Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Leistungsangebot

Schichtcharakterisierung

Detaillierte Untersuchungen nach dem Ritztest geben Aufschluss über adhäsives und kohäsives Versagen
© Fraunhofer IWS
Detaillierte Untersuchungen nach dem Ritztest geben Aufschluss über adhäsives und kohäsives Versagen
Spannungsanalyse an einer Mehrlagenschicht
© Fraunhofer IWS
Spannungsanalyse an einer Mehrlagenschicht
Neue Mess- und Auswertemethoden erlauben die präzise Bestimmung von Eindringmodul, Eindringhärte und Schichtdicke mittels instrumentierter Eindringprüfung selbst auf superharten Schichten.
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Neue Mess- und Auswertemethoden erlauben die präzise Bestimmung von Eindringmodul, Eindringhärte und Schichtdicke mittels instrumentierter Eindringprüfung selbst auf superharten Schichten.

Gegenstand unserer Arbeit ist die Charakterisierung von Beschichtungen aller Art im Bereich von 0,1...500 µm, wobei PVD und amorphen Kohlenstoffschichten (auch DLC genannt) den Schwerpunkt bilden. Aufgrund des täglichen Umgangs verfügen wir über besondere Erfahrungen auf dem Gebiet der superharten, tetraedrisch-amorphen Kohlenstoffschichten (ta-C).
 

Wir untersuchen

  • Reibung und Verschleiß
  • Härte und E-Modul
  • Haftfestigkeit
  • Schichtdicke
  • Eigenspannung
  • Rauheit (2D, 3D)
  • Bindungsstruktur (z.B. sp3-Gehalt)
     

Dafür setzen wir ein

  • verschiedene Tribometer, Bewegung: rotierend/oszillierend, Temperatur ‑5...350°C, Umgebungsmedium: geschmiert, ungeschmiert, kontrollierte Atmosphäre, Vakuum
  • laser-akustische Oberflächenwellen-Spektroskopie (LAwave)
  • verschiedene Ritztester mit Prüfkraftbereichen bis 2, 30 und 100 N
  • Instrumentierte Härteprüfung (Nanobereich 0,01..2N und Mikrobereich 0,1...10 N)
  • Profilometer für Tastschnittverfahren und Durchbiegungsmessung
  • Raman-Spektroskopie, vorzugsweise bei 514 nm Anregungswellenlänge
  • Kalottenschleifverfahren
  • Software für die kontaktmechanische Simulation (FilmDoctor)
  • Mikroskopie: REM/EDX, TEM, lichtoptisch, 3D (konfokal, interferometrisch)

Dank interdisziplinärer Zusammenarbeit stehen auch das Fachwissen und die Prüfmöglichkeiten des Kompetenzfeldes Werkstoffcharakterisierung und -prüfung und anderer Geschäftsfelder am Fraunhofer IWS zur Verfügung. Wir beraten Sie dazu gern.
 

Wissenschaftliche Schwerpunkte unserer Arbeiten sind

  • Untersuchungen besonderer tribologischer Eigenschaften amorpher Kohlenstoffschichten, beispielsweise superniedrige Reibung, Verhalten mit nachwachsenden Schmiermitteln und tribochemische Verschleißmechanismen, Screening von Schmiermitteln und Beschichtungen
  • Simulation und experimentelle Untersuchungen kontaktmechanischer Belastungsfälle (u.a. auch Indentation, Ritztest), und daraus resultierende Optimierung von Schichtsystemen
  • Methodische Untersuchungen zur Quantifizierbarkeit von Haftfestigkeit durch einmalige überkritische (Ritztest) oder zyklische unterkritische Beanspruchung (Überrollen)
  • Methodische Untersuchungen der instrumentierten Eindringprüfung (Nanohärte) für superharte Schichten, u.a. Einfluss des Auswertemodells und tiefenaufgelöste Messung
  • Raman-Spektroskopie an verschiedenen Kohlenstoffmodifikationen zur Bestimmung von Struktur und Konfigurationsänderungen, zum Beispiel nach Energieeintrag durch Temperatur oder tribologischer Beanspruchung