REM - EDX - Schadensanalytik - k-labor

MATERIAL TESTING
plastics • metals • nonmetals
P R Ü F L A B O R
Kunststoffe • Metalle • Nichtmetalle
Die Spezialisten für Schadensanalysen
Mikroskopie / REM - EDX- Untersuchungen

1 Schadens-, Bruch- und Verschleißanalysen
k-labor setzt REM-/EDX-Analysen ein bei
Oft geht ein Teil zu
Schadens- , Bruch-, Verschleißanalysen
Bruch, weil ein wichtiger
Schäden durch Korrosion
Bestandteil im Material
Schäden durch Einwirkung von Chemikalien und anderen fehlt.
Medien auf Metalle, Kunststoffe und Elastomere
Neben REM/EDX-Analysen
Materialbestimmungen & Oberflächenanalysen
reicht in den meisten Fällen auch
Partikelanalysen
ein vergleichendes IR-Spektrum
Überprüfung der Fertigungsqualität
aus, um das Fehlen einer Substanz
zu erkennen.
Bild 1 Sprödbruch
Die Aufnahmen 1 und 2 zeigen einen klassischen Sprödbruch
mit Sprödbruchbahnen in einem PA 6-Teil.
Bild 2 Sprödbruch - Detailaufnahme
Bild 3
Mittels REM können Verschleißspuren
in einem Kugellager
plastisch dargestellt
werden.
Dies ist ein wichtiger Schritt für
die Schadensbeurteilung.
Bild 4
Die Aufnahme zeigt die Bruchfläche eines hochlegierten Stahles,
die durch Korrosion entstanden ist.
Bild 5
Bruch eines glasfaser-gefüllten PP’s

2 Schäden durch Korrosion
EDX-Spektrum des nadelförmigen Belages aus Bild 6
Bild 6
Die Aufnahme zeigt eine stark angegriffene, korrodierte Oberfläche
eines Auspuffrohres. Die Zusammensetzung des Belags wurde mit
EDX-Analyse (siehe Grafik) bestimmt.
Bild 7 Korrodierte Chromoberfläche Bild 8 Korrodierte Chromoberfläche
Die Aufnahmen 7 und 8 zeigen, dass selbst Chromschichten,
die normalerweise einen guten Korrosionsschutz darstellen,
durch entsprechend starke Säuren angegriffen werden können.
Bild 9
Korrosion an einem Katalysatorteil,
das einem Salzsprühnebeltest unterzogen wurde

3 Schäden durch Einwirkung von Chemikalien und anderen
Medien auf Metalle, Kunststoffe und Elastomere
Bild 10
Risse in einem PU-Walzenbelag
Bild 11
Rissbildung in einem PU-Schlauch durch Medien
Bild 12
Rissbildung in einem PU-Schlauch durch Medien
Bild 13 Detail-Vergrösserung aus Bild 11
Bauteile sind während ihres Einsatzes verschiedenen Chemikalien und
Medien wie Fette, Schmierstoffe, Kühl-, Lösungs- und Reinigungsmittel
ausgesetzt. Diese können spannungsrissauslösend auf die verschiedenen
Werkstoffe wirken.
Mittels der REM-Analyse können wir feststellen, ob es sich um einen
Riss, verursacht durch ein Medium, oder eine andere Bruchart handelt.
Bild 14
Spannungsriss in Kunststoff. Polycarbonat reagiert besonders empfindlich
auf Lösungsmittel wie Toluol und Propanol.

4 Materialbestimmungen & Oberflächenanalysen
EDX-Spektrum einer Keramikkugel
aus Bild 15
Bild 15
Keramikkugeln
Bereits winzige Oberflächenfehler wie Blasen oder Krater können beim Lackieren
und Beschichten von Bauteilen den optischen Eindruck beeinträchtigen. Während
Lack-Krater zum Beispiel durch Spurenkontaminationen mit Fetten, Ölen oder
Trennmitteln verursacht werden, entstehen Stippen, Pickel oder andere punktuelle
Erhebungen in der Lackoberfläche häufig durch Einschluss von Fremdteilchen
(Staubpartikel, Haare, Fasern, Metallabrieb).
Für eine zuverlässige Vermeidung solcher Fehler ist es zunächst notwendig, die Form
und Zusammensetzung
der eingeschlossenen
Fremdteilchen
möglichst genau
zu charakterisieren.
Zusammen mit einer geeigneten
Probenpräparation
liefern hier mikroanalytische
Verfahren wie REM/EDX, FTIR-
Mikroskopie wertvolle Informationen.
Bild 16
Glasfasern auf der Oberfläche
eines Kunststoffteils
Bild 17
Beispiel einer manganphosphatierten Oberfläche
Bild 18
Blasenbildung auf einer Lackoberfläche
Bild 19 Die Aufnahme verdeutlicht eine gute Chromoberfläche auf
einer Walze aus Stahl - im Vergleich zur Oberfläche aus Bild 8 (S. 2)

5 Partikelanalysen
Kleinste Partikel können
oft Schuld sein am
frühzeitigen Versagen eines
Bauteils.
Das IR-Mikroskop liefert uns
bei Partikeln bis zu 15 µm
brauchbare Ergebnisse.
Trotzdem ist der Einsatz eines
Rasterelektronenmikroskops und der
EDX-Analyse bei anorganischen Stoffen
unabdingbar.
Die EDX Analyse weist kleinste Elemente
nach, die in einer Produktprobe enthalten
sind. Hierzu werden Elektronenmikroskope
herangezogen, da sie eine deutliche höhere
Tiefenschärfe als die der Lichtmikroskope
ermöglichen.
So können wir zum Beispiel nachweisen, ob das
Partikel eine Verunreinigung (Fremdpartikel) oder ein
zu groß geratener Füllstoffpartikel ist.
Bild 20
EDX-Analyse einer Glaskugel in einem anorganischen Additiv
aus einem 1K-Kleber.
Bild 22
Bild 21
Eisenpartikel
Kleinste Partikel, die sich zum Beispiel auf eine Oberfläche von einem
Gleitlager festsetzen, können zu starkem Verschleiß führen.
Bei diesen beiden Beispielen handelt es sich in Bild 21 um einen
Eisenpartikel aus niedriglegiertem Stahl und in Bild 22 um einen
Eisenpartikel aus rostfreiem (hochlegiertem) Stahl.
Durch die EDX - Mikroanalytik sind wir in der Lage, neben der Erstellung
von topologischen Bilddaten auch Elementaranalysen durchzuführen.
Punktanalysen von Probendetails, Fremdpartikeln und Einschlüssen
können ab ca. 0,001 mm² Größe erstellt werden.
Daneben kann die Darstellung der Elementeverteilung entlang einer
vorgegebenen Linie oder auf einer vorgegebenen Fläche erfolgen.

6 Überprüfung der Fertigungsqualität
Einsatzmöglichkeiten
der REM / EDX-Analyse
finden sich auch in der
Überprüfung der Fertigungsqualität,
zum Beispiel im
Bereich der Erstmuster- und
Serienprüfungen von Bauteilen
oder Baugruppen.
Bild 23 Bindenaht PP-Teil
Bild 24 Bindenaht PA-Teil
Die Ausführung der Bindenähte (Zusammenflussstellen der Kunststoffschmelze) ist entscheidend für die Festigkeit des Bauteils.
Bild 25
Beispiel von dentrischen Strukturen - entstanden
durch Verunreinigungen der Metallschmelze.
Bild 26
Zahnriemen erreichen erst durch die Einbindung von Geweben,
bestehend aus Stahl und Glasfasern, die notwendige
Festigkeit.

Entsprechend der Vielzahl
an Einsatzmöglichkeiten der
Rasterelektronenmikroskopie und
EDX-Analyse beraten wir Sie umfassend
bei der Suche nach der für Sie optimalen
Problemlösung.
Gemeinsam mit Ihnen klären wir die analytischen
Aufgaben, führen die Analysen aus und helfen durch
sachkundige Interpretation mit ausführlichem Ergebnis-
Bericht. Desweiteren bieten wir Hilfestellung bei:
Fehlersuche & Qualitätsverbesserung
Grundlagenforschung
Produktentwicklung & Prozessoptimierung
Übernahme von periodisch anfallenden
Routineanalysen
Erstellung von Gutachten zu Schadensfällen
auf der Basis vorhandener Messdaten
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