…Oberflächenanalyse?
Beschichtungen werden bei zahlreichen Metallbauteilen eingesetzt. Sie haben zum Ziel, das Bauteil mit Eigenschaften zu versehen, über die das Grundmaterial an sich nicht verfügt. Je nach Anforderung stehen dabei die Funktionalität (z. B. Korrosionsschutz) oder auch die Optik im Vordergrund. Die Eigenschaften von Oberflächen spielen eine wichtige Rolle für das funktionale Verhalten eines Bauteils, bspw. im Hinblick auf Reibungsverhalten, Verschleiß, Dichtheit, Haltbarkeit und Korrosionsschutz.
Die Oberflächenanalyse kann dazu beitragen, komplexe geometrische oder sicherheitskritische bzw. funktionsrelevante Bauteile dauerhaft mit gleichbleibend hoher Qualität herzustellen und zu beschichten.
Oberflächenanalyse in der Beschichtungstechnik
In der Oberflächenanalytik wird die Untersuchung der Oberfläche üblicherweise anhand einer Probe vorgenommen. Die Oberflächeneigenschaften können durch strukturelle Analysen (z. B. Rauheit) oder chemische Analysen geprüft werden. Meist geht es in den Analysen um die Oberflächenmorphologie (Beschaffenheit der Oberfläche) oder Oberflächenchemie (Untersuchung der chemischen Substanzen auf Oberflächen).
Geklärt werden soll damit bspw., welche Substanzen sich auf einer Probenoberfläche befinden. So werden aufgebrachte Beschichtungen geprüft etwa Haftungsprobleme untersucht, die durch Kontaminationen (Verschmutzungen) entstehen können. Ggf. wird auch näher analysiert, wo genau diese Substanzen sich befinden. So kann mittels der Analyse von Schichtstrukturen geprüft werden, in welcher Lage einer Schicht oder auch in welcher Schicht (bei Schichtsystemen) sich Substanzen befinden. Auch die Menge bestimmter Substanzen in bzw. auf einer Oberfläche kann untersucht werden. Bei den Substanzen kann es sich dabei um Verschmutzungen handeln, bspw. bestimmte Partikel / Nanopartikel, um Gleit- oder Reinigungsmittel, Lötrückstände etc.
Oberflächenanalyse mittels Rasterelektronenmikroskop
Analysegeräte und -methoden zur schnelleren Prozessentwicklung
In der Beschichtungstechnik unterstützt ein analytisches Labor mit modernen Analysegeräten und -methoden zudem die Forschung & Entwicklung für neue Oberflächenverfahren. Die Analysegeräte ermöglichen im Hinblick auf Beschichtungen bspw. detaillierte Schichtuntersuchungen für Entwicklungsprozesse, etwa genaue Betrachtungen der Schichtzusammensetzung und der Schichteigenschaften.
Analysen mittels Rasterelektronenmikroskopie
Ein Beispiel für ein solches Analysegerät ist ein Rasterelektronenmikroskop, das für detailreiche Oberflächenuntersuchungen genutzt wird, bis hin zur Untersuchung von Elementen auf der Oberfläche mittels Röntgenanalyse (EDX-Analyse). Ein solches Rasterelektronenmikroskop kann Bauteiloberflächen zerstörungsfrei und äußerst detailreich analysieren.
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ist eine wichtige Oberflächenanalysetechnik im Bereich der Forschung & Entwicklung sowie der Fehler- und Schadensanalytik. Die mikroskopische Technik ermöglicht die hochauflösende Abbildung von Probenoberflächen unterschiedlichster Materialien. Zudem erlaubt die Rasterelektronenmikroskopie sehr detaillierte Einblicke in die Morphologie von Oberflächen und die Struktur von Werkstoffen. In Kombination mit der EDX-Analye kann zudem mit einer chemischen Analyse die lokale Elementzusammensetzung einer Oberfläche präzise und quantitativ untersucht werden.
In der Galvanik werden diese mikroskopischen Analysegeräte für präzise Oberflächenbetrachtungen eingesetzt, bspw. tiefenscharfe Analysen der Mikrostruktur mit hoher Vergrößerung. Selbst feinste Konturen werden sehr gut dargestellt. Die mit diesem bildgebenden Verfahren erzeugten Aufnahmen zeigen Gefüge und Oberflächenwachstum in optisch sehr guter Auflösung und bieten so die Möglichkeit zur genauen Untersuchung.
Bei frühzeitiger Einbindung in den Entwicklungsprozess können die detailreichen Analysen auch Anhaltspunkte für Konstruktions- oder Materialanpassungen geben.
Weitere Details zur Funktionsweise eines Rasterlelektronenmikroskops finden Sie im Artikel „Rasterelektronenmikroskop für die Oberflächenanalyse“
