Oberflächenanalyse
Die Oberfläche eines Materials spielt für den späteren Einsatz oftmals eine besondere Rolle, sei es aufgrund von Schutzwirkungen durch Beschichtungen oder veränderten Eigenschaften durch ausgewählte Strukturen.
Wir bieten neben der hochaufgelösten Darstellung und chemischen Analyse von Oberflächen auch Profilaufnahmen zur Bestimmung von Schichtsystemen mittels FIB-Querschnitt an. Neben der Möglichkeit zur tribologischen und elektrischen Charakterisierung einer Oberfläche können wir mit Hilfe der Laserstrukturierungstechnik xDLIP auch gezielt Eigenschaften verändern.
Laserstrukturierung und Tribologie
Bei DLIP (Direct Laser Interference Patterning) werden hochenergetische, gepulste Laserstrahlen miteinander überlagert, um definierte Intensitätsverteilungen und damit Oberflächentopographien mit einer präzisen, lateralen Strukturgröße, der Strukturperiode P, zu erzeugen (vom oberen Sub-µm- bis zum zweistelligen µm-Bereich). Die genaue Verteilung der Laserintensität kann durch die Anzahl der kombinierten Strahlen sowie deren Winkel untereinander definiert eingestellt werden.
Die möglichen Anwendungsbereiche dieser Technik sind breit gefächert. Ein Auszug davon wird unten dargestellt.
Hohes Potential entfaltet diese Technik z.B. in der Steuerung tribologischer Effekte. Mittels DLIP kann eine deutliche Reduzierung von Reibung und Kontaktflächen erzielt werden oder die Lebensdauer von Schmierfilmen um ein Vielfaches verlängert werden.
Die tribologischen Eigenschaften können anschließend an einem Mikro- oder Nanotribometer kontrolliert werden. An beiden Geräten ermitteln wir Reibungs- und Verschleißwerte von tribologisch beanspruchten Materialpaarungen.
Die weitere werkstofftechnische Entwicklungsarbeit mit DLIP findet bei MECS statt, zukünftige Industrialisierungen übernimmt die 2020 ausgegliederte SurFunction GmbH.
2016 wurde die Entwicklung des DLIP-Systems mit dem wohl wichtigsten Innovationspreis im Bereich Laser ausgezeichnet, unser anschließend erfolgreicher Industrietransfer mit der TE Connectivity GmbH 2019 mit dem Transferpreis der Steinbeis-Stiftung.
CSM Instruments Mikrotribometer
Spectra Physics Nd: YAG ns-Pulslaser
ECR
Mithilfe diverser Prüfstände sind wir in der Lage, elektrische Kontakt- bzw. Übergangswiderstände sicher unter variablen Umweltbedingungen zu bestimmen. Dieser Aufbau ist beispielsweise für Steckverbinder interessant, da eine parallele Messung von Übergangswiderstand, Steckkraft und Reibungskoeffizient ermöglicht wird (siehe Triboelektrische Anwendungen).
Untersuchungen FIB-REM + EDX/ EBSD
Durch die hohe Auflösung bis in den Sub-nm-Bereich ist das REM unser Standardwerkzeug zur Untersuchung von:
- Ausscheidungen und Einschlüssen
- Schichtsystemen
- Korngrößen
- Poren und anderen Sub-µm-Strukturen
Die Kombination aus FIB und REM erweitert unser Repertoire um folgende Möglichkeiten:
- Erzeugung oberflächennaher Querschnitte (Beispielvideo ansehen)
- Charakterisierung dünner Schichten und Schichtsysteme
- Herstellung von STEM- und APT-Proben
- 3D-Darstellung und Berechnung von Gefügen
Zusätzlich eingebaute Systeme ermöglichen uns, eine ganzheitliche Bewertung durchzuführen:
- Chem. Analyse von Partikeln, Schichten oder Elementverteilungen (EDX)
- Analyse von Kristallorientierungen, Korngrößen-verteilungen, Versetzungsdichten, Texturen, Verformungen und Vorzugsrichtungen (EBSD)
- Rekonstruktion ehemaliger Austenitkörner aus EBSD-Daten
- Untersuchung und chem. Analyse von Ausscheidungen, Phasen und Schichten bis in den Sub-nm-Bereich (STEM inkl. STEM-EDX)
- Lokal aufgelöste Reparaturen, Fertigung präziser Maskengeometrien und spezieller mechanischer Bauteile, gezielte Abscheidung leitender und nichtleitender Verbindungen (Micromachining) (Beispielvideo ansehen)
Wasserstoffversprödung
STEM-Analyse
Schichtdickenanalyse
APT-Analyse
Weitere Untersuchungen
Mikroskopie
Wir sind in der Lage Materialien zielgenau zu präparieren, kontrastieren und analysieren. Neben metallographischen Präparationsmöglichkeiten stehen uns dazu Licht-, Laserscanning- und Rasterelektronenmikroskope zur Verfügung.
Materialanalyse
Dank unseres Funkenspektrometers können wir die chemische Zusammensetzung von Materialien bis in den ppm-Bereich bestimmen. Weitere Untersuchungsmethoden in unserem Portfolio sind z.B. Mikrostrukturanalysen mittels FIB-REM-Technik, Röntgenbeugungsanalysen oder 3D-Tomographien.
Kontakt bei Fragen
Dr.-Ing. Dominik Britz
Stellvertretender Geschäftsführer
Adrian Thome, M.Sc.
Projektleiter
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