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