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
- Ebenheit
- Strukturanalyse
Die Messungen von Rauheit, Welligkeit und Ebenheit von Oberflächen werden in unserem Institut hauptsächlich mit optischen Messgeräte (Weißlichtinterferometer, Konfokalmikroskop) durchgeführt. Damit können Strukturen bis in den Submikrometerbereich 2D und 3D erfasst werden. Für höchstauflösende Oberflächenmessungen im Nanometerbereich kommt ein Rasterkraftmikroskop (AFM) zum Einsatz.
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.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM)
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden hochauflösende Oberflächenanalysen bildgebend durchgeführt. Bei einem REM tastet ein Elektronenstrahl die Oberfläche zeilenförmig ab und schafft ein vergrößertes Abbild mit hoher Tiefenschärfe. Diese Aufnahmen können im Anschluss auch hinsichtlich geometrischer Merkmale ausgewertet werden.
RÖNTGENSPEKTROSKOPIE (EDX)
Mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) am REM werdendie chemischen Elemente für Materialanalysen qualitativ und quantitativ ortsaufgelöst erfasst. 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 bzw. Reibungskoeffizient von Materialpaarungen und Beschichtungen wird mit einem Tribometer gemessen. Dazu werden Frequenz, Hub, Prüfkraft und Prüfdauer als Testvariablen vorgegeben. Der Gegenkörper wird mit einer definierten Normalkraft auf einen Grundkörper gedrückt. Der Gegenkörper bewegt sich auf der Grundkörperoberfläche rotatorisch oder translatorisch mit einem sinusförmigen Bewegungsmuster. Die aus der Bewegung des Gegenkörpers auf dem Grundkörper resultierende laterale Reibkraft wird gemessen. Aus dem Beginn der Bewegung wird der Haftreibungskoeffizient bestimmt und während der gesamten Prüfdauer der Gleitreibungskoeffizient aufgezeichnet.
Rasterkraftmikroskopie
Ein Rasterkraftmikroskop rastert eine Messnadel die Oberfläche zeilenweise ab, i.d.R. ohne diese zu berühren, und bietet vielfältige Möglichkeiten der Oberflächenanalysen. Durch die Rasterkraftmikroskopie kann neben der 3D-Topografie die Leitfähigkeit 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 und die Form von Oberflächen bestimmt und daraus die jeweiligen Kenngrößen berechnet. Die Oberfläche wird optisch vermessen, mit einem Weißlicht-Interferometer oder einem Konfokal-Laser-Mikroskop.
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.