Schichtanalyse
Wir führen Schichtanalysen als Dienstleistung durch. Dazu verfügen wir über eine entsprechende Laboranalytik, die auch im Rahmen Verschleißanalysen eingesetzt wird.
Schichtanalysen im Steinbeis-Transferzentrum:
- Schichtdickenmessung
- Haftfestigkeitsprüfung
- Härteprüfung
- Oberflächenanalyse
- Materialbestimmung
Die Schichtdickenmessung wird abhängig von Schichtart, Schichtdicke und Substrat mit dem jeweils am besten geeigneten Verfahren durchgeführt. Es stehen zerstörende und nicht zerstörende Messverfahren für die Schichtdickenmessung zur Verfügung.
Die Haftfestigkeitsprüfung dient der Bestimmung der Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat oder bei weichen Schichten des inneren Zusammenhaltes der Schicht. Wir können sowohl von harten als auch weichen Beschichtungen die Haftfestigkeit bestimmen. Bei Bedarf auch zerstörungsfrei über eine Fläche und Unterschiede sichtbar zu machen.
Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) werden Oberflächenanalysen durchgeführt und hochauflösende REM Aufnahmen angefertigt. Mit dem Röntgenstrahldetektor werden ortsaufgelöste Elementanalysen (EDX) zur Materialbestimmung vorgenommen.
Die Schichthärteprüfung erfolgt durch die sogenannte instrumentierte Eindringprüfung (Mikrohärteprüfung und Nanoindentierung), entweder an der Oberfläche oder im präparierten Querschliff.
Bei der Reibwertmessung von Beschichtungen wird durch die Relativbewegung eines Prüfkörpers geeigneter Geometrie und Werkstoff über die Beschichtungsoberfläche bei einer definierten Prüfkraft bestimmt.
Leistungsübersicht Schichtanalyse
SCHICHTDICKENMESSUNG
- PVD-Beschichtungen
- CVD-Beschichtungen
- Galvanische Beschichtungen
- Kunststoffbeschichtungen
Beim Wirbelstromverfahren wird üblicherweise eine als Messsonde in einem Gehäuse gekapselte Spule mit hochfrequentem Wechselstrom beaufschlagt. Für diese zerstörungsfreie Schichtdickenmessung nutzt man den Effekt, dass die Spuleninduktivität im Bereich geringer Abstände zwischen der Spule und dem metallischen Untergrund mit zunehmendem Abstand abnimmt.
- Wirbelstromverfahren
Beim magnetinduktiven Verfahren entsprechen Aufbau der Messsonde und Messdurchführung dem Wirbelstromverfahren, allerdings mit deutlichen niedrigeren Frequenzen. In das durch die Erregerspule erzeugte Magnetfeld wird die zu untersuchende Probe gebracht, wodurch sich die Induktionsspannung in der Messspule ändert und somit die Schichtdicke messbar ist.
- Magnetinduktives Verfahren
Das Kalottenschleifverfahren ist ein zerstörendes Prüfverfahren für die Schichtdickenmessung von Hartstoffschichten. Hierbei wird mit einer Stahlkugel eine Kalotte auf der zu prüfenden Beschichtung eingeschliffen und anhand der mikroskopischen Messung der Kalotte die Schichtdicke bestimmt.
Das coulometrische Messverfahren eignet sich für metallische Schichtwerkstoffe auf metallischen Substratwerkstoffen, die sich von Schichtwerkstoff unterscheiden müssen. Dabei wird eine definierte Fläche des Schichtwerkstoffs mit konstantem Strom anodisch abgelöst. Nach dem vollständigen Ablösen der Schicht ändert sich der Spannungswert zwischen Probe und Kathode signifikant und darüber wird die Schichtdicke bestimmt.
- Coulometrie
Die Bestimmung der Schichtdicke kann auch über eine Stufenmessung oder im Querschliff erfolgen. Diese Messung wird optisch, geeigneterweise mit einem Konfokalmikroskop, durchgeführt.
Die zerstörungsfreie Messung der Schichtdicke über eine Fläche erfolgt mit der Photothermischen Randzonenanalyse. Bei dieser erwärmt ein frequenzmodulierter Diodenlaser die Randzone des Bauteils und ein Infrarotdetektor misst die reflektierten thermischen Wellen. Diese Methode funktioniert bei allen Arten von Substraten und Geometrien, auch dort wo die klassischen Methoden versagen.
SCHICHTDICKENMESSUNG OPTISCH
- Fotolacke
- Schutzlacke
- Antireflexschichten
- Optische Schichten
Die optische Schichtdickenmessung mit einem spektroskopischen Reflektometer dient dazu die Schichdicke von dünnen Beschichtungen berührungslos zu messen. Hierbei nutzt man den Effekt, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird.
HAFTFESTIGKEITSPRÜFUNG
- Hartstoffschichten (PVD, CVD)
- Galvanische Schichten (dekorativ, funktional)
- Charakterisierung von Hart-Eloxal-Schichten
- Elektrische Steckkontakte
Üblicherweise erfolgt die Haftfestigkeitsprüfung von Hartstoffschichten mit dem Ritztest. Hierbei wird der Prüfkörper mit konstanter Geschwindigkeit und zunehmender Normalkraft entlang der Oberfläche bewegt, um Adhäsions- und/oder Kohäsionsversagen des Systems Schicht/Grundwerkstoff zu begünstigen.
Eine weitere Methode für die Haftfestigkeitsprüfung von Hartstoffschichten ist die Rockwell-Eindringprüfung. Bei dieser wird ein Rockwell-Prüfkörper senkrecht zur Oberfläche eingedrückt, um Adhäsionsversagen des Systems Schicht/Grundwerkstoff zu begünstigen.
Weiche Schichten versagen durch kohäsives Versagen bei mechanischer Beanspruchung. Hier scheitern die klassischen Haftfestigkeitsprüfungen. Deshalb bestimmen wir die „Haftfestigkeit“ von weichen Schichten über die instrumentierte Eindringprüfung durch Ermittlung der relativen elastischen Formänderungsarbeit.
Die Gitterschnittprüfung nach ISO 2409 wird hauptsächlich für die Haftfestigkeitsprüfung von Lackierungen und Kunststoffschichten eingesetzt. Mit dem Gitterschnittgerät werden sechs parallele Schnitte in die Beschichtung bis zum Substrat angebracht. Diese werden anschließend durch sechs im rechten Winkel dazu angelegte Schnitte gekreuzt und dadurch in schachbrettartige Segmente unterteilt. Anhand der Anzahl der abgerissenen Segmente wird die Haftfestigkeit ermittelt.
- Gitterschnittgerät
Die zerstörungsfreie Haftfestigkeitsprüfung von Beschichtungen über eine Fläche erfolgt mit der Photothermischen Randzonenanalyse. Bei dieser erwärmt ein frequenzmodulierter Diodenlaser die Randzone des Bauteils und ein Infrarotdetektor misst die reflektierten thermischen Wellen. Es funktioniert bei allen Arten von Substraten und Geometrien, auch dort wo die klassischen Methoden versagen.
SCHICHTHÄRTEPRÜFUNG
- PVD-Beschichtungen
- CVD-Beschichtungen
- Galvanische Schichten
- Polymerschichten
- Lackschichten
Die Schichthärteprüfung erfolgt durch Mikrohärteprüfung oder bei dünnen Schichten durch Nanoindentierung. Das sind Eindringprüfungen mit geringen Prüfkräften und Eindringtiefen.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM)
- Bildaufnahmen
- Mikrobereichsanalyse
- Schadensanalyse
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden hochauflösende Bildaufnahmen der Oberflächen mit großer Vergrößerung angefertigt. Ein Elektronenstrahl tastet zeilenförmig die Oberfläche ab und bildet diese vergrößert ab.
MATERIALBESTIMMUNG (EDX)
- Elementzusammensetzung
- Materialidentifikation
- Elementmapping
Die Materialbestimmung an der Bauteiloberfläche führen wir mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse) am Rasterelektronenmikroskop (REM) durch. Damit werden die chemischen Elemente analysiert.
REIBWERTMESSUNG
Bei der Reibwertmessung wird mit einem Mikro-Ritztester ein Prüfkörper unter definierter Last über eine Oberfläche bewegt und dabei das Verhältnis von Tangential- zu Normalkraft bestimmt. Da der Reibwert eine Systemeigenschaft ist, kann dieser nur durch eine Messung ermittelt werden. Wir bestimmen diesen gerne an Ihren Proben !