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Steinbeis Transferzentrum Tribologie
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Oberflächenanalyse

Wir analysieren die Eigenschaften von Oberflächen im Steinbeis-Transferzentrum in Karlsruhe.

Unsere Leistungen

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.

  • Lichtmikroskopie

REM ANALYSE

Bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM Analyse) wird die Mikrostruktur einer Oberfläche mit Hilfe eines Elektronenstrahls sehr fein untersucht. Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab. Die dabei stattfindende Wechselwirkung mit dem Objekt wird genutzt, um Bilder der Oberflächentopographie (SE) sowie Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen.

  • Rasterelektronenmikroskopie (REM)

OBERFLÄCHENMESSUNG 2D/3D

Die Messung der Topographie einer Oberfläche erfolgt idealerweise mittels optischer Verfahren, da durch die Oberflächenmikrostruktur vollständig dreidimensional erfasst wird. Dazu werden Konfokalmikroskope mit verschiedenen Lichtquellen (LED, Laser) und Weißlichtinterferometer als optische Messgeräte eingesetzt.

  • Oberflächenmessung 2D/3D

Rasterkraftmikroskopie (AFM)

Bei 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.

  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)

OBERFLÄCHENSPANNUNG

Um die Oberflächenspannung bzw. Oberflächenenergie von Festkörpern zu messen, wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel gemessen.

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.

  • Oberflächenspannung

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.

  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)

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.

  • Reibwertmessung

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- und FORMMESSUNG

Die Bestimmung von geometrischen Eigenschaften von Bauteile, wie z.B. Längemaße, Winkel, Konturen sowie Form- und Lageabweichungen, werden mit taktilen und optischen Messgeräten durchgeführt.

  • Kontur- und Formmessung

Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Oberflächenanalysen.

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Die Lichtmikroskopie wird zur Untersuchung von Oberflächen, zur Bilddokumentation, für metallographische Untersuchungen und zur Schichtdickenmessung im Querschliff eingesetzt.

Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) dient der hochauflösenden bildgebenden Untersuchung von Oberflächen bei hoher Vergrößerung.

Bei der Oberflächenmessung 2D/3D werden Rauheit, Welligkeit und Ebenheit gemessen. Meistens wird die Oberflächenmessung als Rauheitsmessung bezeichnet, aber die Rauheit ist nur ein Merkmal der Feinstruktur einer Oberfläche. Aus den Messungen werden zur quantitativen Charakterisierung von Oberflächenmerkmalen (Spitzen, Täler, Riefen, Poren etc.) die 2D-Profil-Kenngrößen und die 3D-Flächen-Kenngrößen berechnet.

Mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) werden sehr präzise Oberflächenanalysen zur ortsaufgelösten Messung der Topographie, der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstandes sowie der magnetischen und elektrostatischen Eigenschaften durchgeführt.

Die Oberflächenspannung ist von Bauteilen und Flüssigkeiten spielt eine wichtige Eigenschaft beim Beschichten, Lackieren und Kleben. Diese ist auch wichtig für die sichere Funktion von Lagern mit Schmierung.

Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (AFM) können kleinste Unterschiede in der elektrischen Leitfähigkeit von Oberflächen mit hoher räumlicher Auflösung bestimmt werden. Damit kann z.B. der Einfluss von Oxidschichten auf der Oberfläche bestimmt werden.

Die Reibwertmessung erfolgt mit einem Tribometer. Da der Reibungskoeffizient nicht nur von den Materialeigenschaften bestimmt wird, sondern von vielen Einflussfaktoren abhängt, muss er aus Messungen ermittelt werden.

Mit der Farbmessung und der Glanzmessung werden Farbe und Glanzgrad einer Oberfläche bestimmt.

Mit der Kontur- und Formmessung werden Bauteile hinsichtlich Kontur, Geometrie und Form vermessen.

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Schorr

E-Mail: kontakt@steinbeis-analysezentrum.com
Tel: +49 721 9735 831
Mobil: +49 172 9057349

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