010V Zerstörungsfreie Bestimmung von E-Modul, Dicke und Dichte von Oberflächenbeschichtungen

010V - Zerstörungsfreie Bestimmung von E-Modul, Dicke und Dichte von Oberflächenbeschichtungen

Ausgehend von Entwicklungsarbeiten zum lonenstrahltriebwerk wurde auf der Basis eines Patents ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Oberflächenbeschichtungen entwickelt sowie der dazugehörige Messplatz aufgebaut. Qualitätsanforderungen und die Bestimmungen der ISO 9000 erfordern immer mehr, daß bei Beschichtungen direkt auf der Funktionsoberfläche gemessen/geprüft wird. Bisherige Verfahren sind größtenteils zerstörend (Ritztest, Härteeindrücke), d.h. die geprüfte Oberfläche ist nicht mehr zu verwenden. Die Ultraschall-Oberflächenwellenmessung dient der zerstörungsfreien Prüfung von Oberflächenschichten im Schichtdickenbereich von < 1 µm bis einige mm. Es lassen sich insbesondere die elastischen Kennwerte des Schichtwerkstoffes bestimmen. Für die Prüfung werden laserinduzierte Ultraschall-Oberflächenwellen verwendet. Diese besitzen eine begrenzte Eindringtiefe, die von der Frequenz abhängig ist. Dadurch werden verschiedene Frequenzen unterschiedlich von einer dünnen Oberflächenschicht beeinflußt. Das Messprinzip ist folgendes: Ein Laser induziert einen Oberflächenwellenimpuls, der eine definierte Wegstrecke auf der Probenoberfläche durchläuft und danach von einem breitbandigen Wandler empfangen wird. Durch Auswertung von Impulsen für verschiedene Wegstrecken wird die Phasengeschwindigkeit der Ultraschallwelle in Abhängigkeit von der Frequenz (Dispersionskurve) berechnet. Das Messergebnis enthält wesentliche Informationen über die Substrat- und Schichtkennwerte der Probe. Durch eine Fitprozedur können E-Modul, Dichte und Dicke der Schicht bestimmt werden. Das Messgerät besitzt einen beweglichen Messkopf, der auf größere Werkstücke aufgesetzt werden kann. Die notwendige ebene Messfläche ist 15 x 10 mm². Das Verfahren wurde bisher hauptsächlich zur Untersuchung von Hartstoffbeschichtungen (TiN, Si₃N₄) eingesetzt. Abb.: Ultraschall-Oberflächenwellen-Messplatz
Innovative Aspekte
Das Verfahren ermöglicht erstmalig die zerstörungsfreie Prüfung von Beschichtungen. Das Unternehmen besitzt das Know-how, um die entsprechenden Analysen durchzuführen.
Anwendungspotenzial
Zerstörungsfreie Prüfung von Oberflächenschichten, z.B. von Korrosionsschutzschichten oder Verschleissschutzschichten.
Art der Zusammenarbeit
Das Unternehmen ist an Joint Ventures sowie an Fertigung/Vertrieb der Anlagen interessiert.
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