Oberflächenanalyse
Die Oberflächenanalyse dient der Überprüfung der Eigenschaften von Oberflächen. 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 Steinbeis-Transferzentrum analysieren wir die Eigenschaften von Oberflächen als Dienstleistung.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Mikro- und Makroanalyse: 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.
- Materialien: 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.
- Fachkundige Expertise: Unser qualifiziertes Team steht Ihnen gerne zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten.
- 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) ermöglicht eine hochauflösende Untersuchung der Oberflächenstruktur, Morphologie und Zusammensetzung von Materialien. Durch die Wechselwirkung eines Elektronenstrahls mit der Probe entstehen detaillierte Bilder, die zur Analyse von Topographie, Defekten, Rauheit und Partikelverteilungen genutzt werden.
Zusätzlich erlaubt die Elementanalyse mittels EDX die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und die Erkennung von Verunreinigungen oder Diffusionsprozessen. Mehrschichtsysteme, Kristallstrukturen und Materialveränderungen können ebenfalls untersucht werden.
Mithilfe von 3D-Darstellungen und Tiefenmessungen lassen sich Höhenunterschiede und Mikrostrukturen präzise erfassen. Aufgrund ihrer hohen Auflösung findet die REM-Oberflächenanalyse eine breite Anwendung in verschiedenen Branchen.
Rasterkraftmikroskopie (AFM)
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.
OBERFLÄCHENMESSUNG
Die Oberflächenmesstechnik dient dazu, die Mikrostrukturen einer Oberfläche zu erfassen und durch Kenngrößen quantitativ zu bewerten. Die Mikrostrukturen einer Oberfläche werden idealerweise durch optische Messungen erfasst, z.B. durch die Weißlichtinterferometrie zur hochgenauen Messung von Rauheit, Welligkeit und Formabweichungen sowie durch die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie als 3D-Oberflächenanalyse für präzise Strukturuntersuchungen.
KONTUR- und FORMMESSUNG
Die Kontur- und Formmessung dient der Bestimmung von Längenmaßen, Radien, Winkeln und Formen an einem Bauteil. Die Konturmessung umfasst auch die Bestimmung der Form- und Lageabweichungen von Bauteilen.
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse wird in der Oberflächenanalytik zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Ablagerungen, Verunreinigungen, Korrosionserscheinungen, Werkstoffbestimmung usw. eingesetzt. Die in der Materialanalyse verwendeten Techniken sind die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) und die Infrarotspektroskopie (IR).
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.
BENETZBARKEIT
Die Benetzbarkeit von Bauteilen hängt unter anderem von der Oberflächenenergie des Festkörpers ab, die mit Hilfe der Kontaktwinkelmessung bestimmt wird. Dabei wird ein Tropfen auf eine Oberfläche aufgebracht und der sich ergebende Kontaktwinkel mit einer Kamera gemessen. Die polaren Anteile der Oberflächenenergie sind ein Maß zur Beurteilung des Sauberkeitszustandes einer Oberfläche. Die Oberflächenenergie von Pulvern wird nach der Washburn-Methode bestimmt.
REIBUNGSKOEFFIZIENT BESTIMMEN
Um den Reibungskoeffizienten eines tribologischen Systems zu bestimmen, wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft auf den Grundkörper gedrückt und translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft (Reibungskraft) gemessen und aus ihrem Verhältnis zur Normalkraft der Reibungskoeffizient bestimmt. Der Reibungskoeffizient, auch Reibwert genannt, gibt an, wie groß der Widerstand ist, wenn zwei Bauteile unter Last relativ zueinander bewegt werden.
ABRIEBFESTIGKEIT PRÜFEN
Die Abriebfestigkeit eines eines Werkstoffes oder einer Beschichtung gegen mechanische Beanspruchung wird im Abriebtest geprüft. Diese Prüfung ist in vielen Bereichen wichtig, da sie Aufschluss über die Haltbarkeit und Lebensdauer von Beschichtungen unter realen Einsatzbedingungen gibt. Zur Prüfung der Abriebfestigkeit wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft translatorisch oder rotatorisch über das zu prüfende Material bewegt und nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln das Verschleißvolumen 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.
GLANZGRADMESSUNG
Die Glanzgradmessung 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.
Wozu dient die Oberflächenanalyse?
Die Oberflächenanalyse von technischen Bauteilen ist ein entscheidender Prozess in der Industrie und Technik, um die Eigenschaften von Materialoberflächen zu verstehen, zu kontrollieren und zu optimieren. Sie dient verschiedenen Zwecken und hat eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichen Branchen.
1. Qualitätssicherung
- Überprüfung von Herstellungsprozessen: Sicherstellung, dass Bauteile die gewünschten Oberflächenmerkmale aufweisen.
- Erkennung von Oberflächenfehlern: Risse, Korrosion, Verunreinigungen oder mechanische Beschädigungen frühzeitig entdecken.
- Optimierung von Produktionsprozessen: Kontrolle von Schleif-, Polier-, Beschichtungs- und Reinigungsprozessen.
2. Haftung und Benetzung
- Lackierung und Beschichtungen: Sicherstellung, dass Farben, Lacke oder Schutzschichten optimal haften.
- Verklebung und Adhäsion: Kontrolle der Oberflächenenergie zur Verbesserung der Klebefähigkeit.
- Metallisierung und Galvanisierung: Überprüfung, ob Metall- oder Schutzschichten gleichmäßig aufgetragen wurden.
3. Verschleiß- und Korrosionsschutz
- Ermittlung der Rauheit: Optimierung von Verschleißschutzmaßnahmen in Maschinenbau, Luftfahrt und Automobilindustrie.
- Korrosionsprüfung: Untersuchung von Oxidations- oder Korrosionsprozessen, um Schutzmaßnahmen zu entwickeln.
- Tribologische Untersuchungen: Optimierung von Schmier- und Gleitflächen, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.
4. Materialwissenschaften
- Analyse von Legierungen und Kunststoffen: Bestimmung der Materialzusammensetzung für Forschung und Entwicklung.
- Charakterisierung von Nanomaterialien: Untersuchung von strukturellen und chemischen Eigenschaften auf kleinster Skala.