oppervlaktelaag

Een oppervlaktelaag is een dunne laag die het oppervlak van een materiaal bedekt en daarmee de oppervlaktes eigenschappen verandert ten opzichte van de onderliggende bulk. Oppervlaktelagen kunnen ontstaan door natuurlijke processen zoals oxidatie, maar ook opzettelijk worden aangebracht om bescherming, functionaliteit of esthetiek te bieden.

Ze ontstaan door verschillende mechanismen en technieken. Natuurlijke oxide- of passivatielagen ontstaan door chemische reacties met de omgeving. Kunstmatige lagen worden aangebracht door elektrolytische depositie (galvaniseren), anodisatie, spuit- of dompelcoating, of door dunne films te depositeren via vacuümdepositie zoals PVD (fysische dampafzetting) of CVD (chemische dampafzetting). Soorten oppervlaktelagen omvatten oxidelagen, keramische of polymeren coatings, metalen coatings en samengestelde multilagen-systemen.

Belangrijke kenmerken zijn onder meer de dikte (meestal van nanometer tot enkele micrometers), samenstelling, uniformiteit en hechting aan het onderliggende substraat, evenals porositeit, hardheid en weerstand tegen corrosie, slijtage en temperatuur. De eigenschappen bepalen onder meer de bescherming tegen milieu-invloeden, het esthetische voorkomen en de optische of elektrische functionaliteit. De kwaliteit kan worden vastgesteld met karakterisatie-technieken zoals XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), röntgendiffractie, scanning electron microscopy (SEM), Auger-spectroscopie, ellipsometrie en profilometrie.

Toepassingen zijn divers: corrosiebescherming van metalen en constructies, slijtagebestendigheid voor gereedschappen en mechanische componenten, elektronica- en optische coatings voor verliesreductie of kleur, en biomedische coatings voor implantaten. De ontwikkeling van oppervlaktelagen vereist aandacht voor chemische compatibiliteit, milieu- en veiligheidsnormen en lange-termijn prestatie.