Overfladeforandring

Overfladeforandring beskriver ændringer i en materiales overflade i forhold til dets bulk. Ændringerne kan være kemiske, strukturelle eller morfologiske og kan påvirke egenskaber som korrosionsmodstand, slidhårdhed, vedhæftning og biokompatibilitet. Ofte opstår ændringerne som følge af reaktioner med omgivelserne eller gennem behandlingsprocesser, der tilføjer, fjerner eller omfordeler materiale ved overfladen.

Mekanismerne inkluderer oxidation og passivering, som danner tætte beskyttende oxide-lag; overfladediffusion og segregation, der ændrer sammensætningen ved overfladen; dannelse af nye faser eller amorfe lag; ændringer i overflade-morfologi og struktur; og tilførsel af et ydre lag gennem coating eller deposition, hvilket ændrer egenskaberne uden at ændre bulk.

Til overfladeforandring anvendes en række teknikker: kemiske behandlinger ( oxidation, etsing ), elektrolytiske metoder (anodisering og passivering), fysisk deposition af beskyttelses- eller funktionelle lag (PVD, CVD, sputtering), plasma- og laserbehandling samt termomekaniske processer som nitrering og karburisering.

Anvendelser og effekter omfatter forbedret korrosionsmodstand gennem oxide- eller passivlag; øget slidmodstand ved hårde nitride- eller carbur-lag; ændret overfladeenergi og wettability; forbedret biokompatibilitet ved overfladebelægninger; samt optiske, elektriske eller magnetiske egenskaber i elektronik og energiteknik.

Karakterisering af overfladeforandringer bruger teknikker som XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy) og SIMS (secondary ion mass spectrometry) til sammensætning og lagtykkelse, samt SEM/TEM for morfologi. Målinger af wettability (kontaktvinkel) og ruhed samt hårdhed og slidfasthed er almindelige.