Laite: ZEISS SteREO Discovery.V20 Kontrastit: kirkaskenttä (BF), fluoresenssi

Stereomikroskoopilla tarkastellaan näytteitä kolmiulotteisina kokonaisuuksina. Menetelmä sopii vikojen, epäjatkuvuuksien ja rakenteellisten yksityiskohtien nopeaan havainnointiin.

Stereomikroskopia tarjoaa suuren työskentelyetäisyyden ja laajan näkökentän, minkä ansiosta näytteitä voidaan tarkastella ilman vaativaa preparointia. Fluoresenssivalaistus mahdollistaa tiettyjen materiaalien, epäpuhtauksien tai orgaanisten komponenttien erottamisen valikoivasti.
Menetelmä soveltuu erityisesti komponenttitarkasteluun, murtopintojen esitutkimukseen sekä valmistusvirheiden ja pintavaurioiden paikantamiseen. Erotuskyky on rajoittunut optiikkaan eikä mahdollista materiaalin mikrorakenteen kvantitatiivista analysointia. Näytettä voidaan tarkastella 7,5-150x suurennoksista.

Laite: ZEISS Axiolab 5,Kontrastit: kirkaskenttä (BF), pimeäkenttä (DF), polarisaatio, fluoresenssi

Metallografinen mikroskopia paljastaa materiaalin mikrorakenteen, kuten raekoon, faasit ja epäjatkuvuudet. Se on keskeinen menetelmä metallien ja pinnoitteiden laadun ja prosessien arvioinnissa.

Heijastusmikroskopia eri kontrastimenetelmillä (kirkas‑ ja pimeäkenttä, polarisaatio) mahdollistaa mikrorakenteen monipuolisen visualisoinnin. Fluoresenssia voidaan hyödyntää esimerkiksi huokosrakenteiden tai halkeamien esiin tuomisessa, sekä materiaalin tunnistuksessa.
Menetelmä edellyttää huolellista näytteen hiontaa ja kiillotusta sekä usein syövytystä. Optisen mikroskopian erotuskyky on rajoitettu noin 0,2 µm tasolle, minkä vuoksi hienojakoiset faasirakenteet vaativat usein elektronimikroskopiaa.

Menetelmät: Raekoon määritys

Laite: Leica DM2700 M pystymateriallimikroskooppi. Kontrastit BF, DF, POL, DIC

Läpivalaisumikroskopiaa käytetään ohuiden näytteiden ja epämetallisten materiaalien rakenteen tarkasteluun. Menetelmä soveltuu hyvin pinnoitteille, polymeereille ja monikerrosrakenteille.

Valo kulkee näytteen läpi, mikä mahdollistaa kontrastin muodostumisen materiaalin sisäisten rakenteiden perusteella. Polarisaatiotekniikoita hyödyntämällä voidaan tutkia esimerkiksi kiteisyyttä ja jännitystilaa. Näytteiden tulee olla riittävän ohuita ja optisesti läpikuultavia, mikä rajoittaa menetelmän soveltuvuutta.

Kovuusmittaus

Vickers‑kovuusmittaus kertoo, kuinka hyvin materiaali vastustaa pysyvää muodonmuutosta. Menetelmää käytetään laajasti metallien, pinnoitteiden ja lämpökäsiteltyjen materiaalien mekaanisten ominaisuuksien vertailuun ja laadunvalvontaan.

Vickers‑kovuus mitataan painamalla nelisärmäinen UKAS-kalibroitu timantti‑indenteri materiaalin pintaan määritellyllä kuormalla ja mittaamalla syntyvän painauman geometria. Menetelmä soveltuu erityisesti metallisille ja keraamisille materiaaleille sekä ohuille pinnoitteille, kun kuorma ja painauma valitaan oikein.

Durascan 50 mahdollistaa laajan kuorma‑alueen mikro‑ ja makrokovuuksien määritykseen sekä hyvän toistettavuuden automatisoiduilla mittaussekvensseillä. (Kalibroituna HV10 HV5 HV1 HV0,2 HV0,1 ISO 6507‑1)  Menetelmä edellyttää huolellista näytteen pintavalmistelua; karkea pinta ja rakenteellinen heterogeenisyys voivat vaikuttaa tuloksiin.

Laite: ZEISS Sigma FESEM  (Field Emission SEM Gemini‑elektronioptiikka)

Pyyhkäisyelektronimikroskooppi tuottaa erittäin tarkkoja kuvia materiaalin pinnasta. Sillä voidaan nähdä yksityiskohtia, joita optisella mikroskopialla ei voida erottaa. 

Kenttäemissiokanuuna mahdollistaa korkean erotuskyvyn matalillakin kiihtytysjännitteillä, mikä on eduksi herkille ja huonosti johtaville materiaaleille. FE‑SEM soveltuu murtopintojen, pinnoitteiden, hiukkasten ja mikrorakenteiden analysointiin. Näytteiden sähköinen johtavuus tai pintakäsittely vaikuttavat kuvausolosuhteisiin. Heikosti johtavat näytteet pinnoitamme esimerkiksi hiilellä tai kullalla. Menetelmä antaa topografista ja rakenteellista tietoa, mutta kemiallinen koostumus vaatii erillisen analyysin, EDS:n tai WDS:n. 

Mikroskoopissa on moottoroitu 5‑akselinen näytepöytä, jolle näyte kiinnitetään.Soveltuvan näytteen koko rajoittuu sen dimensioihin ja massaan ≤150 mm × 50 mm, ≤0,5 kg. Tarvittaessa näyte sahataan tarkkuussahalla riittävään kokoon. SEM analyyseihin soveltuva näyte voi olla myös hyvin pieni. Mikäli partikkeli on silmin havaittava, on se jo SEM analyysissä kookas.

EDS ja WDS analysoivat elektronisuihkun synnyttämää vuorovaikutustilavuutta, jonka koko on tyypillisesti 0,1–3 µm metallisilla materiaaleilla.

Laite: Thermo Scientific UltraDry EDS Detector SDD 2265B, erotuskyky 129 eV (Mn‑Kα)

EDS kertoo, mistä alkuaineista materiaali koostuu. Se on nopea tapa tunnistaa epäpuhtauksia ja vertailla materiaalien koostumusta.

EDS analysoi elektronisuihkun synnyttämiä karakteristisia röntgensäteitä SEM‑ympäristössä. Menetelmä soveltuu kvalitatiiviseen ja puolikvantitatiiviseen alkuaineanalyysiin natriumista (Z≈11) alkaen. Tyypilliset määritysrajat ovat noin 0,1–1 paino‑% riippuen alkuaineesta ja näytteen matriksista. Pinta‑ ja tilavuustietoa kertyy mikrometrien mittakaavassa, eikä kevyitä alkuaineita (esim. H, He) voida määrittää.

Laite: Thermo Scientific MagnaRay WDS

WDS tarjoaa EDS:ää tarkemman kemiallisen analyysin. Menetelmää käytetään, kun vaaditaan parempaa erotuskykyä tai alhaisempia määritysrajoja.

Aallonpituusdispersiivinen spektrometria erottaa röntgensäteet kidehilojen avulla, mikä parantaa energianerotuskykyä ja vähentää päällekkäisyyksiä. Menetelmä soveltuu erityisesti vaativiin alkuainepareihin (Si-Al, Ti-V, Cr-Mn-Fe, Pb-Mo-S, Zr-P, Fe-F Co-Ni, Nb-Mo), raskaassa matriisissa olevien kevyiden aineiden (B, C, N) tunnistus ja matalien pitoisuuksien määritykseen (tyypillisesti kymmeniä ppm). Analyysi on EDS:ää hitaampi ja edellyttää usein huolellista standardointia, mutta tarjoaa korkeamman analyyttisen luotettavuuden.

Alkuainepari

Si–Al
S–Mo
Ti–V
Cr–Mn–Fe
Co–Ni
Nb–Mo
Pb–S–Mo
B, C, N + raskas matriisi

Laite: ACM Instruments Gill AC – potentiostaatti

Sähkökemiallisilla mittauksilla tutkitaan metallien ja pinnoitteiden korroosiokäyttäytymistä erilaisissa ympäristöissä. Menetelmät auttavat ennustamaan materiaalien käyttöikää sekä vertailemaan materiaalien ja suojausratkaisujen toimivuutta.

Gill AC ‑potentiostaatilla suoritetaan potentiodynaamisia Tafel‑mittauksia, galvaanisen potentiaalin määrityksiä sekä kontrolloituja korroosiokokeita.
Tafel‑analyysi mahdollistaa korroosiopotentiaalin (E_corr) ja korroosionopeuden (i_corr) määrittämisen elektroodin polarisaatiokäyttäytymisen perusteella. Menetelmä soveltuu metallien ja metalliseosten vertailuun sekä pintakäsittelyjen vaikutuksen arviointiin.

Galvaanisen potentiaalin määrityksellä tutkitaan eri materiaalien välistä sähkökemiallista yhteensopivuutta ja galvaanisen korroosion riskiä, esimerkiksi liitosrakenteissa.
Korroosiokokeet voidaan toteuttaa vakioiduissa elektrolyyteissä tai asiakkaan määrittelemissä olosuhteissa, mikä mahdollistaa realistisen käyttöympäristön simuloinnin.

Mittaukset ovat herkkiä koejärjestelyille, kuten elektrolyytin koostumukselle, lämpötilalle, näytepinta‑alalle ja esikäsittelylle. Tulosten luotettavuus perustuu huolellisesti dokumentoituihin testausolosuhteisiin ja toistettavuuteen.