Oberflächenanalyse
Wir analysieren die Eigenschaften von Oberflächen im Steinbeis-Transferzentrum in Karlsruhe.
Unsere Leistungen
MIKROSKOPIE (LiMi, REM, AFM)
Die mikroskopischen Untersuchungen werden mit Lichtmikroskopen (Stereo, Auflicht, Digital), mit dem Rasterelektronenmikroskop (incl. EDX, RFA, EBSD) durchgeführt. Die Mikroskopie dient der Analyse von Oberflächen und Gefügen sowie für Schichtdickenmessungen im Querschliff.
Hochauflösende bildgebende Untersuchungen von Oberflächen mit großer Vergrößerung erfolgen mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM). Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab. Die hierbei stattfindende Wechselwirkung mit dem Objekt wird zur Erzeugung von Aufnahmen der Oberflächentopographie (SE) sowie für Materialkontrastbilder (BSE) genutzt.
Ist eine besonders hohe Auflösung für der Oberflächenmessung erforderlich wird als Messgerät ein Rasterkraftmikroskop (AFM) verwendet, welche die höchste Auflösung aller mikroskopischen Techniken erreicht. Hierbei tastet eine an einer Blattfeder (Cantilever) befindliche Messnadel die Oberfläche Zeile für Zeile ab.
OBERFLÄCHENMESSUNG 2D/3D
Die Analyse der Topographie einer Oberfläche für die Bestimmung von Rauheit, Welligkeit und Form erfolgt idealerweise mittels optischer Oberflächenmessung, bei der entsprechende Messgeräte die Oberfläche dreidimensional und berührungslos abtasten. Dazu werden Konfokalmikroskope mit verschiedenen Lichtquellen (LED, Laser) und Weißlichtinterferometer als optische Messgeräte eingesetzt.
Rasterkraftmikroskopie (AFM)
Mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) wird die Topographie einer Bauteiloberfläche mit der höchsten Auflösung aller mikroskopischen Techniken vermessen. Hierzu tastet eine an einer Blattfeder (Cantilever) befindliche Messnadel die Oberfläche Zeile für Zeile ab.
Mit einem AFM können geringste lokale Unterschiede bzgl. der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstandes eines Materials an der Oberfläche bestimmt werden. Mit der leitfähigen Rasterkraftmikroskopie (C-AFM: Conductive AFM) wird der elektrische Stromfluss am Kontaktpunkt der Spitze (Cantilever) gemessen und so wird Zeile für Zeile ein Messfeld abgerastert.
OBERFLÄCHENSPANNUNG
Um die Oberflächenspannung bzw. Oberflächenenergie von Festkörpern zu messen, wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel gemessen. Deshalb wird diese Methode als Kontaktwinkelmessung bezeichnet. Um die dispersen (physikalischen) und polaren (chemischen) Anteile der Oberflächenspannung zu bestimmen werden die Kontaktwinkel von drei Testflüssigkeiten bestimmt.
Die Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten 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. Währenddessen erfasst ein sehr empfindlicher Sensor die Kraft und aus dem Maximalwert bei der die Flüssigkeit noch nicht abreißt (Abreißmethode) wird schließlich die Oberflächenspannung berechnet.
OBERFLÄCHENLEITFÄHIGKEIT
Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) können geringste lokale Unterschiede bzgl. der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstandes eines Materials an der Oberfläche bestimmt werden. Mit der leitfähigen Rasterkraftmikroskopie (C-AFM: Conductive AFM) wird die Topographie eines Materials und der elektrische Stromfluss am Kontaktpunkt der Spitze (Cantilever) gemessen.
REIBWERTMESSUNG
Der Reibwert bzw. Reibungskoeffizient wird mit einem Tribometer präzise bestimmt. Hierbei wird ein Prüfkörper geeigneter Geometrie mit einer definierten Normalkraft über einen Grundkörper bewegt und dabei die Reibkraft gemessen. Aus dem Verhältnis der Reibkraft zur Normalkraft wird der Reibwert berechnet.
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).
KONTUR-, FORM-, LAGEMESSUNG
Die Bestimmung von geometrischen Eigenschaften von Bauteile, wie z.B. Längen, Winkel, Konturen sowie Form- und Lageabweichungen, werden mit taktilen und optischen Messgeräten durchgeführt.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Oberflächenanalysen.
Die Mikroskopie dient der Analyse von Oberflächen und Gefügen sowie für Schichtdickenmessungen im Querschliff. Die Mikroskopie unterteilt sich in die Lichtmikroskopie (LiMi), die Rasterelektronenmikroskopie (REM) und die Rasterkraftmikroskopie (AFM).
Mit der Oberflächenmessung 2D/3D werden die Rauheit, Welligkeit und Form einer Oberfläche bestimmt. Daraus werden dann die Profil-Kennwerte 2D und Flächen-Kennwerte 3D nach den entsprechenden Normen ermittelt. Des Weiteren können mit Hilfe der Ergebnisse von optischen dreidimensionalen Messungen Strukturanalysen von speziellen Merkmalen der Oberflächen, wie z.B. Partikel, Poren, Riefen, Schlagstellen und Texturen durchgeführt werden.
Mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) erfolgen sehr präzise Oberflächenanalysen zur ortsaufgelösten Messung von Topographie, elektrischer Leitfähigkeit bzw. Widerstand sowie von magnetischen und elektrostatischen Eigenschaften.
Die Oberflächenspannung ist eine wichtige Eigenschaft für das Beschichten, Lackieren und Kleben von Bauteilen und spielt auch bei geschmierten Lagern eine wichtige Rolle.
Durch die Rasterkraftmikroskopie (AFM) können geringste Unterschiede der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit mit hoher Ortsauflösung bestimmt werden. Dadurch lassen sich beispielsweise die Auswirkungen von Oxidschichten auf der Oberfläche bestimmen.
Der Reibwertmessung wird mit einem Tribometer durchgeführt. Da der Reibwert nicht nur von den Werkstoffeigenschaften bestimmt wird, sondern von vielen Einflussfaktoren abhängt, muss dieser aus Messungen ermittelt werden.
Mit der Farbmessung und der Glanzmessung werden Farbe und Glanzgrad einer Oberfläche bestimmt.
Mit der Kontur-, Form- und Lagemessung werden Bauteile bzgl. Form, Kontur und Geometrie vermessen.