Labor für Oberflächen- und Schichtcharakterisierung

Geräte zur mechanisch-physikalischen Oberflächencharakterisierung

Tribosystem_300px.pngSchichtsysteme als eigene Konstruktionselemente ermöglichen eine Anpassung der zur Verfügung stehenden Substratwerkstoffe an immer neue Anforderungen in Bezug auf Verschleiß, Reibung und Einsparung von Schmierstoffen. Mit einer spezifischen Auswahl geeigneter Prüfapparate werden sowohl Schichtsysteme, die am KTmfk entwickelt wurden, als auch beschichtete Probekörper und Bauteile unserer externen Partner hinsichtlich einsatzrelevanter Punkte umfassend mechanisch-physikalisch und tribologisch untersucht, um die optimalen Einsatzbedingungen der Konstruktion definieren zu können und die Schichten für das jeweils angefragte tribologische System zu optimieren.

Mikrohärtemessgerät

Fischerscope_300px.jpgDie Ultra-Mikrohärteprüfung liefert wichtige Kenngrößen zur Beschreibung der Eigenschaften der getesteten Schichten oder modifizierten Oberflächen. Für die Prüfung der Härte der in zunehmendem Maße dünner werdenden Schichten kommt am KTmfk das Ultra-Mikrohärtemessgerät FISCHERSCOPE H100 VP der Firma Fischer mit einem programmierbaren XY-Probentisch zum Einsatz. Bei der damit möglichen registrierenden Härtemessung werden während der Be- und Entlastungsphasen fortlaufend sowohl die Eindringtiefe des Indenters, als auch die dabei wirkende Kraft gemessen. Der mit unserem Gerät realisierbare Lastbereich liegt zwischen 10 und 1000 mN. Neben der Martenshärte sind auch der elastische bzw. plastische Anteil der Verformung, ein Schätzwert für den Elastizitätsmodul und ein Härtewert HUplast,, bei dem die Härte um den elastischen Verformungsanteil korrigiert wurde, aus dieser Messkurve ableitbare Kenngrößen.

Härteprüfgerät DuraJet 10G5

Rockwell_mod_300px.jpgZur Prüfung der Schichthaftung mit dem Rockwell-Eindrucktest nach DIN EN ISO 26443 steht das moderne, motorgetriebene Härteprüfgerät DuraJet 10 der Firma EMCO-TEST Prüfmaschinen GmbH zur Verfügung. Die Annäherung des Prüfkopfes an den Prüfling von oben erlaubt zusammen mit einer speziellen Probenaufnahme auch die Untersuchung runder Bauteile. Die Auswertung und Dokumentation der erzeugten Eindrücke einschließlich der Veränderung der Oberfläche im Randbereich hinsichtlich aufgetretener Risse und Abplatzungen wird am Messmikroskop LEICA DM4000 M vorgenommen.

Scratch-Tester/ Ritztester

Scratch_mod_300px.jpgEine weitere Methode, die Haftung dünner Schichten auf einem Substrat oder auch deren Ritzfestigkeit zu bestimmen, steht dem KTmfk in der Untersuchung mit dem Ritztester RTG-2, einer eigenen Konstruktion des Lehrstuhls, zur Verfügung. Mit variabler Regelung für Lastaufbringung, Geschwindigkeit und Anstiegszeit wird ein Diamant mit Rockwell-C-Geometrie linear über die zu untersuchende Oberfläche gezogen, wobei die gemessenen Daten mit einer Frequenz von bis zu 8 Hz aufgezeichnet werden, was eine quantitative Auswertung der Tests ermöglicht. Die qualitative Auswertung der erzeugten Spuren erfolgt mit dem Messmikroskop LEICA DM4000 M. Der Ritztester erlaubt auch Härteprüfungen, wofür zwei Indenter mit Stahlkugeln vorhanden sind.

Kalottenschliffgerät

KSG1_mod_300px.jpgMit dem Kalottenschliffgerät KSG-2 kann durch das Erzeugen eines sphärischen Schliffes an einer ebenen Probenoberfläche mit anschließender optischer Vermessung am Messmikroskop auf schnelle und preiswerte Art die Schichtdicke der zur Untersuchung anstehenden Proben ermittelt werden.

Impact-Tester

Impact_mod_200px.jpgMit dem Impact-Tester IT-1000/100, der am KTmfk entstanden ist, können Untersuchungen zu Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit von Schichtsystemen bei dynamischer Lastbeanspruchung durchgeführt werden. Dabei hämmert eine fest eingespannte Kugel mit Kräften von 200 bis maximal 1000 N mit einer Frequenz von bis zu 100 Hz auf die Probenoberfläche ein. Durch die im Mikroskop beobachtete Rissbildung bzw. Schichtablösung kann man Rückschlüsse auf die dynamische Festigkeit eines Schicht-Substrat-Verbunds ziehen.

Kontaktwinkelmessgerät

Kontaktwinkel_mod_300px.jpgDas Kontaktwinkelmessgerät G10 der Firma Krüss mit moderner Analysensoftware dient zur Bestimmung der freien Oberflächenenergie, einem Maß für die Benetzungsfähigkeit von Oberflächen und deren Neigung zur Adhäsion, was besonders in Zusammenhang mit der Entwicklung von schmierstoffarmen Maschinenelementen interessant ist. Dafür werden Versuchsreihen mit verschiedenen Testflüssigkeiten bekannter Oberflächenspannung durchgeführt, aus deren Benetzungswinkel rechnerisch die Oberflächenspannung der untersuchten Probe ermittelt werden kann.