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Die Toolbox – eine kniffige, kostenlose Software zur Berechnung der Schichthaftung

LOT-QuantumDesign

In der mechanischen Charakterisierung dün­ner Schichten, gerade in der Tribo­logie, gibt es schon seit Jahren offene Fragen. Derzeit wird meist ein empirisch-analytischer Ansatz gewählt. Aus der Erfahrung heraus werden bewährte Schichten in traditio­nel­­len Tests verglichen und basierend auf ihrer Verschleißperformance, Rei­bungs­­­ko­effizienten und der Zeit­spanne bis zum Schichtversagen bewertet. Bei diesen Tests kommen unter anderen Nanoindenter mit den Optionen der Nano­indentation, Nano-Kratztests und Impact-Tests, sowie traditionellere In­stru­mente der Tribologie, wie ein sim­pler Pin-On-Disc-Tester oder ein Tri­bo­me­ter zum Einsatz.

Auf Anregung des Tribologie-Aus­schusses der EFDS – der europäi­schen Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. – hat die Firma SIOMEC als ersten Bestandteil der Toolbox den sogenannten Simple Adhesion Cal­­culator SAC entwickelt. In Dis­kus­sionen mit den Fachausschuss-Ex­perten wurde schnell klar, dass eine simple Betrachtung der kritischen Lasten einzelner Schichtsysteme während eines Kratztests lediglich unzureichende Informationen zur Charak­terisierung bietet. Der SAC nimmt sich dieses Problems an und ermöglicht die Haftungsbestimmung von Oberflächen.

Ein weiterer Bestandteil der Toolbox ist der Homchecker, ein Pro­gramm welches mittels einem simplen In­den­ta­­tionstest Rück­schlüsse auf die Ho­mo­genität des Schichtaufbaus gibt. In der Praxis zeigen sich oft Pro­bleme, die nicht von einer schlechten Schichthaftung, sondern aus einer intrinsischen Inhomogenität der Be­schichtung herrühren.

Crit-Load ist ein weiteres Werk­zeug, wel­ches die mechanische Schutz­funk­tion einer Schicht auf einem gegebenen Substrat berechnet. In einem Diagramm wird gezeigt, bei welchem Gegenkörper eine Last gerade noch getragen werden kann und wann der Schaden in das Substrat übergeht. Neben dieser kostenlosen Freeware bie­tet die Firma SIOMEC noch weitere interessante Softwaremodule, wie z.B. iStress zur Berechnung eines idealen Spannungsprofils in einer worst-case-Anwendung, den TestOptimizer, welcher dem Anwender hilft, die richtigen Testparameter und Prüf­kör­­per­geometrien für ein Ex­pe­ri­ment (z.B. Na­noindentation, Nano-Kratztest) zu wählen oder die bewährten Mo­dule „Scratch Stress Analyser“ und „Oliver&Pharr for Coatings“. Mit dem Softwaremodul Impact können Benutzer von Micro Materials-Geräten die mechanischen Spannungen während eines Nano-Im­pact-Versuches berechnen. Alles in al­lem bietet die Toolbox eine optimale, kostenlose Ergänzung zu Ihrem Na­no­­indenter oder Kratz­tester und ermöglicht genauere Aus­sagen über die Schicht­haftung, die Homogenität und die einzelnen Ver­sa­gensmechanismen.

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