Vizsgálatok Scanning elektronmikroszkóppal



Hasonló dokumentumok
Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Mikroszerkezeti vizsgálatok

A felület vizsgálata mikrokeménységméréssel

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

XIII. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

EWM Taurus 301 típusú hegesztőgép alkalmazástechnikai vizsgálata

A nanotechnológia mikroszkópja

Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM scanning electronmicroscope)

Havancsák Károly Az ELTE TTK kétsugaras pásztázó elektronmikroszkópja. Archeometriai műhely ELTE TTK 2013.

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

6-7. PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA MEGBÍZHATÓSÁGI HIBAANALITIKA VIETM154 HARSÁNYI GÁBOR, BALOGH BÁLINT

Felületmódosító eljárások

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Felületmódosító technológiák

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Nanokeménység mérések

NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Sugárzás és anyag kölcsönhatásán alapuló módszerek

Typotex Kiadó. Tartalomjegyzék

Amorf/nanoszerkezetű felületi réteg létrehozása lézersugaras felületkezeléssel

Műszaki klub Előadó: Raffai Lajos

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

LÉZERESEN KEZELT FELÜLETEK KOPÁSÁLLÓSÁGA

1. Az acélok felhasználási szempontból csoportosítható típusai és hőkezelésük ellenőrző vizsgálatai

XXI. Nemzetközi Gépészeti Találkozó - OGÉT 2013

Finomszerkezetvizsgálat

Szerkezetvizsgálat szintjei

Duplex felületkezelések

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Kontakt korrózió vizsgálata

MEGMUNKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK AJ005_2 FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK, SZERSZÁM- ÉS SEGÉDANYAGOK

SZABAD FORMÁJÚ MART FELÜLETEK

MIKRO-TÜKÖR BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY

1. Szerszámjavítás lézerhegesztéssel 2. Műanyagok lézeres feliratozása

Különböző szűrési eljárásokkal meghatározott érdességi paraméterek változása a választott szűrési eljárás figyelembevételével

MTA AKI Kíváncsi Kémikus Kutatótábor Kétdimenziós kémia. Balogh Ádám Pósa Szonja Polett. Témavezetők: Klébert Szilvia Mohai Miklós

Elsőként ellenőrizzük, hogy a 2,5mm átmérőjű golyóval vizsgálható-e az adott vastagságú próbadarab.

A forgácsolás alapjai

A felületi technológiák vizsgálati módszerei

teljesítmé nysűrűség hatásidőtart am [s] [W/mm 2 ] a elektr ,1 1,0 0,1 2, ,01 0, (5 10 0

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

A tételhez használható segédeszköz: Műszaki táblázatok. 2. Mutassa be a különböző elektródabevonatok típusait, legfontosabb jellemzőit!

dr. Sipos Sándor dr. Sipos Sándor

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

BALINIT bevonatok alkalmazása fémek nyomásos öntésekor. Nagyobb tartósság, jobb termelékenység, megbízhatóbb termelés.

A TRIP ACÉL PONTHEGESZTÉSÉNEK HATÁSA RESISTANCE SPOT WELDING EFFECT IN CASE OF TRIP STEEL

DOKTORANDUSZOK FÓRUMA Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling

FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK, SZERSZÁM- ÉS SEGÉDANYAGOK

A Ni-BÁZISÚ SZUPERÖTVÖZETEK MEGMUNKÁLHATÓSÁGA HORONYMARÁSKOR. MACHINEBILITY OF THE Ni-BASED SUPERALLOYS BY END MILLING

A SZEMCSEMÉRET ÉS A MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK KAPCSOLATÁNAK VIZSGÁLATA HEGESZTETT VARRATOKNÁL

XI. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Alkatrész bevonatolás

Tartalom. Információ. PVD bevonatok

Élettartam növelés? Gyártási idő csökkentés? Az új megoldás itt is a lézer

A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika


Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

Alapvető eljárások Roncsolásmentes anyagvizsgálat

Tevékenység: Olvassa el a bekezdést! Gyűjtse ki és tanulja meg a lemezalakító technológiák jellemzőit!

Közegek és felületek megadása

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Korszerő alkatrészgyártás és szerelés II. BAG-KA-26-NNB

A szubmikronos anyagtudomány néhány eszköze. Havancsák Károly ELTE TTK Központi Kutató és Műszer Centrum július.

Szabad formájú mart felületek mikro és makro pontosságának vizsgálata

Új típusú anyagok (az autóiparban) és ezek vizsgálati lehetőségei (az MFA-ban)

beugro

2011. tavaszi félév. Élanyagok. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

7. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő)

SF RAILFORCE A kopásálló bevonat fémek felületére

Anyagfelvitellel járó felületi technológiák 2. rész

Csapágyak szigetelési lehetőségei a kóbor áram ellen. Schaeffler Gruppe

Építményeink védelme március 27. Acélfelületek korrózió elleni védelme fémbevonatokkal

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

LÉZERES HEGESZTÉS AZ IPARBAN

Szerkezetvizsgálat szintjei

Hőkezelő technológia tervezése

Alumínium ötvözetek nagyteljesítményű speciális TIG hegesztése

Nanoelektronikai eszközök III.

Újabb eredmények a grafén kutatásában

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

MEGHÍVJUK ÖNT ÉS KOLLÉGÁIT AZ AUTOMOTIV KIÁLLÍTÁSRA AHOL CÉGÜNK AZ

A forgácsolás alapjai

A mikrokeménység-vizsgálat alkalmazása az ipari minőség-ellenőrzés területén

Plazmasugaras felülettisztítási kísérletek a Plasmatreater AS 400 laboratóriumi kisberendezéssel

Akusztikus aktivitás AE vizsgálatoknál

Előadó: Érseki Csaba

Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II / II. félév 2. előadás ÉLANYAGOK. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

Hegesztett rácsok Weldmesh INDUSTRY

Nagyműszeres vegyész laboratórium programja. 8:15-8:25 Rövid vizuális ismerkedés a SEM laborral. (Havancsák Károly)

Szerkó II. 1 vizsga megoldása 1.) Sorolja fel és ábrázolja az élanyagokat szabványos jelölésükkel a keménység-szívósság koordináta rendszerben!

Hegeszthetőség és hegesztett kötések vizsgálata

Az ömlesztő hegesztési eljárások típusai, jellemzése A fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés elve, szabványos jelölése, a hegesztés alapfogalmai

Quanta 3D SEM/FIB Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp. Havancsák Károly

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

Lézersugaras technológiák fóruma

PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE 12 Kód:

Átírás:

Óbuda University e Bulletin Vol. 2, No. 1, 2011 Nagyné Halász Erzsébet Óbudai Egyetem, Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar nagyne.halasz@bgk.uni-obuda.hu Abstract: The paper describes some test by Scanning electronmicroscope. It s advice again the used microscopes is principally the depth sharpness. This is a very useful technic for the surface qualification in case of coated samples. The surface technology is developping very rapidly and needs tests. Keywords: SEM, surface coating, thin film 1. Bevezetés A felületi rétegek minősítésében a gyakorlatban igen széles körben alkalmazott vizsgáló berendezés a pásztázó vagy scanning elektronmikroszkóp (SEM). Jól fókuszált elektronnyalábbal végigpásztázzuk a vákuumban lévő minta felületét és a mintából kilépő szekunder elektronokkal vagy a mintából származó egyéb jelekkel (pl. visszaszórt elektronok, röntgensugárzás) leképezzük a minta felületét úgy, hogy a felületről kapott jelekkel moduláljuk egy katódsugárcső fényintenzitását. [1] A modern felületmódosító technológiák igen vékony nagykeménységű felületek létrehozását teszik lehetővé. Ezek vizsgálata hagyományos fémmikroszkóppal nem lehetséges, mivel a rétegek vastágsága mikronos nagyságrendű. A bevonatok vizsgálata során azok szerkezete rétegvastagsága meghatározható, valamint a forgácsoló szerszámok kopási folyamatai is nyomon követhetőek elektronmikroszkópos vizsgálatokkal. Munkám célja bemutatni a SEM jellemzőit a gyakorlatban valamint alkalmazhatóságát a vékony felületi rétegek vizsgálatai során az. [1, 2, 3] A felületi rétegek minősítése során a keménységmérés, kopási vizsgálatok is igen fontosak, amelyek a SEM vizsgálatokkal kiegészítve adnak közelebbi információt a kopásállóságot és élettartamot illetően. [6, 7, 8, 9, 10] 391

Nagyné Halász Erzsébet 2. Felületi technológiák A hagyományos felületi technológiák a nitridálás, cementálás felületedzés a mai követelményeknek nem tud megfelelő felületi keménységet létrehozni ezért ezeket az technológiákat fejlesztették, illetve újabbakat dolgoztak ki. Ilyen felületkeményítő eljárás a felület lézeres átolvasztása illetve ötvözése. A felületkezelések másik nagy csoportja a gőzfázisú bevonatolások, melyek lehetnek kémiai (CVD) vagy fizikai (PVD) elvű technológiák. Ezekben az esetekben a felületre kerülő vékony, nagykeménységű réteg néhány mikrométer vastagságú. Ezeket a technológiákat az ipari gyakorlatban természetesen a felület kopásállóságának a növelésére fejlesztették ki. [11, 12, 13] Ezekkel a technológiákkal a felületen egy új réteget hozunk létre, növesztünk, amely a munkadarab működése során a súrlódási, kopási igénybevételeket viseli majd. Igen fontos vizsgálnunk ezeknek a rétegnek a keménységét, vastagságát, szerkezetét, porozitását. Vastagságuk meghatározására számos módszer ismert, szerkezetüket, porozitásukat azonban csak a SEM felvételek segítségével ismerhetjük meg. [2] 3. Vizsgáló berendezés SEM 3.1. Vákuumrendszer A SEM működéséhez vákuumra van szükség. A vákuum nagysága is lényeges, mert ettől függően különböző számú pozitív ion keletkezik és ezek az elektronokkal ellenkező irányba gyorsulva szétbombázzák a katódot és környékét. [1, 2, 3] 3.2. Elektronágyú A felbontóképesség az elektronnyaláb méretének függvénye. Minél kisebb nyalábátmérővel dolgozunk, annál nagyobb felbontóképességet tudunk elérni. Az elektronnyaláb átmérőjének csökkenésével együtt csökken a nyaláb árama, mely egy határon túl zajos képhez vezethet. Az elektronágyúhoz használt katód lehet: Termikus volfrám, LaB6, Termikus téremisziós, Hideg téremissziós A téremissziós katódágyú esetében a katód és az első anód között alkalmazott feszültséggel érik el azt a térerőt, mellyel az elektronemissziót kiváltják, míg a második anód potenciálja adja a tényleges gyorsítófeszültséget. 392

Óbuda University e Bulletin Vol. 2, No. 1, 2011 1. ábra Téremissziós katódú elektronágyú [1] 2. ábra Mágneses lencse sematikus ábrája [1] 3.3. Mágneses lencsék Az elektronok fókuszálására a mágneses és az elektromos lencsék egyaránt alkalmasak, a pásztázó elektronmikroszkópok esetében azonban általában mágneses lencsét alkalmaznak. A 2. ábrán egy mágneses lencse sematikus képe látható. Az árammal átfolyt tekercset vasburkolat veszi körül, és a tekercs által gerjesztett mágneses tér a vasban lévő, körgyűrű alakú résre koncentrálódik. Ezt a rést általában nem mágneses anyaggal töltik ki, hogy az optikai oszlopban könnyebben lehessen vákuumot előállítani. 393

Nagyné Halász Erzsébet 3.4. Pásztázó tekercsek A pásztázást két mágneses tekercspár segítségével valósítják meg, amit a 3. ábra mutat be. A vízszintes és függőleges eltérítést szolgáló tekercseken egyaránt fűrészrezgést alkalmaznak a nyaláb vezérlésére. A képenkénti pásztázó vonalak számát az x és y irányú pásztázási sebességek hányadosa adja meg. 3. ábra Mágneses lencse sematikus ábrája [1] 4. Vizsgálatok 4.1. Próbatestek előkészítése A vékony rétegek vizsgálataihoz a próbatestek előkészítésénél különös gondot kell fordítani a felület tisztítására, ügyelni kell arra, hogy a felületi réteget nehogy megsértsük. Ezen kívül ha a felületi réteg szerkezetét kívánjuk megmutatni ügyelnünk kell, hogy a réteget nem célszerű hagyományos módszerekkel elvágni, mert a vágás mentén a réteg szerkezete roncsolódik. Vágás során tehát nem kívánt hőbevitel és képlékeny alakváltozás jöhet létre. [1, 14] 394

Óbuda University e Bulletin Vol. 2, No. 1, 2011 4.2. Vizsgálatok Lézeres felületötvözéssel felületkeményített próbatestek vizsgálati eredményei (4-6. ábra). Az egyes darabok felületeibe különböző ötvözőket (karbidok) injektáltak. A felvételeken jól láthatóak a beolvadási mélységek. 4. ábra Lézeres felületötvözés WC [5,9,10] 5.ábra Lézeres felületötvözés TaC [5,9,10] 6. ábra Lézeres felületötvözés NbC [5,9,10] 395

Nagyné Halász Erzsébet Felületi bevonati rétegek vizsgálatai, különböző bevonatok esetén. A 7. és 8. ábrák képein jól látható az eltérő szerkezet azonos alapanyagon. Mindkét bevonat TiN, viszont a rétegvastagséguk jelentős eltérést mutat. 7. ábra TiN bevonat 2000x nagyításnál [12] 8. ábra TiN bevonat 2000x nagyításnál [12] A 9. ábrán egy TiN/CrN bevonat szerkezete látható. A két bevonati réteg jól elkülöníthető, vastagságuk meghatározható. A felvételen az eltérő rétegszerkezet is jól látható. 9.ábra TiN/CrN multilayer bevonat 2000x nagyításnál [15] 396

Óbuda University e Bulletin Vol. 2, No. 1, 2011 Összefoglaló A scanning elektronmikroszkóp jól alkalmazható a gyakorlatban, mert mélységélességgel rendelkezik ellentétben a fénymikroszkóppal, valamint felbontóképessége (0,2 nm) miatt alkalmazható akár nanoméres mérések esetében is. Meglehet a próbatestek előkészítése igen nagy gondosságot igényel, ellentétben a hagyományos fénymikroszkóphoz szükséges mintákkal. A vizsgálati eredményekből egyértelműen látszik (4-9. ábrák) a széles körű alkalmazhatóság lehetősége. Irodalom [1] Nagyné Halász E.: SEM a gyakorlatban, Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XIV. Kolozsvár, Románia, 2009. pp. 139-142 [2] Nagyné Halász E.: Felületi rétegek SEM vizsgálatai, Erdélyi Múzeum- Egyesület, FMTÜ XV. Kolozsvár, Románia, 2010. pp. 243-246 [3] Bitay E., Bagyinszki Gy.: Duplex felületkezelés plazmanitridálás és lézeredzés kombinálása, Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XIV. Kolozsvár, Romania, 2009. pp. 45-52 [4] Bitay E.: Kerámiaszemcsék diszpergálása lézeres felületötvözésnél, Múzeum- Egyesület, FMTÜ IV. Kolozsvár, Romania, 1999. pp.169-172 [5] Bitay E.: Karbidporok diszpergálásának vizsgálata acélban, CO 2 -os lézer felületötvözésnél, Múzeum-Egyesület, FMTÜ IV. Kolozsvár, Romania, 1999. pp. 173-176 [6] Bagyinszki Gy., Bitay E.: Kopásálló felületkezelt rétegek minősítése. Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XIV. Kolozsvár, Romania, 2009. pp. 13-16 [7] Bagyinszki Gy., Bitay E.:Felületkezelési eljárások több szempontú rendszerezése, Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XIII. Kolozsvár, Romania, 2008. pp. 5-12 [8] Sebestyén A., Nagyné Halász E., Bagyinszki Gy., Bitay E.: Felületmódosítási eljárások hatása acélok kopásállóságára, Múzeum-Egyesület, FMTÜ XII. Kolozsvár, Romania, 2007. pp.161-168 [9] Bitay E.: Lézeresen kezelt felületek kopásállósága, Múzeum-Egyesület, FMTÜ VI. Kolozsvár, Romania, 2001. pp. 111-118 [10] Bitay E., Kovács T.: The effect of the laser surface treatments on the wear resistance, Material Science Forum Vols. 649. Trans. Tech. Publications Switzerland, 2010. pp. 107-112 397

Nagyné Halász Erzsébet [11] Kovács, T., Dévényi, L.: The effect of microstructure on the wear phenomena, Material Science Forum Vols. 537 538. Trans. Tech. Publications Switzerland, 2007. pp. 397 404 [12] Kovács Coskun T.: Vékony rétegek vizsgálatai, Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XV. Kolozsvár, Románia, 2010. pp. 189-192 [13] Kovács-Coskun T.: Nano-mechanical and surface morphological properties of TiN coating produced by PVD on tool steel, Material Science Forum Vols. 659. Trans. Tech. Publications Switzerland, 2010. pp. 191-196 [14] Nagyné Halász E.: Felületkezelt próbatestek elektromikroszkópos vizsgálatai, Erdélyi Múzeum-Egyesület, FMTÜ XVI. Kolozsvár, Románia, 2011. pp. 221-224 [15] http://www.surface-engineering-sudoe.com/en/technologies/sem_edx.asp 398