Oberflächenanalyse
Wir analysieren die Eigenschaften von Oberflächen im Steinbeis-Transferzentrum in Karlsruhe.
Analysen
LICHTMIKOSKOPISCHE ANALYSEN
Die lichtoptischen Analysen von Oberflächen von Bauteilen erfolgen einem Stereomikroskop, Auflichtmikroskop und Digitalmikroskop. Alle diese Mikroskope ermöglichen hochwertige Bildaufnahmen der Objektoberfläche und die Bestimmung von geometrischen Merkmalen wie Länge, Winkel, Radien und Flächen.
OBERFLÄCHENMESSUNG
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.
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.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
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.
Beim REM kann mittels der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) eine Materialanalyse an der Oberfläche erfolgen. Diese Methode beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird. Die Anregung kann im Rasterelektronenmikroskop (REM) durch den Primärelektronenstrahl oder durch eine Röntgenstrahlquelle erfolgen.
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.
OBERFLÄCHENADHÄSION
Die ortsaufgelöste Messung der lokalen Oberflächenadhäsion wird mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) durchgeführt indem sogenannte Kraft-Abstandskurven (Force-Distance-Curve) aufgenommen werden (Kraftspektroskopie). Damit können durch die sehr hohe Ortsauflösung lokale Unterschiede bestimmt werden. Durch die Kraftspektroskopie lässt sich gleichzeitig der lokale Elastizitätsmodul eines Materials sehr präzise bestimmen.
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.
VERSCHLEISSPRÜFUNG
Die Verschleißfestigkeit von Oberflächen wird mit einem Tribometer ermittelt. Dabei handelt es sich um eine Modellprüfeinrichtung zur Untersuchung von Reibung und Verschleiß. Dazu wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft translatorisch oder rotatorisch über einen Grundkörper bewegt. Nach dem Verschleißtest wird der Verschleiß von Prüfkörper und Grundkörper gravimetrisch oder durch optische 3D-Messungen 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.
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 Lichtmikroskopischen Analysen ermöglicht eine lichtoptische Begutachtung und Dokumentation von Oberflächenmerkmalen. Mit der Oberflächenmessung 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. Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ermöglicht hochauflösende bildgebende Untersuchungen der Oberfläche mit großer Vergrößerung.
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 Oberflächeneigenschaften der Oberflächenadhäsion und der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit mit hoher Ortsauflösung bestimmt werden. Dadurch lassen sich beispielsweise die Auswirkungen von Oxidschichten auf der Oberfläche bestimmen.
Der Reibwertmessung und die Verschleißprüfung werden mit einem Tribometer durchgeführt. Da der Reibwert und die Verschleißfestigkeit nicht nur von den Werkstoffeigenschaften bestimmt werden und von vielen Einflussfaktoren abhängen, können diese nur durch 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.