Universität des Saarlandes
Kupfer ist einer der Hauptwerkstoffe unserer modernen Gesellschaft. Anwendung findet das Edelmetall beispielsweise in der Mikroelektronik, der Automobilindustrie und im Energiesektor. Besondere Aufmerksamkeit erlangt das Metall aktuell durch seine antibakteriellen Eigenschaften, die derzeit auf der ISS näher untersucht werden und stark von den Benetzungseigenschaften abhängen. Die Benetzung von Kupfer spielt auch beim Fügen, Beschichten und für den Korrosionsschutz eine entscheidende Rolle. Weiterführende grundlagenbasierte Forschung rund um diesen Werkstoff ist daher unerlässlich. Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist der Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und den daraus resultierenden makroskopischen Eigenschaften. Die Mikrostruktur von Kupfer wurde in dieser Arbeit durch fein abgestimmte Wärmebehandlungen gezielt beeinflusst. Da sich die damit einhergehende Härteänderung stark auf das Verhalten bei der Präparation auswirkt, wird in dieser Arbeit eine universelle Präparationsroutine für Kupfer zusammen mit einer angepassten Elektropolitur vorgestellt, die die Oberfläche ganzheitlich von ihrer Deformationsschicht befreit und das Grundgefüge des Werkstoffs freilegt. Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit via fokussiertem Ionenstrahl erzeugten Querschnitten ermöglichen die Charakterisierung der Deformationsschichten. EBSD findet Anwendung zur Ermittlung der resultierenden Korngröße und -orientierung. Als erstes Beispiel der Korrelation zwischen vorbehandlungsinduzierter Mikrostruktur und makroskopischen Oberflächeneigenschaften wurde das Benetzungsverhalten verschieden vorbehandelter Kupferproben mittels statischen Kontaktwinkelmessungen untersucht. Hierbei stellt sich eine besondere Herausforderung. Präparation und atmosphärische Exposition führen durch native Oxidation und Aufwachsen kohlenwasserstoffhaltiger Adsorbatfilme zu einer spezifischen Oberflächenchemie, welche auf das Benetzungsverhalten rückwirkt. Die Trennung beider Einflüsse erfordert eine genaue Kenntnis der Oberflächenchemie, wie man sie nur durch hoch oberflächensensitive Analyseverfahren wie Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) erhält.
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