OT

Verschleiß ist Folge eines mechanischen Angriffs

Korrosion ist Folge eines chemischen, elektrochemischen oder metallphysikalischen Angriffs

Durch Veränderung der Werkstoffeingenschaften höhere chemische, physiklaischen und mechanische Beständigkeit der Oberfläche erreichbar.

Als Barriere zwischen Grundwerkstoff und Umgebung (Strom, Wärme, Diffusion, Licht, Korrosion)

Funktionssschichtne ( elektische oder sensorische Eigenschaften)

Modifikation der Oberflächeneigenschaften (Haptik, Optik, Reibung)

Modifikation: Verfahren, di in Werkstoff eindringen und dadruch die Oberfläche verändern

Beschichtung: Materialauftrag auf Werkstoff

--> Grenze fließend

Chemische Zusammensetzung der Randzone

Mechnaische Eigenschaften der Randzone

Geometrie (Gestaltabweichung 1-4 Ordnung) --> wird eingesetzt zur Vorbehandlung, Nachbehandlung oder Endbearbeitung einer Oberfläche bzw. Beschichtung

Chemisch: Beizen, Elektropolieren, Glänzen

Thermochemisch: Umschmelzlegieren, Thermochemische Diffusionsverfahren (Einsatzhärten, Nitrieren)

Thermisch: Flamme, Laser, E-Strahl, Induktion

Thermomechanisch: Reibhärten, Schleifhärten, Presshärten

Mechanisch: Abtragen (Bürsten, Schleifen, Polieren, Läppen) Umformen (Glattwalzen, Druckpolieren, Kugelstrahlen)

Mechanische Verklmmerung: formschlüssige Verbindung zwischen Schicht- und Grundwerkstoff

Diffusion: Ausgleich der chem. Zusammensetzung durch Atomwanderung

Pseudodiffusion: Keine Atomwanderung, sondern Einbringen durch Prozess

Adhäsion: Bindung durch Van-der-Walls Kräften

Chem. Bindung: Bildung von Verbindungen zwischen Schicht- und Grundmaterial

Entfernung von (groben) Verunreinigungen und äußeren Randschichten (z.B. Abschleifen)

Entfernung der ranischen Verunreinigungen (Ethanol, Ultraschall)

1. Form

2. Welligkeit

3. Rillen

4. Riefen

Ra Arithmetischer Mittenrauhwert: mittlere Abweichung von einer Linie durch die Mitte des Profils

Rq Quadratischer Rauhwert: quadratischer Mittelwert der Abweichung des Profils

Rz Gemittelte Rauheit: bestimmt über 5 Einzelmesstrecken. Immer Differenz zwischen höchstem und tiefstem Wert pro Strecke dann mitteln.

Einzeichen einer mittleren Linie (0)

Bestimmen der Abstände zwischen Spitzen und Linie 0

Mittelwert über gesamte Messstrecke

Aufteilen in 5 Teilstrecken

Differenz zwischen höchstem und tiefstem Wert pro Teilstrecke

Mittelwert bilden

Diamanttastspitze fährt mit konst. Geschwindigkeit über Probe

Vertikale Spitzenverschiebung wird über (induktives) Messsystem gemessen

+ niedrige Anschaggungs- und Betriebskosten

- hohe Pressung im Kontaktpunkt --> evtl. Oberflächenbeschädidung

- Ergebnis von Messspitzform abhängig

Laserprofilometer

Abtasten der Probenoberfläche mit Laserstahl

Aufnehmen der Defokussierung des Strahls

Rechnergstützte Ermittlung der Rauheit bzw. Topographie aus der Reflexion

+ hohe Messgenauigkeit und geschwidigkeit

+ Keine Beschädidung der Oberfläche

- Ergebnisse abhängig von Oberflächenreflexion

7 Schritte

Beide müssen kompatibel sin (z.B. in Bezug aud Härte, Ausdehnung, Festigkeit, Zähigkeit)

Haftung der Schicht auf dem Grund muss asurechend gut sein

Grundwerkstoff muss beschichtbar sein: muss Beschichtungstemperaturen, chem, und mech, Belastungen während des Beschichungsprozesses standhalten

Gewünschter Schichtstoff muss mit Verfahren applizierbar sein

Schichtdicke muss erreichbar sein

Bauteilgeometrie muss beschichtbar sein

Aussehen der Schicht und Schichtdicke --> Licht-/Raserelektronenmikroskopie

Wärmeleitfähigkeit

Lebensdauer bei Einsatztemperatur --> Thermozyklusprüfstand

bild

Bild

Stahlkugel wird in Rotation versetzt und schleift mit Diamantsuspension die Schicht an

Substrat kann in beliebigem Winkel positioniert werden

Auswertung durch Lichtmikroskop

+ einfach und schnell

+ kostengünstig sowhol in Anschaffung als auch im Betrieb

- erst ab Schichtdicken über 1µm anwendbar

- zersörendes Verfahren

\(h = { \sqrt{R^2-(d/2)^2} - \sqrt{R^2-(D/2)^2} }\)

h: Schichtdicke
R: Radius der Kugel
d: Durchmesser des inneren Kreises
D: Durchmesser des äußeren Kreises

REM

Beschuss der Probe mit einem Elektronenstrahl

Anregung der Atome in einer Probe

Probenalayse z.B. anhand der Rückstreuelektronen (Materialkontrast) oder Sekundärelektronen (Topographiekontrast)

+ exakte Messmethode bereis bei Schichtdicken im nm-Bereic

- zeit und Kostenintensiv durch Probenpräparation und Anschaffungs-/Betriebskosten des REMs

- Proben müssen vakuumtauglich sein

- Zerstörendes Verfahren

Aus der Aufnahe des Schichtquerschnittes kann die Dicke der Schicht(en) bestimmt werden. Zudem kann auch die Morphologie, d.h. das Aussehen der Schicht, betrachtet und analysiert werden

Energiedisversive Röntgenspektroskopie (EDX)

Probe wird in REM mit Elektronenstrahl beschossen --> Elektronen aus den inneren Schalen des Atoms werden herausgeschlagen --> Elek. aus den äußeren Schalen nehmen die Plätze ein und emittieren Röntgenstrahlung --> Strahlung wird detektiert und die in der Probe entahltenen Elemente können quantitativ bestimmt werden

+ einfach und schnelle Messung

+ alle messbaren Elemente gleichzeitig detktierbar

-nur Elemente mit Ordnungszahl > 11

Line-Scan: Messung entlang einer Linie --> Bestimmung von z.B. Konzentrationsverläufen über Lötnähten, lokalen Verarmungen an Korngrenzen oder Mehrlagenstrukturen

Spot-Scan: lokales Messverfahren --> Bestimmung der Zusammensetzung von Ausscheidungen, Einschlüssen oder Poren

Röntgendiffraktometrie

Probe wird im Winkel \({\phi}\)  mit charakteristischer Röntgenstrahlung (feste Wellenlänge λ) beschossen. Die an den Netzebenen gebeugte Röntgenstrahlung wird mittels Detektor aufgenommen. Durch Gangunterschiede kommt es zu Interferenzen und es ergibt sich ein für die Phase charakteristisches Beugungsmuster. Über die Bragg’sche Gleichung \(n * \lambda = 2d *sin(\phi)\)kann der Netzebenenabstand d bestimmt werden

+ zerstörungsfrei

+ Messung dünner Schichten möglich

- Anschaffun und Betrieb kostenintensiv