Quantitative Depth Profile (QDP) Analysis of Elastomer Bonded Steel Sandwich

Význam tématu

Analýza tloušťky a složení elastomerové vrstvy v ocelových sendvičových materiálech je klíčová pro zajištění kvality lepených spojů, spolehlivosti konstrukčních dílů a vývoje nových povrchových úprav.

Cíle a přehled studie

V předkládané aplikaci bylo cílem:

• Quantitativně profilovat složení vrstvého vzorku („sandwich“) tvořeného ocelí–elastomer–ocel pomocí GD-AES.
• Stanovit tloušťku elastomeru a srovnat ji s obrazovou analýzou.
• Ověřit reprodukovatelnost měření.

Použitá metodika a instrumentace

Pro hloubkové profilování byla využita technika Glow Discharge Atomic Emission Spectroscopy (GD-AES) na instrumentu LECO GDS850A s RF lampou o průměru 4 mm. Pro eliminaci přehřívání materiálu a zajištění rovnoměrného odpařování byla nasazena volitelná souprava RF Sample Cooling Kit. Pro komparativní měření tloušťky elastomeru byla použita obrazová analýza PAX-it™ Basic Measurement Module na LECO Image Analyzer.

Hlavní výsledky a diskuse

Měření ukázala:

• Průměrná tloušťka elastomerové vrstvy: 31,4 µm (replikáty: 32,6; 31,9; 29,7 µm; Rsd 4,82 %).
• Celková tloušťka sendviče (dvě ocelové destičky + elastomer): 114 µm (Rsd 2,32 %).
• Profil elementů (Fe, C, Mn, N, S, O) podle hloubky demonstroval jasné oddělení ocelové a elastomerové fáze.
• Obrazová analýza potvrdila tloušťku kolejnice oceli ~1 mm a elastomeru v souladu s GD-AES výsledky.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlé a přesné stanovení tloušťky i složení jednotlivých vrstev v sendvičových materiálech.
• Monitorování kvality povrchových úprav a lepených spojů v průmyslové výrobě.
• Podporu výzkumu a vývoje povlakových vrstev a nových materiálových kombinací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Mezi očekávané směry rozvoje patří:

• Integrace GD-AES do in-line kontrolních systémů pro kontinuální monitorování výrobních procesů.
• Využití pokročilé datové analýzy a umělé inteligence pro automatizované vyhodnocení hloubkových profilů.
• Kombinace s jinými povrchovými analytickými technikami (např. XPS, SIMS) pro komplexní charakterizaci vrstev.
• Další miniaturizace sond a zlepšení prostorového rozlišení.

Závěr

LECO GDS850A prokázal vysokou spolehlivost a reprodukovatelnost při měření tloušťky a složení elastomerové vrstvy v sendvičovém vzorku ocel–elastomer–ocel. Výsledky dobře korelovaly s obrazovou analýzou, což potvrzuje vhodnost metody pro QC i výzkumné aplikace.

Reference

LECO Corporation. Spectroscopy Performance Note: Quantitative Depth Profile (QDP) Analysis of Elastomer Bonded Steel Sandwich. Form No. 209-076-034, 2007.