Oberflächenanalyse
Mit der Oberflächenanalyse werden die Eigenschaften von Oberflächen überprüft. Die Auswahl der geeigneten Analysemethoden hängt von den spezifischen Anforderungen der Oberfläche und der beabsichtigten Anwendung ab. Eine gründliche Oberflächenanalyse ist entscheidend für die Qualität, Leistung und Funktionalität von Materialien und Produkten.
Als Auftragslabor analysieren wir Oberflächeneigenschaften als Dienstleistung im Steinbeis-Transferzentrum.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
1. Präzise Mikro- und Makroanalysen: Mit unseren modernen Analysetechnologien zoomen wir direkt in die Mikrostrukturen Ihrer Oberflächen. Von mikroskopischen Texturen bis hin zu makroskopischen Mustern bieten wir präzise Analysen für ein umfassendes Verständnis.
2. Vielseitige Materialabdeckung: Ob Metalle, Kunststoffe, Glas oder Keramik – das Steinbeis-Transferzentrum ist darauf ausgerichtet, eine breite Palette von Materialien zu analysieren und Ihnen umfassende Einblicke zu bieten.
3. Fachkundige Expertise: Unser qualifiziertes Team steht Ihnen gerne zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten.
4. Kundenzentrierter Ansatz: Jeder Auftrag ist individuell und deshalb sind unsere Analysen auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten.
Dienstleistungen
LICHTMIKROSKOPIE
Mit Hilfe der Lichtmikroskopie werden detaillierte Analysen von Oberflächenstrukturen, Bruchflächenanalysen, metallographische Untersuchungen und Schichtdickenmessungen im Querschliff durchgeführt. Diese Untersuchungen werden mittels Stereo-, Auflicht- oder Digitalmikroskopie durchgeführt.
Rasterelektronenmikroskopie
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM-Analyse) dient der hochauflösenden bildgebenden Untersuchung von Mikrostrukturen und zur Durchführung von Materialanalysen. Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab, um Topographieaufnahmen (SE) und Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen. Die chemische Zusammensetzung kann dabei mit der Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) bestimmt werden.
Rasterkraftmikroskopie
Bei der Rasterkraftmikroskopie (AFM) wird die Topographie einer Oberfläche mit der höchsten Auflösung aller mikroskopischen Techniken vermessen. Hierzu tastet eine an einer Blattfeder (Cantilever) befindliche Messnadel die Oberfläche Zeile für Zeile ab.
OBERFLÄCHENRAUHEITSMESSUNG
Die Oberflächenrauheit bestimmt das funktionelle Verhalten einer Oberfläche und ihr optisches Erscheinungsbild. Unter Rauheit versteht man die Unregelmäßigkeiten einer Oberflächenstruktur, die sich streng genommen in feine und grobe Strukturen unterteilen lassen. Diese werden dann je nach Größenordnung als Rauheit, Welligkeit und Ebenheit einer Oberfläche bezeichnet. Diese Strukturen werden durch eine Oberflächenmessung erfasst und über 2D- und 3D-Kenngrößen quantitativ bewertet. Die Messung erfolgt idealerweise mit optischen Verfahren, so dass die Oberflächenmikrostruktur dreidimensional und damit vollständig erfasst werden kann. Taktile Rauheitsmessgeräte dienen lediglich der schnellen Qualitätskontrolle.
Mit der Kontur- und Formmessung werden Bauteile hinsichtlich von geometrischen Eigenschaften, wie z.B. Längenmaße, Winkel, Konturen sowie Form- und Lageabweichungen, vermessen. Dies erfolgt im Steinbeis-Transferzentrum mit taktilen und optischen Messgeräten.
CHEMISCHE ANALYSE OBERFLÄCHE
Die chemische Analyse dient der Untersuchung von Ablagerungen und Verunreinigungen auf Oberflächen. Mit Hilfe der Infrarotspektroskopie (IR) werden die Bindungsverhältnisse von Stoffen bestimmt. Die so ermittelten Spektren werden mit Bibliotheken oder den Spektren möglicher Substanzen verglichen.
OBERFLÄCHENSPANNUNG
Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten spielt eine wichtige Rolle beim Beschichten, Lackieren und Kleben sowie in der Tribologie bei der Optimierung von Reibpaarungen. Die Messung erfolgt überwiegend nach der Wilhelmy-Plättchen-Methode mit einem Tensiometer. Dazu wird ein angerautes Platin-Iridium-Plättchen als Probenkörper in die Flüssigkeit abgesenkt und anschließend mit konstanter Geschwindigkeit hochgezogen.
OBERFLÄCHENENERGIE
Die Oberflächenenergie von Feststoffen wird mittels der Kontaktwinkelmessung bestimmt. Dabei wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel mittels Kamera gemessen. Die polaren Anteile der Oberflächenspannung sind ein Maß zur Beurteilung des Sauberkeitszustandes einer Oberfläche. Die Oberflächenenergie von Pulvern wird mittels der Washburn Methode bestimmt indem die Kapillarität gemessen wird.
OBERFLÄCHENADHÄSION
Die ortsaufgelöste Messung von geringsten Unterschieden bzgl. der Oberflächenadhäsion erfolgt mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) indem sogenannte Kraft-Abstandskurven (Force-Distance-Curve) aufgenommen werden (Kraftspektroskopie).
LEITFÄHIGKEITSMESSUNG
Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) werden geringste Unterschiede bzgl. der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstandes eines Materials an der Oberfläche ortsaufgelöst bestimmt. Mit der leitfähigen Rasterkraftmikroskopie (C-AFM: Conductive AFM) wird die Topographie eines Materials und der elektrische Stromfluss am Kontaktpunkt der Spitze (Cantilever) gemessen.
HAFTFESTIGKEITSPRÜFUNG
Die Haftfestigkeitsprüfung ermittelt die Verbundfestigkeit zwischen Beschichtung und Substrat (adhäsive Schichthaftung) sowie den inneren Zusammenhalt der Schicht (kohäsive Schichthaftung). Hierzu werden abhängig von der Beschichtung und Substrat unterschiedliche Verfahren eingesetzt.
REIBWERTMESSUNG
Die Reibwertmessung ist ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes zwischen zwei Oberflächen. Der Reibwert, auch Reibungskoeffizient genannt, gibt an, wie groß der Widerstand ist, wenn zwei Oberflächen unter Last relativ zueinander bewegt werden. Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des Reibungskoeffizienten und verschiedene tribologische Prüfstände.
VERSCHLEISSPRÜFUNG
Die Verschleißprüfung dient zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Bauteilen. Dazu wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft translatorisch oder rotatorisch über einen Grundkörper bewegt und nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln der Verschleiß messtechnisch bestimmt.
FARBMESSUNG
Bei der Farbmessung geht es daher um den Vergleich zwischen der gemessenen und der durch das menschliche Auge wahrgenommenen Farbe. Der L*a*b*-Farbraum beschreibt alle wahrnehmbaren Farben und nutzt einen 3D-Farbraum bei dem der Helligkeitswert L* senkrecht auf der Farbebene (a*, b*) steht. Der L*C*h-Farbraum beschreibt Farbe über ein zylindrisches Koordinatensystem mit der Helligkeit L*, der relativen Farbsättigung C* und dem Farbtonwinkel h°. Die Farbsättigung und der Farbtonwinkel werden aus den a* und b* Koordinaten des L*a*b* Farbraums berechnet.
GLANZMESSUNG
Die Glanzmessung wird zur Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von Überzügen und anderen Oberflächen herangezogen. Dazu wird mit einem Reflektometer das reflektierende Licht unter einem bestimmten Winkel gemessen. Beim reflektierten Licht ist auch ein Anteil an diffus zerstreutem Licht dabei. Für eine exakte Glanzmessungen ist deswegen eine zweite Messung notwendig, die auch das zerstreute Licht mitbestimmt. Der Anteil an zerstreutem Licht kann anschließend herausgerechnet werden. Das absolute Maß für den Glanz ist das Verhältnis des von der OF reflektiertem Lichts zum ausfallenden Licht. Angegeben wird der Glanzgrad in Glanzeinheiten (GE) oder Gloss Units (GU).
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Oberflächenanalyse.
Ziel einer Oberflächenanalyse
Das Ziel einer Oberflächenanalyse besteht darin, die Eigenschaften und Merkmale der äußeren Schicht eines Materials oder Objekts zu untersuchen. Eine detaillierte Oberflächenanalyse ermöglicht es, die Beschaffenheit, Qualität und mögliche Defekte oder Veränderungen auf der Oberfläche zu charakterisieren. Dies ist in verschiedenen Branchen und Anwendungen wichtig, von der Materialwissenschaft bis zur Qualitätssicherung. Die wichtigsten Aspekte einer Oberflächenanalyse umfassen:
- Topographieanalyse: Die Untersuchung der räumlichen Struktur der Oberfläche, einschließlich ihrer Unebenheiten, Rauheit und Profil. Dies kann mittels Methoden wie Lichtmikroskopie (LiMi), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) oder Rasterkraftmikroskopie (AFM) erfolgen.
- Oberflächenrauheit 2D/3D: Die Oberflächenmikrostruktur wird mittels optischer und taktiler Messgeräte vermessen und daraus werden 2D- und 3D-Kenngrößen zur quantitativen Charakterisierung von Merkmalen berechnet. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Oberfläche den spezifizierten Anforderungen entspricht.
- Chemische Analyse Oberfläche: Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche, um sicherzustellen, dass sie den gewünschten Eigenschaften entspricht. Diese Analyse kann durch Techniken wie energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) oder Infrarotspektroskopie (IR) erfolgen.
- Oberflächenspannung / Oberflächenenergie: Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und die Oberflächenenergie von Feststoffen und Pulvern sind für verschiedene Anwendungen von großer Bedeutung: Ihre Messung liefert wichtige Informationen über die Wechselwirkungen zwischen Materialien an den Oberflächen.
- Haftfestigkeitsprüfung: Beurteilung der Haftung zwischen der Oberfläche und darauf aufgebrachten Materialien oder Beschichtungen.
- Tribologische Eigenschaften: Dazu gehören Tests zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit und des Reibwertes.
- Farb- und Glanzmessungen: Insbesondere in ästhetisch anspruchsvollen Anwendungen ist die Analyse von Farb- und Glanzparametern wichtig.