Einsatz der Rasterkraftmikroskopie für die Härteprüfung

Für die Entwicklung von zuverlässigen Meßverfahren in der Härteprüfung liefert die Rasterkraftmikroskopie (AFM) auf zwei unterschiedlichen Gebieten wichtige Beiträge. Ergebnisse von Eindruckprüfungen mit Tiefenmessung (registrierendes, Bestimmung der Universalhärte) werden bei geringen Belastungen stark durch geometrische Imperfektionen der Indenterspitze (Abrundung, Dachkanten) beeinflußt. Durch den Einsatz der AFM lassen sich geometrische Formfunktionen für die Prüfkörper (Flächenfunktionen) bestimmen, die eine Korrektur des Einflusses der Spitzenverrundung auf die Härtewerte ermöglichen. Eindruckprüfungen ohne eine entsprechende Berücksichtigung einer Indenterspitzenkorrektur führen bei Eindringtiefen im Submikrometerbereich zu fehlerhaften Härtewerten. Die Bestimmung der Korrekturfunktion und die Härteprüfung an beschichteten optischen Gläsern wird beschrieben. Zum anderen ist es möglich, nach beendeter Prüfung mit der RKM die Eindrücke selbst abzubilden und die Eindruckmaße in der Probenoberfläche (Diagonalenlängen, Seitenkantenlängen) zu vermessen. Damit läßt sich die konventionelle Härteprüfung nach Vikkers oder Berkovich auch bei Eindruckgrößen anwenden, die weit unterhalb der optischen Auflösungsgrenze liegen. Die dabei erreichbare Meßgenauigkeit übertrifft in vielen Fällen die der Härtmessung aus der Eindringtiefenbestimmung. Für die in der Arbeit untersuchten Gläser wurde eine gute Übereinstimmung der aus der Diagonalenmessung erhaltenen Härtewerte mit den korrigierten, aus der Eindringtiefenmessung erhaltenen Kennwerten erhalten.