Schichtcharakterisierung
Zur Charakterisierung von Beschichtungen steht im Steinbeis-Transferzentrum Tribologie die für jeweilige Schichteigenschaft passende Analytik zur Verfügung. Mit dieser werden folgende Merkmale von Beschichtungen bestimmt:
- Schichtdicke
- Haftfestigkeit
- Zusammensetzung
- Schichthärte
- Eigenschaften
Die Messung der Schichtdicke wird je nach Schichtart, Schichtdicke und Substrat mit dem dafür am besten geeigneten Verfahren durchgeführt. Je nach Verfahren können die Schichtdicken von Einzelschichten oder die von Multilagen-Beschichtungssystemen bestimmt werden. Eine besondere Methode bei der Schichtdickenmessung ist die flächenhafte Messung der Schichtdicke mit der Photothermischen Randzonenanalyse, auch auf Substraten wo die konventionellen Verfahren nicht anwendbar sind. Sprechen Sie uns bei Interesse gerne dazu an ! Für die Bestimmung der Haftfestigkeit einer Beschichtung stehen ebenfalls für die jeweilige Schichtart die entsprechenden Analysemethoden zur Verfügung. Unbekannte Beschichtungen werden über die Bestimmung der chemischen Elementzusammensetzung (EDX Analyse) charakterisiert. Die Messung der Schichthärte erfolgt durch die Mikrohärteprüfung an der Oberfläche oder in einem präparierten Querschliff.
Leistungsübersicht Schichtcharakterisierung:
SCHICHTDICKENMESSUNG
- Beschichtungen auf Stahl
- Beschichtungen auf Alu, Kupfer, Messing
- Beschichtungen auf Kunststoff, Keramik, Glas
- Kunststoffbeschichtungen
- Lackschichten
- PVD-, CVD-Dünnschichten
- Galvanische Beschichtungen
- Thermische gespritzte Schichten
- Oxidschichten
Beim Wirbelstromverfahren wird üblicherweise eine als Messsonde in einem Gehäuse gekapselte Spule mit hochfrequentem Wechselstrom beaufschlagt. Die Spuleninduktivität nimmt im Bereich geringer Abstände zwischen der Spule und dem metallischen Untergrund mit zunehmendem Abstand ab.
- Wirbelstromverfahren
Beim magnetinduktiven Verfahren entsprechen Aufbau der Messsonde und Messdurchführung dem Wirbelstromverfahren, allerdings kommen in diesem Fall deutlich niedrigere Frequenzen zum Einsatz. In das durch die Erregerspule erzeugte Magnetfeld wird die zu untersuchende Probe gebracht, wodurch sich die Induktionsspannung in der Messspule ändert.
- Magnetinduktives Verfahren
Beim Verfahren Kalottenschliff wird mit einer Stahlkugel eine Kalotte auf der zu prüfenden Beschichtung eingeschliffen und anhand der mikroskopischen Messung der entstehenden Kalotte die Schichtdicke bestimmt.
Die Messung der Schichtdicke über eine Stufenmessung oder im präparierten Querschliff wird mit dem Konfokalmikroskop als optisches hochauflösenden Messgerät durchgeführt.
Mit der Photothermischen Randzonenanalyse kann die Schichtdicke flächenhaft zerstörungsfrei gemessen werden. Diese Schichtdickenmessung funktioniert auch auf Substraten, wo die konventionellen Verfahren nicht anwendbar sind, wie z.B. Keramik, Glas, poröse Schichten.
SCHICHTDICKE DÜNNSCHICHTEN
- Leiterplatten
- Halbeiter
- Foliendicke
- Fotolacke
- Oxide
- Nitride
- Antireflexschichten
- Filterschichten
Bei der optischen Schichtdickenmessung von Dünnschichtsystemen mit einem spektroskopischen Reflektometer nutzt man den Effekt, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird.
HAFTFESTIGKEITSPRÜFUNG
Der Ritztest (Scratch Test) ist eine Methode zur Prüfung der Haftfestigkeit von Beschichtungen. Ein Prüfkörper bekannter Geometrie wird mit ansteigender Kraft über eine Oberfläche bewegt und die kritischen Lastwerte für die Haftfestigkeit der Beschichtung bestimmt.
Eine weitere Methode für die Haftfestigkeitsprüfung von harten Beschichtungen ist der Rockwell-Eindringtest. Hierzu wird mit der Härteprüfmaschine ein Rockwell Prüfkörper senkrecht zur Oberfläche eingedrückt und dann anhand des Erscheinungsbildes die Haftfestigkeitsklasse bestimmt.
Der Gitterschnitttest ist ein Prüfverfahren zur Abschätzung des Widerstandes einer Beschichtung gegen Trennung von der Oberfläche des Kunststoffteiles. Hierzu wird mit einem speziellen Mehrschneidengerät ein bis zum Substrat durchgehendes Gitter in die Beschichtung geschnitten. Der Gitterschnitttest erfolgt hauptsächlich für die Prüfung der Haftfestigkeit bei Lackierungen und Kunststoffen.
- Gitterschnittprüfgerät
SCHICHTZUSAMMENSETZUNG
Die Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) ist ein Verfahren der Röntgenmikroanalyse und wird zur Charakterisierung der chemischen Elementzusammensetzung von oberflächennahen Bereichen eingesetzt.
SCHICHTHÄRTE MESSUNG
Die Härte der Beschichtung wird im präparierten Querschliff oder an der Beschichtungsoberfläche mit dem Mikrohärteprüfgerät mit geringer Eindringtiefe und kleiner Prüflast bestimmt.
REIBUNGSKOEFFIZIENT
Da der Reibungskoeffizient eine Systemeigenschaft eines tribologischen Systems darstellt, kann dieser nur durch eine Messung ermittelt werden. Zur Messung des Reibungskoeffizienten wird ein Prüfkörper mit ansteigender Kraft über eine Oberfläche bewegt und dabei über die Querkraftmessung der Reibungskoeffizient bestimmt.