Schichtdickenmessung

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Schichtdickenmessung an einem feuerverzinkten Stahlträger

Die Schichtdickenmessung befasst sich mit der Bestimmung der Schichtdicke von Beschichtungen und metallischen Überzügen auf Oberflächen. Als Schichtdicke bezeichnet man allgemein die Dicke einer Beschichtung, z. B. Farbe oder Lack, die fest auf einem Grundmaterial aufgebracht ist. Bei dieser Beschichtung kann es sich um eine Einfachbeschichtung, eine Mehrfachbeschichtung (Farbe auf Zink auf Stahl, Chrom auf Nickel auf Messing usw.) oder ein Schichtsystem mit mehreren übereinander aufgebrachten Polymerschichten handeln.

Verfahren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Messgerät zur Ermittlung der Schichtdicke

Zur Ermittlung der Schichtdicke bieten sich unterschiedliche Verfahren an. Übergeordnet werden diese Verfahren in zerstörende und nicht-zerstörende unterschieden, wobei den nicht-zerstörenden Verfahren in der Industrie der Vorzug gegeben wird. Zerstörende Verfahren kommen dann zum Einsatz, wenn die zerstörungsfreien Messverfahren an ihre technischen Grenzen stoßen, wie zum Beispiel bei Messungen von NE-Metallschichten auf NE-Basismaterial.

Folgende Verfahren der Schichtdickenmessung sind gebräuchlich:

  • Wirbelstromprüfung (Beschichtung auf metallischem Trägermaterial)
  • Magnet-induktive Messung
  • Ultraschallprüfung
  • Kapazitätsmessung (isolierende Schichten, kapazitiver Sensor)
  • Optische Messverfahren (transparente Schichten, Interferenz, Triangulation)
  • Durchstrahlung und Absorption (Röntgenstrahlung, andere Arten von Strahlung, z. B. bei der Folien- und Papierherstellung)
  • Massebestimmung (Masse pro Fläche oder simultane Messung während der Schichtabscheidung mit beschichtetem Schwingquarz, z. B. beim Bedampfen, Sputtern)
  • Messung anhand der Strahlung von in der Schicht enthaltenen Radioisotopen (z. B. Asphalt-Dickenmessung)
  • Vertikale mikroskopische Messung durch Verschiebung der Schärfeebene, durch transparente Materialien hindurch oder an der Materialkante, insbesondere auch mit der Konfokaltechnik in Profilometern. Für Messungen durch das Material hindurch muss der Brechungsindex bekannt sein und es müssen Korrekturfaktoren für die Materialdicke aufgrund der auftretenden optischen Verzeichnungen bestimmt werden.
  • Laterale mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff

Welches Messverfahren für welche Anwendung in Frage kommt, wird von den für Beschichtung und Grundwerkstoff verwendeten Materialien vorgegeben.Die gängigen Verfahren für die Messung von Schichtdicken auf metallischem Untergrund sind das magnet-induktive Verfahren zur Messung von nicht-metallischen Beschichtungen auf ferromagnetischem Untergrund und das Wirbelstromverfahren zur Messung isolierender Schichten auf nicht-Eisen-Metallen, während das Ultraschallverfahren für die Messung auf nicht-metallischem Basismaterial sowie die Messung voni Mehrschichtsystemen eingesetzt wird.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schichtdickenmessung eines Lacksystems auf einer Karosserie

Aus historischer Sicht wurde das erste Schichtdickenmessgerät 1952 zur Messung von Farbdicke auf Stahluntergrund in Deutschland entwickelt. Es handelte sich hierbei um ein mechanisches Gerät, dass die magnetische Haftkraft zur Bestimmung der Schichtdicke nutzt. Ein Meßmagnet wird auf die Oberfläche gesetzt und vom magnetischen Grundmaterial angezogen. Mit Hilfe einer Feder wird der Magnet nun von der Oberfläche weggezogen. Diese Feder ist mit einer Skala verbunden, auf der dann die Kraft, die aufgewendet werden muss, um den Magneten von der Oberfläche zu lösen als Schichtdickenwert angezeigt wird.

In den folgenden Jahrzehnten wurde dieTechnik der Schichtdickenmessung immer weiter entwickelt. Es kamen weitere Verfahren wie Magnet-Induktion, Wirbelstrom und optische Verfahren hinzu und die Geräte entwickelten sich von analogen zu digitalen Anzeigegeräten und im nächsten Schritt zu digitalen Sensoren, bei denen die gesamte Messwertaufnahme und Weiterverarbeitung in der Elektronik des Sensors stattfindet und nur noch der bereits verarbeitete Messwert zur Ánzeige, Speicherung und statistischen Verarbeitung an das Gerät selbst übermittelt wird.

Der heutige Stand der Technik ermöglicht die kabellose Schichtdickenmessung bei der ein Sensor den kompletten Messvorgang durchführt und den Messwert dann per Funk an ein Messgerät oder alternatives Endgerät (Tablet, Smartphone) überträgt.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Nasser Kanani: Moderne Mess- und Prüfverfahren für metallische und andere anorganische Überzüge. Expert Verlag, Renningen 2007, ISBN 978-3-8169-2653-5.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]