Oberflächenanalyse
Als Steinbeis-Transferzentrum führen wir vielfältige Untersuchungen von Oberflächen durch und bieten diese als Dienstleistung an.
Leistungsübersicht
OBERFLÄCHENMESSUNG 2D/3D
- Rauheit 2D/3D
- Welligkeit 2D/3D
- Strukturanalyse
Die Bestimmung der Rauheit, Welligkeit, Form und Mikrostruktur von Oberflächen führen wir hauptsächlich mit optischen Messgeräten (Weißlichtinterferometer, Konfokalmikroskop) durch. Dadurch wird die Oberflächen vollständig dreidimensional und berührungslos erfasst. Wenn Oberflächenstrukturen mit höchster Auflösung bestimmt werden müssen, dann verwenden wir hierfür ein Rasterkraftmikroskop (AFM).
FORM- UND KONTURMESSUNG
Für die Form- und Konturmessung und die Bestimmung von Form- und Lageabweichungen von Bauteilen werden in unserem Prüflabor taktile und optische Messgeräte eingesetzt.
LICHTMIKROSKOPIE
Die lichtoptischen Analysen von Oberflächen erfolgen mit dem Stereomikroskop, dem Auflichtmikroskop oder mit dem Digitalmikroskop, d.h. Bildaufnahmen, Partikelanalyse, Phasenanalyse. Damit können Strukturen von Oberflächen untersucht und geometrisch ausgewertet werden, was z.B. zur Reinheitsgradbestimmung am polierten Querschliff eingesetzt wird.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM)
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden hochauflösende Oberflächenanalysen durchgeführt und dadurch Bildaufnahmen der Objektoberfläche angefertigt. Bei einem REM tastet ein Elektronenstrahl die Oberfläche zeilenförmig ab und schafft ein vergrößertes Abbild mit hoher Tiefenschärfe.
RÖNTGENSPEKTROSKOPIE (EDX)
Mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) am REM werden für Materialanalysen die chemischen Elemente ortsaufgelöst bestimmt. Die Methode beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird.
KONTAKTWINKELMESSUNG
Für die Messung der Oberflächenenergie von Festkörpern wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel (Randwinkel, Benetzungswinkel) gemessen. Durch diese Art der Bestimmung der Oberflächenenergie können im Vergleich zur Methode mit Testtinte viel mehr Eigenschaften bzgl. des Benetzungsverhaltens von Oberflächen bewertet werden.
REIBWERTMESSUNG
Der Reibwert (Reibungskoeffizient) eines tribologischen Systems wird mit einem Tribometer bestimmt. Dazu wird ein Prüfkörper unter einer definierten Normalkraft über einen Grundkörper bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft gemessen und aus dem Verhältnis zur Normalkraft der Reibwert µ berechnet. Reibwerte können nur aus Messungen des konkreten Systems bestimmt werden, da diese von sehr vielen Einflussfaktoren abhängen.
Rasterkraftmikroskopie
Ein Rasterkraftmikroskop bietet vielfältige Möglichkeiten an hochauflösenden Oberflächenanalysen indem die Oberfläche sehr fein mit einer Messnadel zeilenweise abgerastert wird, i.d.R. ohne diese zu berühren. Durch die Rasterkraftmikroskopie kann neben der 3D-Topografie (AFM) die Leitfähigkeit (C-AFM) ortsaufgelöst bestimmt werden. Des Weiteren können Kraft-Abstandskurven aufgenommen werden um Rückschlüsse auf die ortsaufgelösten Oberflächenparameter wie Adhäsionskraft und Elastizität (E-Modul) zu gewinnen.
Mit der Oberflächenmessung und Rauheitsmessung 2D/3D werden die Rauheit, die Welligkeit, die Form und die Mikrostruktur von Oberflächen bestimmt. Aus diesen Messungen werden werden die ISO-konformen Kenngrößen berechnet. Wir führen spezifische Charakterisierungen von Oberflächenstrukturen für Strukturanalysen durch, um spezielle Oberflächenmerkmalen (Riefen, Texturen, Schlagstellen, Partikel, Löcher, etc.) zu charakterisieren. Diese Dinge sind nur eingeschränkt durch die Kenngrößen in den Normen beschreibbar.
Mit der Form- und Konturmessung werden Bauteile bzgl. Form und Geometrie vermessen, entweder taktil oder für sehr hohe Genauigkeiten optisch.
Die Lichtmikroskopie dient dazu eine Oberfläche bildgebend zu untersuchen. Für hochauflösende Oberflächenanalysen kommt das Rasterelektronenmikroskop (REM) zum Einsatz. Damit werden REM-Aufnahmen der Oberfläche mit sehr hoher Vergrößerung angefertigt. Über die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) am REM werden die chemischen Elemente für Materialanalysen bestimmt.
Mit der Kontaktwinkelmessung wird die Oberflächenenergie von Festkörpern als Maß für die Benetzbarkeit von Oberflächen bestimmt. Die Benetzbarkeit spielt eine wichtige Rolle beim Beschichten, Kleben, Lackieren und auch für die Sicherstellung der Schmierung in Lagern.
Der Reibwert von Materialpaarungen und Beschichtungen, mit und ohne Zwischenstoff, wird mit einem Tribometer bestimmt. Diese ist eine Systemeigenschaft und kein Materialkennwert und kann deshalb nur durch Messungen bestimmt werden.
Die Rasterkraftmikroskopie ermöglicht ortsaufgelöste Messungen der Oberflächentopografie, der Leitfähigkeit, der Adhäsionskraft und der Elastizität mit Auflösungen im Submikrometerbereich.