Fehleranalytik in der Teilereinigung kann Qualitätsmängel verhindern

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Eine solche Qualifizierungsuntersuchung ist für produktionsbegleitende, regelmäßige Analysen sicher sinnvoll und der Aufwand ist in diesem Fall gerechtfertigt. In anderen Fällen ist jedoch zu überlegen, ob nicht eine direkte Untersuchung der Bauteiloberfläche mit Licht- oder Elektronenmikroskopie sinnvoll sein kann.

Oberflächenanalytische Verfahren erfassen filmische Kontaminationen

Die Analyse und Bewertung filmischer Kontaminationen ist die Domäne der klassischen oberflächenanalytischen Verfahren. Sie bieten, je nach Verfahren, detaillierte Informationen zur topografischen und chemischen Zusammensetzung der Produktoberfläche. Zu den im Rahmen industrieller Restschmutzanalysen am häufigsten eingesetzten Verfahren gehören die oberflächenempfindliche Infrarotspektroskopie (FTIR, ATR-FTIR), die Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS) und die Fotoelektronenspektroskopie (XPS/ESCA). Alle drei erlauben die Untersuchung von Oberflächen bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung, wobei die Verfahren unterschiedliche Stärken und Schwächen besitzen; bei allen drei kann die Kontamination in der Regel direkt auf den Oberflächen untersucht werden. Eine zusätzliche Präparation kann jedoch im Einzelfall sinnvoll sein.

Wie die Analysen in der Praxis aussehen, zeigt das Beispiel der Entfettung einer Metalloberfläche. Dies können Teile nach einem Tiefziehprozess oder nach dem Zerspanen sein, wenn sie im Folgenden lackiert oder verklebt werden.

Entfetten von Metallen schafft immer wieder Probleme

Bei solchen Entfettungsvorgängen kommt es immer wieder zu Problemen. In solchen Fällen ist es in der Regel hilfreich, wenn die Substanzen, die das Problem verursachen, schnell und einfach identifiziert werden könnten. Man kann so entscheiden, ob das eingesetzte Reinigungsverfahren geeignet ist diese zu entfernen oder ob das Reinigungsbad eventuell sogar selbst zur Quelle der Verunreinigungen geworden ist.

Bild 2 zeigt den Ausschnitt eines TOF-SIMS-Spektrums einer solchen Metalloberfläche vor und nach einem Reinigungsprozess. In der Abbildung ist zwei Mal der gleiche Ausschnitt des Spektrums dargestellt. Im oberen Teil der Abbildung ist der Zustand vor der Reinigung zu sehen, im unteren Teil der Zustand nach der Reinigung. Man kann dabei erkennen, dass die langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen (schwarz) sowie die Fettsäuren (rot) gut abgereinigt werden konnten. Silikonfett hingegen (grün) konnte durch das Reinigungsverfahren nicht entfernt werden und führte zu Haftungsproblemen bei der Weiterverarbeitung. Durch eine Umstellung des Reinigungsprozesses oder – im vorliegenden Fall – der Verarbeitungshilfsstoffe konnte das Problem gelöst werden.

* Dr. Andreas Schäfer ist Geschäftsführer der Nanoanalytics GmbH in 48149 Münster

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