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Schichtdickenmessung


Die Dicke einer Beschichtung hat bekanntlich wesentlichen Einfluss auf ihre Langlebigkeit und Funktionalität.

Etwa dann, wenn sie eine Sperrschicht gegen korrosive Medien aufbauen soll. Zur Qualitätskontrolle gehört daher stets auch die Überprüfung der Schichtdicke. Bislang war dies auf nicht-metallischen Untergründen wir Kunststoffen oder Keramiken mit zerstörungsfreien Verfahren quasi unmöglich.

Die beiden Wissenschaftler Andor Bariska und Nils Reinke haben an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) zusammen mit Industriepartnern ein völlig neuartiges Verfahren entwickelt, das das thermische Verhalten einer Beschichtung nutzt. Die Messung beginnt mit der schnellen Erwärmung der Oberfläche, beispielsweise durch den Lichtblitz einer Gasentladungslampe. Nach der kurzzeitigen Erwärmung um wenige Grad Celcius beginnt die Abkühlung – die Wärme fließt ab in die tieferen Bereiche. Der zeitliche Verlauf der Abkühlung hängt von den physikalischen Eigenschaften der Beschichtung und des Substrates ab. Eine schnelle Abkühlung spricht dann für eine dünne Beschichtung, wenn ihre Wärmeleitfähigkeit geringer als die des Untergrundes ist.

Dicke oder schlecht haftende Schichten verzögern hingegen die Abkühlung, an der Grenzfläche zum Untergrund entsteht ein großes Temperaturgefälle mit Wärmestau in der Beschichtung. Zur Messung des Temperaturverlaufes bedient sich das „CoatMaster“ getaufte Verfahren eines Hochgeschwindigkeits-Infrarotsensors, dessen Signale digitalisiert werden. „Coat Master“ arbeitet berührungsfrei, prüft sekundenschnell neue und alte Beschichtungen gleichermaßen wie auch solche im nassen Zustand – damit eignet sich das Verfahren sehr gut für die Qualitätskontrolle.

Bei einer Messfläche von nur 0,5 bis 15 mm2 lassen sich Dicken zwischen 5 μm und einigen Millimetern bestimmen – auch auf gekrümmten Oberflächen. Die Genauigkeit des Messergebnisses hängt von der Differenz der thermischen Eigenschaften der Schichten und der Messdauer ab.

„Coat Master“ wurde bereits mit unterschiedlichen Lack- oder Pulverbeschichtungen auf Kunststoff-, Metall-, Keramik- oder Holzunterlagen getestet – auch mehrlagige Schichten. Derzeit wird das Messverfahren an der ZHAW weiterentwickelt, etwa für den Einsatz in der Medizintechnik.

 


Die Beschichtung wird durch eine Blitzlampe erwärmt, die dann remittierte Wärmestrahlung misst ein Hochgeschwindig- keits-Infrarotsensor.

Quelle: Malerblatt 05/2011, Abb: Winterthur Instruments, Foto: Winterthur Instruments

 

 

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