Erschienen in folgenden Ausgaben: „Canadian Finishing & Beschichtung “, „Mfg. Industrial Paint & Powder Magazine“; „Metal Finishing – Organic Finishing Guidebook“
von David Beamish, DeFelsko Corporation
Aktualisiert: 09/13/2021
Beschichtung Die Schichtdicke ist eine wichtige Variable, die bei der Produktqualität, der Prozesssteuerung und der Kostenkontrolle eine Rolle spielt. Die Messung der Schichtdicke kann mit vielen verschiedenen Messgeräten erfolgen. Das Wissen um die verfügbaren Geräte zur Lackdicken Messung und deren Handhabung ist für jeden Betrieb unter Beschichtung von Nutzen.
Zu den Faktoren, die darüber entscheiden, welche Methode für eine bestimmte Lackierung oder Beschichtung Messung am besten geeignet ist, gehören die Art der Beschichtung, das Substratmaterial, der Dickebereich der Beschichtung, die Größe und Form des Bauteils sowie die Kosten für die Ausrüstung. Zu den gängigen Messverfahren für ausgehärtete organische Schichten zählen zerstörungsfreie Trockenfilm-Verfahren wie magnetische, Wirbelstrom-, Ultraschall- oder Mikrometer- Messung sowie zerstörende Trockenfilm-Verfahren wie Querschnittsmessung oder gravimetrische (Massen-) Messung. Es stehen auch Verfahren zur Messung der Lack- und Pulver- Beschichtung -Dicke vor dem Aushärten der Schicht zur Verfügung.
Magnetische Schichtdickenmessgeräte dienen zur zerstörungsfreien Messung der Dicke einer nichtmagnetischen Beschichtung auf eisenhaltigen Untergründen. Die meisten Beschichtungen auf Stahl und Eisen werden auf diese Weise gemessen. Magnetische Schichtdickenmessgeräte arbeiten nach einem von zwei Prinzipien: magnetischer Abzug oder magnetische/elektromagnetische Induktion.
Magnetische Abzieh-Lackdickenmessgeräte arbeiten mit einem Permanentmagneten, einer kalibrierten Feder und einer Skala. Die Anziehungskraft zwischen dem Magneten und magnetischem Stahl zieht die beiden aneinander. Je größer die „ Beschichtung “ Dicke zwischen den beiden wird, desto leichter lässt sich der Magnet abziehen. Die Lack- und Beschichtung -Dicke wird durch die Messung dieser Abziehkraft bestimmt. Dünnere Beschichtungen weisen eine stärkere magnetische Anziehungskraft auf, während dickere Schichten vergleichsweise eine geringere magnetische Anziehungskraft aufweisen. Die Prüfung mit magnetischen Dickenmessgeräten ist empfindlich gegenüber der Oberflächenrauheit ( Oberfläche ), der Krümmung, der Substratdicke und der Zusammensetzung der Metalllegierung.
Magnetische Abzugsmessgeräte sind robust, einfach, kostengünstig, tragbar und erfordern in der Regel keine Kalibrierung Nachjustierung. Sie sind eine gute, kostengünstige Alternative in Situationen, in denen die Qualitätsziele nur wenige Messungen während der Produktion erfordern.
Magnetische Abzieh-Lackdickenmessgeräte sind in der Regel als Stift- oder Rollback-Zifferblattmodelle erhältlich. Stiftmodelle (PosiPen , siehe Abb. 1) verwenden einen Magneten, der an einer Schraubenfeder befestigt ist, die senkrecht zur beschichteten Oberfläche wirkt Oberfläche. Die meisten Abzieh-Lackdickenmessgeräte in Stiftform Beschichtung verfügen über große Magnete und sind so konzipiert, dass sie nur in einer oder zwei Positionen funktionieren, wodurch die Schwerkraft teilweise ausgeglichen wird. Es ist eine präzisere Version erhältlich, die über einen winzigen, präzisen Magneten verfügt, um Messungen an kleinen, heißen oder schwer zugänglichen Oberflächen durchzuführen. Eine Dreifachanzeige gewährleistet genaue Messungen, wenn der Dicken Messgerät nach unten, oben oder horizontal ausgerichtet ist, mit einer Toleranz von ±10 %.
Modelle mit Rückstellrad (PosiTest , siehe Abb. 2) sind die gängigste Form der magnetischen Abzieh Messgerät. An einem Ende eines schwenkbaren, ausbalancierten Arms ist ein Magnet befestigt, der mit einer kalibrierten Spiralfeder verbunden ist. Durch Drehen des Einstellrads mit dem Finger erhöht die Feder die auf den Magneten wirkende Kraft und zieht ihn von der „ Oberfläche “ ab. Diese Lackdickenmessgeräte sind einfach zu bedienen und verfügen über einen ausbalancierten Arm, der es ihnen ermöglicht, unabhängig von der Schwerkraft in jeder Position zu arbeiten. Sie sind in explosionsgefährdeten Umgebungen sicher einsetzbar und werden häufig von Lackierbetrieben und kleinen Pulver Beschichtung en verwendet. Die typische Toleranz beträgt ±5 %.
DeFelsko stellt 2 Abzieh-Farbdickenmessgeräte her, das PosiPen und PosiTest.
Magnetinduktive Farbmessgeräte verwenden einen Permanentmagneten als Quelle des Magnetfelds. Ein Hall-Effekt-Generator oder ein Magneto-Widerstand wird verwendet, um die magnetische Flussdichte at einem Pol des Magneten zu messen. Elektromagnetische Induktionsfarbmessgeräte arbeiten mit einem magnetischen Wechselfeld. Ein weicher, ferromagnetischer Stab, der mit einer Spule aus feinem Draht umwickelt ist, wird zur Erzeugung eines Magnetfelds verwendet. Eine zweite Drahtspule wird verwendet, um Änderungen des magnetischen Flusses zu erkennen.
Diese elektronischen Lackdickenmessgeräte messen die Änderung der magnetischen Flussdichte at im Oberfläche einer Magnetsonde, wenn sich diese einem Stahl Oberfläche nähert. Die Stärke der Flussdichte at in der Sonde Oberfläche steht in direktem Zusammenhang mit dem Abstand zum Stahlsubstrat. Durch die Messung der Flussdichte lässt sich die Beschichtung Dicke bestimmen.
Elektronische magnetische Dickenmessgeräte (z. B.g, PosiTector , Serie 6000 F, PosiTest ,DFT Ferrous) gibt es in vielen Formen und Größen. Sie verwenden in der Regel eine Sonde mit konstantem Anpressdruck, um konsistente Messwerte zu liefern, die nicht von unterschiedlichen Bedienern beeinflusst werden. Die Messwerte der Lackschichtdicke werden auf einem Flüssigkristall-Display (LCD) angezeigt. Lackdickenmessgeräte können über Optionen verfügen, um die Ergebnisse unter Messung zu speichern, eine sofortige Analyse der Messwerte durchzuführen und die Ergebnisse zur weiteren Auswertung an einen Drucker oder Computer zu übertragen. Die typische Toleranz beträgt ±1 %.
Die Anweisungen des Herstellers sollten sorgfältig befolgt werden, um möglichst genaue Ergebnisse zu erzielen. Standard Testmethoden sind in ASTM D 1186, D 7091-05, ISO 2178 und ISO 2808 verfügbar.
Wirbelstromverfahren werden zur zerstörungsfreien Messung der Dicke nichtleitender Beschichtungen auf Nichteisenmetall-Substraten eingesetzt. Eine Spule aus feinem Draht, durch die ein hochfrequenter Wechselstrom (über 1 MHz) fließt, wird verwendet, um ein magnetisches Wechselfeld at im Oberfläche der Sonde des Geräts zu erzeugen. Wird die Beschichtung -Dickenmesssonde in die Nähe eines leitfähigen Oberfläche gebracht, erzeugt das magnetische Wechselfeld Wirbelströme auf dem Oberfläche. Die Eigenschaften des Substrats und der Abstand der Sonde zum Substrat (die Beschichtung -Dicke) beeinflussen die Stärke der Wirbelströme. Die Wirbelströme erzeugen ein eigenes, entgegengesetztes elektromagnetisches Feld, das von der Erregerspule oder von einer zweiten, benachbarten Spule erfasst werden kann.
Wirbelstrom- Beschichtung -Dickenmessgeräte (z. B. die Serien „g“ und „PosiTector 6000 N“) sehen aus und funktionieren wie magnetisch-elektronische Messgeräte. Sie werden zur Messung der Lack- und Beschichtung -Dicke auf allen Nichteisenmetallen eingesetzt. Wie magnetisch-elektronische Messgeräte verwenden sie in der Regel eine Sonde mit konstantem Anpressdruck und zeigen die Ergebnisse auf einem LCD-Display an. Sie können zudem über Optionen verfügen, um Messung -Ergebnisse zu speichern oder eine sofortige Analyse der Messwerte durchzuführen und diese zur weiteren Untersuchung an einen Drucker oder Computer zu übertragen. Die typische Toleranz beträgt ±1 %. Die Messung ist empfindlich gegenüber Oberfläche Oberflächenrauheit, Krümmung, Substratdicke, Art des Metallsubstrats und Abstand zur Kante.
Standard Methoden für die Anwendung und Durchführung dieses Tests finden sich in ASTM B244, ASTM D1400, D7091 und ISO 2360.
Es ist heute üblich, dass Lackdickenmessgeräte sowohl das magnetische als auch das Wirbelstromprinzip in einem Gerät vereinen (g PosiTector 6000 FN, PosiTest DFT Combo). Einige von ihnen vereinfachen die Messung der meisten Beschichtungen auf beliebigen Metallen, indem sie je nach Untergrund automatisch von einem Funktionsprinzip auf das andere umschalten. Diese kombinierten Farbmessgeräte sind bei Malern und Pulverbeschichtern sehr beliebt.
Die Ultraschall-Puls-Echo -Technik von Ultraschall-Lackdickenmessgeräten (z. B.g. PosiTector 200) wird zur Messung der Dicke von Beschichtungen auf nichtmetallischen Untergründen (Kunststoff, Holz usw.) eingesetzt, ohne diese zu beschädigen Beschichtung.
Die Sonde des Schichtdickenmessgeräts enthält einen Ultraschallwandler, der einen Impuls durch die Beschichtung sendet. Der Impuls wird vom Untergrund zum Wandler zurückreflektiert und in ein hochfrequentes elektrisches Signal umgewandelt. Das Echo Wellenform wird digitalisiert und analysiert, um die Beschichtung Dicke zu bestimmen. Unter bestimmten Umständen können einzelne Schichten in einem mehrschichtigen System gemessen werden.
Die typische Toleranz für dieses Gerät beträgt ±3%. Standard Methoden für die Anwendung und Durchführung dieses Tests sind in ASTM D6132 verfügbar.
Messwert Weitere Informationen zu Ultraschall-Lackdickenmessgeräten finden Sie unter„Einsatz von Ultraschall-Lackdickenmessgeräten ( Beschichtung )“.
Zur Überprüfung der Dicke von Beschichtung werden manchmal Mikrometer verwendet. Sie haben den Vorteil, dass sie jede beliebige Kombination aus Beschichtung und Substrat messen können, haben jedoch den Nachteil, dass sie Zugang zum blanken Substrat erfordern. Die Notwendigkeit, sowohl die Oberfläche des Beschichtung als auch die Unterseite des Substrats zu berühren, kann einschränkend sein, und oft sind sie nicht empfindlich genug, um dünne Beschichtungen zu messen.
Es müssen zwei Messungen durchgeführt werden: eine mit aufgesetztem „ Beschichtung “ und eine ohne. Die Differenz zwischen den beiden Messwerten, also die Höhenabweichung, wird als Dicke des „ Beschichtung “ angenommen. Auf rauen Oberflächen messen Mikrometer die Dicke des „ Beschichtung “ über dem höchsten Scheitelpunkt.
Eine zerstörende Methode besteht darin, das beschichtete Teil quer zu schneiden und die Schichtdicke durch mikroskopische Betrachtung des Schnitts zu messen. Eine weitere Schnittmethode nutzt ein skaliertes Mikroskop, um einen geometrischen Einschnitt durch die Trockenbeschichtung zu betrachten Beschichtung. Mit einem speziellen Schneidwerkzeug wird eine kleine, präzise V-Nut durch die Beschichtung und bis in das Substrat geschnitten. Es sind Messgeräte erhältlich, die komplett mit Schneidspitzen und einer beleuchteten, skalierten Lupe ausgestattet sind.
Zwar sind die Grundlagen dieser zerstörenden Methode leicht zu verstehen, doch besteht die Möglichkeit von Messfehlern. Die Vorbereitung der Probe und die Auswertung der Ergebnisse erfordern Fachkenntnis. Die Anpassung des Fadenkreuzes des Mikroskops ( Messung ) an eine gezackte oder unscharfe Grenzfläche kann zu Ungenauigkeiten führen, insbesondere bei unterschiedlichen Anwendern. Diese Methode wird eingesetzt, wenn kostengünstige, zerstörungsfreie Verfahren nicht möglich sind, oder zur Bestätigung zerstörungsfreier Ergebnisse. ASTM D 4138 beschreibt ein Verfahren zur Messung der standard für dieses Messung System.
Durch die Messung der Masse und der Fläche des Beschichtung lässt sich die Dicke bestimmen. Die einfachste Methode besteht darin, das Bauteil vor und nach Beschichtung zu wiegen. Sobald Masse und Fläche ermittelt wurden, wird die Dicke anhand der folgenden Gleichung berechnet:
wobei T die Dicke in Mikrometern, m die Masse des „ Beschichtung “ in Milligramm, A die geprüfte Fläche in Quadratzentimetern und d die Dichte in Gramm pro Kubikzentimeter ist.
Es ist schwierig, die Masse des „ Beschichtung “ mit der Dicke in Beziehung zu setzen, wenn das Substrat rau ist oder das „ Beschichtung “ uneben ist. Labore sind am besten dafür ausgerüstet, diese zeitaufwändige und oft zerstörende Methode durchzuführen.
Nassschichtdickenmessgeräte helfen bei der Bestimmung, wie viel Material nass aufgetragen werden muss, um eine bestimmte Trockenschichtdicke zu erreichen, vorausgesetzt, der Volumenprozentanteil der Feststoffe ist bekannt. Sie messen alle Arten von nassen organischen Beschichtungen wie Farben, Lacke und Lasuren auf flachen oder gekrümmten glatten Oberflächen.
Die Messung der Nassschichtdicke während des Auftragens zeigt auf, ob der Verarbeiter sofortige Korrekturen und Anpassungen vornehmen muss. Eine Korrektur der Schicht nach dem Trocknen oder der chemischen Aushärtung erfordert kostspieligen zusätzlichen Arbeitsaufwand, kann zu einer Verunreinigung der Schicht führen und Probleme hinsichtlich der Haftung und der Integrität des Beschichtung -Systems verursachen.
Die Gleichungen zur Bestimmung der korrekten Nassfilmdicke (WFT), sowohl mit als auch ohne Verdünnung, lauten wie folgt:
Ohne Verdünnung:
Mit Verdünner:
Die Nassfilmdicke wird meist mit einem Nassfilmkamm oder -rad gemessen. Der Nassfilmkamm ist eine flache Platte aus Aluminium, Kunststoff oder Edelstahl mit kalibrierten Kerben am Rand jeder Seite. Der „ Messgerät “ wird unmittelbar nach dem Auftragen der Beschichtung ( Beschichtung ) rechtwinklig und fest auf die zu messende Beschichtung ( Oberfläche ) aufgesetzt und anschließend wieder entfernt. Die Nassfilmdicke liegt zwischen der höchsten beschichteten Kerbe und der nächsten unbeschichteten Kerbe. Messungen mit dem „Notched- Messgerät “ sind weder genau noch empfindlich, aber sie sind nützlich, um die ungefähre Nassfilmdicke von Beschichtungen auf Gegenständen zu bestimmen, bei denen Größe und Form den Einsatz präziserer Methoden ausschließen. (ASTM D1212).
Der „ Messgerät “ sollte auf glatten, unregelmäßigkeitenfreien Oberflächen verwendet werden und bei gekrümmten Oberflächen in Längsrichtung, nicht in Querrichtung, eingesetzt werden. Die Verwendung eines Nassfilm- Messgerät s auf schnell trocknenden Beschichtungen führt zu ungenauen Messergebnissen. ASTM D4414 beschreibt ein „ standard “-Verfahren zur „ Messung “ der Nassfilmdicke mittels Kerbenmessgeräten.
Ein Nassfilm-Messrad (Exzenterwalze) besteht aus drei Scheiben. Die Messscheibe „ Messgerät “ wird durch den Nassfilm gerollt, bis die mittlere Scheibe den Nassfilm berührt. Der Berührungspunkt gibt die Nassfilmdicke an. Pulverbeschichtungen können vor dem Aushärten mit einem einfachen Handkamm oder einem Ultraschall Messgerät gemessen werden. Der Kamm für unausgehärtete Pulverbeschichtungen funktioniert ähnlich wie der für Nassfilme Messgerät. Der Kamm wird durch den Pulverlackfilm gezogen, und die Dicke liegt zwischen dem Zahn mit der höchsten Nummer, der eine Markierung hinterlassen hat und an dem Pulverlack haftet, und dem Zahn mit der nächsthöheren Nummer, der keine Markierung hinterlassen hat und an dem kein Pulverlack haftet. Diese Messgeräte sind relativ kostengünstig und weisen eine Genauigkeit von ±5 mm auf. Sie eignen sich lediglich als Anhaltspunkt, da der ausgehärtete Film nach dem Ausfließen abweichen kann. Von der Messgerät hinterlassene Spuren können die Eigenschaften des ausgehärteten Films beeinflussen.
Ein Ultraschallgerät, wie beispielsweise das PosiTest PC, kann zerstörungsfrei an unausgehärtetem Pulver auf glatten Metalloberflächen eingesetzt werden, um die Dicke der ausgehärteten Schicht vorherzusagen. Die Sonde wird in geringem Abstand zu dem zu messenden „ Oberfläche “ positioniert, und auf dem LCD-Display des Geräts wird ein „ Messwert “ angezeigt. Messung Die Messunsicherheit beträgt ±5 mm.
Beschichtung Dickenmessgeräte werden anhand bekannter Dickenstandards kalibriert. Es gibt viele Quellen für Dickenstandards, doch sollte man sicherstellen, dass diese auf ein nationales Messung Institut wie das NIST (National Institute of Standards & Technology) rückführbar sind. Außerdem ist es wichtig zu überprüfen, ob die Standards at mindestens viermal so genau sind wie die Messgerät , die damit kalibriert werden sollen. Eine regelmäßige Überprüfung anhand dieser Normen stellt sicher, dass das Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Wenn die Messwerte nicht den Genauigkeit Spezifikationen des Messgerät entsprechen, muss das Messgerät justiert oder repariert und anschließend erneut kalibriert werden.
Die Schichtdicke bei Beschichtungen kann einen großen Einfluss auf Kosten und Qualität haben. Die Messung der Schichtdicke sollte für alle Beschichter zur Routine gehören. Die Wahl des richtigen Schichtdickenmessgeräts hängt vom Dickenbereich des Beschichtung, der Form und Art des Untergrunds, den Kosten des Messgeräts sowie davon ab, wie wichtig eine genaue Messung ist.
DAVID BEAMISH(1955 – 2019), ehemaliger Präsident der DeFelsko Corporation, einem in New York ansässigen Hersteller von weltweit vertriebenen Handgeräten zur Prüfung von Beschichtungen ( Beschichtung ). Er verfügte über einen Abschluss in Bauingenieurwesen und mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und Vermarktung dieser Prüfgeräte in verschiedenen internationalen Branchen, darunter Industrielackierung, Qualitätsprüfung und Fertigung. Er leitete Schulungsseminare und war aktives Mitglied verschiedener Organisationen, darunter NACE, SSPC, ASTM und ISO.
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