Mikrostrukturen unter dem Rasterelektronenmikroskop
Durch Beizen vom glatten Polymer zur funktionalen Oberfläche
Die Bauteilform, die Rauheit und auch die Welligkeit bilden wichtige Faktoren der Oberflächentopografie von technischen Bauteilen. Dabei hat die Topografie einen maßgeblichen Einfluss auf tribologische Eigenschaften, wie Verschleiß und Reibung, die Haptik, also die Oberflächenempfindung und Wahrnehmung, aber auch die Optik, die stark durch den Glanzgrad und die Farbgebung beeinflusst werden.
Bei Kunststoffbauteilen hat die Oberflächenbeschaffenheit, explizit die Oberflächentopografie, eine wichtige Aufgabe bei Haftungs- oder Beschichtungsprozessen. Beispielweise werden in der Automobilindustrie und Elektronikindustrie gezielt Oberflächen von Kunststoffen aufgeraut, um bei Klebeverbindungen die Haftung zu erhöhen. Auch bei Lackier- und Beschichtungsprozessen ist die Oberflächentopografie wichtig, um die Haftung des Lacksystems als auch Lackverlauf und Optik zu gewährleisten.
Das Beizverfahren ist ein etabliertes chemisches Verfahren zur Modifikation von Oberflächen, bei dem Oberflächen durch die Verwendung von Beizlösungen gezielt verändert werden. Dabei reicht das Ziel von einer aufgerauten Oberfläche über die Erzeugung von Porosität bis zu dem selektiven Angriff einzelner Bereiche (Moleküle).
Das Beizen von Oberflächen ist ein typischer Vorbehandlungsschritt vor dem Galvanisieren, Lackieren, Beschichten, Verkleben und Bedrucken von Oberflächen. Nicht alle Kunststoffe sind für das Verfahren geeignet. In der Praxis kommen ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), PC/ABS (Polycarbonat-ABS-Copolymer) oder PA (Polyamid) zum Einsatz.
Bewertung der Topografie mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Um die durch das Beizen erzeugten Oberflächenstrukturen bewerten zu können, ist eine geeignete Analytik notwendig. Besonders im Hinblick auf die Qualitätssicherung der Beizprozesse, aber auch bei Forschungsfragen zu Einflüssen der Topografie auf das Materialverhalten ist diese relevant. Dabei reichen mikroskopische Verfahren (Lichtmikroskopie und Digitalmikroskopie) aufgrund der begrenzten Auflösung und Tiefenschärfe im Mikro- und Nanometerbereich für die Bewertung nicht aus.
Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ermöglicht die detaillierte Darstellung solcher Oberflächenstrukturen im Mikro- und Nanometerbereich mit hoher Tiefenschärfe und Detailauflösung. Im Gegensatz zu lichtmikroskopischen Verfahren basiert die Rasterelektronenmikroskopie auf der Wechselwirkung von Elektronen mit der zu untersuchenden Oberfläche. Der Vorteil: auch kleinste topografische Unterschiede werden sichtbar.
Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere Tätigkeiten in der Oberflächenanalytik sowie der Material- und Schadensanalytik zu erfahren. Gerne stellen wir Ihnen in diesem Zusammenhang unsere praxisnahe Applikationsbeispiele angrenzenden Themenfeldern zur Verfügung.
