแต่ละธาตุว่าอยู่ส่วนใหนของตัวอย่างได้

การอ่านผล ยกตัวอย่างตรงตำแหน่งภาพที่เป็นวงกลม เราพบว่าเป็นตำแหน่ง Si และ Al
ซึ่งจะอยู่ตำแหน่งเดียวกัน

บทความที่เกี่ยวข้องและการดูผล : การทำ Mapping แบบเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ คลิกค่ะ

*** ภาพแสดงในเว็บขนาด 580x355 ส่วนภาพจริงจะมีขนาด 1024x420

ตามภาพเป็นภาพผ้าเบรค ที่กำลังขยาย 350 เท่า
ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 350 เท่า สเกล 50 um (ไมครอน ) หรือ 0.05 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO +Shadow
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดยwww.dosem24hr.com



ตามภาพล่างเป็นภาพผ้าเบรค ที่กำลังขยาย 350 เท่า แบบกลับเฉดสีดำเป็นขาว ขาวเป็นดำ
เพื่อดูตำหนิบริเวณสีดำก่อนหน้า

ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 350 เท่า สเกล 50 um (ไมครอน ) หรือ 0.05 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO +Shadow
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดยwww.dosem24hr.com



ตามภาพล่างเป็นภาพผ้าเบรค ที่กำลังขยาย 350 เท่า แบบ TOPO เพื่อดูความสูงต่ำของผิวผ้า
เบรค ดูความสึกหรอของผ้าเบรค

ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 350 เท่า สเกล 50 um (ไมครอน ) หรือ 0.05 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI TOPO
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดยwww.dosem24hr.com

ตามภาพบนที่กำลังขยาย 350 เท่าเราจะวิเคราะห์ด้านเชิงคุณภาพ ทั้งภาพที่แสดง
ผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ จะได้ผลเป็นกราฟเชิงคุณภาพเหมือนภาพล่าง

เราจะได้ผลว่ามีธาตุหรือสาร C คาร์บอน,O ออกซิเจน, Si ซิลิกอน,P ฟอสฟอร์รัส, 
Ti ไททาเนียม,Cu ทองแดง,Mn แมงกานีส,S ซัลเฟอร์,Mg แมกนีเซียม,Al อลูมิเนียม
,Fe เหล็ก ,Ca แคลเซียม, Ba แบเรียม อยู่บนพื้นที่ที่เราวิเคราะห์ ตามภาพด้านบน

บทความที่เกี่ยวข้อง : วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพด้วย EDS,EDX คลิก

วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ Qualitative Analysis
การวิเคราะห์เชิงปริมาณ เราจะได้ค่าเป็น Element % หรือเรียกอีกชื่อ Wt% (weight %)
หรืออีกชื่อ Con% (concentration%) และ Atomic% และจะได้ ค่าธาตุ อยู่ในรูปแบบ
คอมพาวด์ออกไซด์Compound % การอ่านผลยกตัวอย่าง จะได้ปริมาณ Al อลูมิเนียม
1.15% และ Al2O3 2.180%

บทความที่เกี่ยวข้อง : วิเคราะห์ธาตุเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพด้วย EDS,EDX คลิก


ลักษณะผลเชิงปริมาณ แสดงเป็นแบบแท่งกราฟ (ผลเดียวกันกับด้านบน)





การวิเคราะห์ดูการกระจายตัว แบบ Speed Mapping (เชิงคุณภาพ)

บทความที่เกี่ยวข้องและการดูผล : การทำ Mapping แบบเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ คลิกค่ะ

*** ภาพแสดงในเว็บขนาด 580x355 ส่วนภาพจริงจะมีขนาด 1024x420

ตามภาพล่างเป็นภาพผ้าเบรค ที่กำลังขยาย 35 เท่า แบบ
ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่องกราด SEM ที่ 20kv (กิโลโวลท์) 
กำลังขยาย x 35 เท่า สเกล 500 um (ไมครอน ) หรือ 0.5 มิลลิเมตร 
ถ่ายในโหมด Low vacuum (ความเป็นสูญญากาศต่ำ) ภาพแบบ BEI COMPO
ตัวอย่างผ้าเบรค ไม่ได้ฉาบเคลือบด้วยทอง,คาร์บอน หรืออื่นๆให้นำไฟฟ้า
ถ่ายโดยwww.dosem24hr.com

จากภาพบน เรามาเช็คเฟสวัสดุด้วยวิธี Quant Colour กันตามผลล่าง
ภาพที่ได้จะแยกเพสวัสดุกันค่อนข้างชัดเจน โดยเฉดสีสว่างเป็นธาตุหนัก เช่นขาว ชมพู
แดง ส่วนโทนมืด ดำ น้ำเงิน ฟ้าเป็นธาตุเบา และเขียว เหลืองเป็นค่าอยู่ระหว่างกลาง

ยกตัวอย่าง ตำแหน่งสีชมพูและแดงตามภาพล่างจะเป็นธาตุ Cu ทองแดง

การเช็คเพสวัสดุเชิงคุณภาพแบบ Cameo แสดงระดับพลังงาน 0.1-10 kev.




สรุป
การวิเคราะห์ผ้าเบรคแบบไม่ทำลายตัวอย่าง ด้วยวิธีการไม่ฉาบเคลือบสารให้นำไฟฟ้า
เสร็จการวิเคราะห์แบบนี้เรา สามารถนำตัวอย่างนี้ไปวิเคราะห์ด้วยวิธีการอื่นๆต่อได้อีก
หรือแม้แต่นำกลับไปใช้ ไปทดสอบกับรถจริงได้อีก ถ้าเรานำผ้าเบรคใหม่มาทดสอบ
ลักษณะงานวิเคราะห์แบบนี้จะเป็นงาน R&D ส่วนใหญ่ การวิเคราะห์แบบนี้ตัวอย่างผ้า
เบรคจะมีความชื้นค่อนข้างสูง แต่ก็มีวิธีการวิเคราะห์ และจะเป็นบทความต่อๆไปครับ

ผลวิเคราะห์จากการที่เราไม่ฉาบเคลือบตัวอย่างจะมีความแม่นยำสูงกว่า แบบฉาบเคลือบ
และการวิเคราะห์แบบนี้ภาพที่ได้จากเครื่อง SEM จะเป็นแบบ BEI COMPO ที่สามารถ
แยกสีเพสวัสดุออกได้ตามค่า Atomic No.,Z จะมองง่ายกว่าการใช้ภาพแบบ SEI ทั่วไป
ที่เราเข้ารับบริการ (กรณีตัวอย่างไม่นำไฟฟ้า)

บทความที่เกี่ยวข้อง เรื่องโหมดภาพ SEM/FE-SEM /EPMA : คลิกเพื่อดูบทความ

***************************************************
สุดท้ายขอขอบคุณ Do SEM ที่เปิดพื้นที่ให้ มากๆครับ ติดตามบทความต่อๆไปนะครับ

น้อมรับทุกคำชี้แนะครับ Mr.Golf (สิงห์เฒ่าซ่อมเซ็ม) manatsanan2007@hotmail.com
หรือมาพบปะพูดคุยได้ตามประสาได้ที่ BigC จ.สุรินทร์ (แอร์ฟรี 555 จริงๆนะครับ) หรือมา
ติดตามเป็นเพื่อนผ่านโซเชียลเน็ตเวิร์ค ตามลิงค์ด้านล่างเลยครับ
http://www.facebook.com/JeolOxfordInstruments?ref=hl 

*********************************************************************
ผ้าเบรค,brake pad,ทดสอบผ้าเบรค,ทดสอบbrake,brake pad analysis,วิเคราะห์ผ้าเบรค

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับผ้าดิสก์เบรก  
ชนิดของผ้าดิสก์เบรก
ผ้าดิสก์เบรกที่มีจำหน่ายกันอยู่ในท้องตลาดขณะนี้สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆดังนี้
1. กลุ่มผ้าดิสก์เบรกราคาถูกทั่วไปที่มีส่วนผสมของสาร Asbestos หรือที่เรียกกันว่า "ผ้าใบ" จะมีแร่ใยหินเป็นส่วนประกอบ
คุณสมบัติในการเบรก จะใช้ได้ในความเร็วต่ำๆ หรือระยะต้นๆ แต่เมื่อความเร็วสูงขึ้น ประสิทธิภาพในการเบรกจะลดลงอย่าง
รวดเร็ว และที่สำคัญ อายุการใช้งานจะสั้น ผ้าดิสก์เบรกหมดเร็ว นอกจากนั้นแร่ใยหินมีผลต่อสุขภาพ ในปัจจุบัน จึงมีการใช้น้อยลง

2. กลุ่มที่ไม่มีส่วนผสมของสาร Asbestor หรือกลุ่ม Non-organic แบ่งออกเป็น 2ชนิด คือ   
2.1 ชนิดที่มีส่วนผสมส่วนใหญ่เป็นโลหะ (Semi-metallic) จะเป็นผ้าดิสก์เบรกของ ผู้ผลิตจากยุโรป หรืออเมริกา เช่น
Bendix Mintex   
2.2 ชนิดที่มีส่วนผสมของสารอนินทรีย์อื่นๆ จะเป็นผ้าดิสก์เบรกของผู้ผลิตจากญี่ปุ่นเช่น Akebono ทั้งสองชนิดนี้จัดเป็น
ผ้าดิสก์เบรกที่เกรดใกล้เคียงกัน

ที่มาและรายละเอียดเพิ่มเติมคลิก :
http://www.thaimazda3.com/forum/index.php?showtopic=15612&mode=threaded