Bibliographic Metadata

Title
Atomic Force Microscope (AFM) Analyse von Edelmetall-Schliffpräparaten
Additional Titles
atomic force microscope (AFM) analysis of precious metal cut preparations
AuthorSulyok, Robert
Thesis advisorUnterweger, Udo
Published2018
Date of SubmissionJune 2018
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Auflichtmikroskop / Atomic Force Microscope (Rasterkraftmikroskop) / Edelmetalle / Analyse / Schliffpräparate / Schliffbildpräparation / Schliffbilder
Keywords (EN)reflected light microscope / atomic force microscope / precious metal / analysis / cut preparations / microsection preparations / microsection
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Bewertung, Analyse und dem Vergleich von verschiedenen Edelmetall-Schliffpräparaten, die sowohl mit dem Atomic Force Microscope (AFM) als auch mit dem Auflichtmikroskop aufgenommen werden. In der folgenden Werkstoffanalyse werden die Schliffbilder der einzelnen Materialien hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften (Rauigkeit, E-Modul, Strukturen) und möglicher Materialfehler untersucht, zudem können Überschneidungen und/oder Abweichungen zwischen den einzelnen Schliffbildern bzw. Präparaten festgestellt werden.

Für die praktische Versuchsdurchführung wird ein Teil der Edelmetalle (Gold, Silber, Platin und Palladium), die zur spezifischen Gruppe der Nichteisenmetalle zählen, herangezogen. Die Erstellung der Schliffbildpräparate für die nachfolgende Aufnahme der Schliffbilder umfasst eine Reihe von Präparationsschritten (Probennahme/Vorbereitung, Einbettung, Kennzeichnung, Schleifen und Polieren, Reinigen und Ätzen). Der gesamte praktische Versuch stellt eine große Herausforderung mit einem hohen finanziellen und zeitlichen Aufwand dar. Vor allem, da dafür einerseits hochpräzise Mikroskope notwendig und andererseits eine große Anzahl mehrerer Schliffbilder erforderlich sind.

Zudem ergeben sich weitere Schwierigkeiten. Erstens sind sowohl die Anwendungsgebiete als auch die Durchführungsmöglichkeiten der verwendeten Mikroskope durch ihren Ausstattungsumfang begrenzt. Des Weiteren gibt es für einen erfolgreichen Ätzvorgang eine Vielzahl an möglichen Kombinationen von Ätzmittel und Ätzdauer.

Das Ergebnis dieser Arbeit ist für die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Werkstoffkunde – Metallurgie an der FH Campus Wien von großer Bedeutung, da es bis dato noch keine Vergleiche oder Analysen von Bildern beider Mikroskope (AFM bzw. Auflichtmikroskop) gibt. Anhand der Gegenüberstellung und Analyse der einzelnen Schliffbilder wurde festgestellt, dass der Ätzvorgang bei den meisten Schliffpräparaten misslungen ist. Um brauchbare Bilder der Oberflächenstruktur zu erhalten, müsste das optimale Ätzmittel und die Ätzdauer ermittelt werden. Vereinzelt sind jedoch bei einigen Aufnahmen vom Auflichtmikroskop Zeilenstruktur/-gefüge sowie Korngrenzen ersichtlich. Des Weiteren sind bei allen Schliffbildern Riefen deutlich zu erkennen. Zurückzuführen sind diese auf den eigentlichen Schleif- und Poliervorgang der Werkstoffpräparate. Eine Vermeidung der Riefen wäre durch die Verwendung von neuen Schleif- und Polierscheiben bei den jeweiligen Werkstoffproben gegeben.

Die Erkenntnis aus der Analyse ist, dass die Aufnahmen der Schliffbilder der unterschiedlichen Mikroskope nicht vergleichbar sind und sich daher nur für unterschiedliche Bewertungen eignen.

Abstract (English)

This thesis deals with the assessment, the analysis and comparison of different precious metal cut preparations recorded with both the Atomic Force Microscope (AFM) as well as the reflected light microscope. Subsequently, the single microsection recordings are assessed with respect to surface features (roughness, elastic modulus, structures) as well as material defects, additionally overlaps and/or differences between the recordings or preparations shall be examined and contrasted.

For the practical implementation selected noble metals (gold, silver, platinum, palladium) that belong to the specific group of non-ferrous metals were used. The preparation of the microsection preparations for the subsequent recordings comprises several steps like sample-taking, embedding, labelling, cutting and polishing, cleaning and etching. The entire practical trial represents a great challenge with respect to time and costs because high-precision microscopes as well as a large quantity of microsection recordings are necessary for the analysis.

Furthermore, the fields of application as well as the implementation of both microscopes are limited. and there are several possible etchants that can be used for a successful etching process.

The result of this thesis is of importance for the advancement of materials

science – metallurgy at FH Campus Wien, because so far there are no comparisons or analyses of recordings taken with both the AFM as well as the reflected-light microscope.

The comparison and analysis of the individual microsection recordings shows that the etching process failed with most cut preparations. Thus, the ideal etchants and duration has to be determined to generate useful recordings of the surface structure.

However, in a few recordings with the reflected-light microscope line structures are visible. Furthermore, striae are distinctly visible in all microsections. These can be traced to the grinding and polishing process of the material preparations. Striae could be avoided by using new grinding and polishing wheels on the respective material samples.

The main finding of the analysis is that the microsection recordings taken with each microscope are not comparable but rather suitable for different assessments.