Oberflächenmischung

Oberflächenmischung bezeichnet das Phänomen, bei dem Bestandteile zweier Materialien an einer Grenzfläche oder in der unmittelbar angrenzenden Schicht zu einer gemeinsamen Mischzone übergehen. Dabei können Atome, Moleküle oder Partikel in die benachbarte Phase diffundieren, wodurch eine Übergangszone entsteht, die sich von der reinen Substrat- oder Beschichtungsstruktur unterscheidet. Oberflächenmischung kann unbeabsichtigt auftreten, zum Beispiel bei Wärmebehandlungen, oder absichtlich eingesetzt werden, um Haftung, chemische Stabilität oder Funktionalität zu verbessern.

Die Entstehung erfolgt durch verschiedene Mechanismen. Diffusion an der Grenzfläche treibt intermixing bei erhöhten Temperaturen voran. Mechanische Einwirkungen wie Reibung, Stoß oder Abrieb können ebenfalls zu Durchmischung führen, insbesondere in tribologischen Systemen oder abrasiven Beschichtungen. Chemische Reaktionen an der Oberfläche können neue Phasen oder Legierungen bilden, die die ursprünglichen Grenzverhältnisse verändern. Zusätzlich spielen Lösungsmittel, Feuchtigkeit oder andere Umweltfaktoren eine Rolle, indem sie Oberflächenbestandteile lösen oder mobil machen.

Oberflächenmischung wirkt sich auf Eigenschaften wie Haftung, Festigkeit, Korrosionsschutz, Härte und Chemikalienbeständigkeit aus. Sie verändert die Oberflächenenergie, die Benetzbarkeit und die Reaktivität der Grenzfläche. In der Praxis wird Oberflächenmischung in der Oberflächen- und Grenzflächenchemie, bei Beschichtungen, in der Mikromechanik, der Katalyse und in der Halbleitertechnik berücksichtigt.

Typische Forschungsmethoden umfassen Oberflächenanalytik wie XPS, SIMS, AES sowie Mikroskopie (TEM, AFM) mit Tiefenprofilierung, um Composition und Struktur der Mischzone zu charakterisieren.

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