Die Schichtdickenmessung ist ein wichtiges Verfahren in verschiedenen Industrien, um die Dicke von Beschichtungen oder Schichten auf Oberflächen zu messen. Es gibt mehrere Techniken, die für die Schichtdickenmessung verwendet werden können:
Magnetinduktive-Verfahren (F-Modus) nach DIN EN ISO 2178
Diese Technik kommt zum Einsatz, wenn nichtmagnetische Beschichtungen auf magnetischen (eisenhaltigen) Grundmaterial (Substrat) gemessen werde soll. Wie zum Beispiel Zink, Lacke, Emaille oder Kunststoffe auf Eisen oder Stahl
Wirbelstrom-Verfahren (N-Modus) nach DIN EN ISO 2360
Diese Technik kommt zum Einsatz, wenn eine nichtleitende Beschichtung auf nichtmagnetischen (nichteisenhaltigen) Material gemessen werden soll. Wie zum Beispiel Lacke, Gummi, Kunststoffe und Keramik auf Aluminium, Bronze, Blei, Titan, Kupfer, Messing, Zinkdruckguss, sowie Nichtmagnetischer rostfreier Stahl.
-> Beide Mess-Verfahren gibt es als Einzelgeräte oder Kombigeräte (FN). Weitaus gebräuchlicher sind die FN-Kombigeräte, die in der Regel das zu messende Substrat erkennen und das entsprechende Mess-Verfahren automatisch einstellen.
Ultraschall-Verfahren
Diese Geräte messen die Schichtdicken (oder auch Materialdicke) mit Hilfe eines Echos. Solche Geräte kommen zum Einsatz, wenn zum Beispiel die Schichtdicke auf Kunststoff-Substraten gemessen werden soll. Auch hier werden bein den Ultraschall-Messgeräten unterschiedliche Techniken verwendet. Dazu haben wir einen extra Artikel, bitte hier klicken.
Wichtige Unterschiede der Schichtdicken-Messgeräte
Neben der zugedachte Aufgabe wie oben beschrieben, gibt es noch mehr Kriterien, die zu beachten sind:
Integrierte Sonde oder Kabel-Sonde
Die integrierte Sonde hat den Vorteil, dass die Schichtdickenmessung aus einer Hand erfolgen kann. Allerdings können solche Geräte problematisch bei der Ablesung sein, wenn schwer erreichbare Stellen gemessen werden sollen.
Mit der Kabelsonde können Sie auch schwer erreichbare Stellen messen, benötigen aber dazu immer beide Hände.
Manuelles umstellen der Messverfahren
Bei Kombigeräten wird das Messverfahren häufig automatisch eingestellt. Manche Geräte besitzen auch die manuelle Einstellung, was bei Schichtdicken-Messungen von Lack auf Zink und Stahl notwendig ist (siehe unten)
Messen auf gekrümmten Oberflächen
Messergebnisse von konvex gekrümmte Oberflächen fallen gegenüber planen Oberlächen größer aus, bei konkav gekrümmten Oberflächen ist es umgekehrt. Durch eine manelle Kalibrierung sind falsche Messergebnisse aber vermeidbar. Bei einigen Messgeräten, bzw. Sonden werden die Grenzwerte der Krümmungsradien angegeben, bei deren eine Kalibrierung notwendig ist.
Durchmesser der Sonde
Das kann dann eine Rolle spielen, wenn in Kantennähe gemessen werden soll. Bei Messungen an Kanten kann es zu Fehlinterpretierungen der Ergebnisse kommen, wenn der Abstand des Messpunktes zur Kante kleiner ist, als der Durchmesser des Messsensors. Diese Fehlmessung ist durch Kalibrierung zu umgehen.
Display
Schichtdicken-Messgeräte gibt es mit einem mehrfarbigen Display für die komfortable Ablesung oder mit einem einfarbigen (s/w) Display
USB-Anschluss und integrierter Messwertspeicher
Soll eine ausführliche Dokumentation erfolgen, bieten manche Schichtdicken-Messgeräte auch einen USB-Anschluss an. Damit kann ein Protokoll am PC erstellt werden.
Noch zu beachten bei Schichtdicken-Messungen:
Messungen von Lack auf Zink und Stahl
Die Trennung der einzelnen Schichten (Lack und Zink) auf Stahl lässt sich messtechnisch gut erreichen, in dem man die beiden oben beschriebenen Messverfahren (F und N) nacheinander anwendet, was mit einem Kombigerät leicht möglich ist.
Wichtig zu beachten ist, dass die Zinkdicke mindestens 25 µm sein muss, um keine falschen Ergebnisse bei der Lackdickenmessung zu bekommen. Außerdem muss das automatische Umstellen der Messverfahren abgestellt werden.
So gehen Sie vor:
Messen Sie zuerst im F-Modus die Gesamtschichtdicke (Lack und Zink). Anschließend im N-Modus nur die Lackschicht. Die Differenz der beiden Messwerte ergibt die Zinkschichtstärke.
Um die Messgenauigkeit zu steigern, empfehlen wir vor dem eigentlichen Messvorgang eine Kalibrierung durchzuführen. Für die Messung der Gesamtschichtdicke, bestehend aus Lack und Zink, sollten Sie im Messmodus “F” (induktives Verfahren) eine Ein- oder Zweipunkt-Kalibrierung auf einem unbeschichteten Stahlteil mit gleicher Geometrie wie dem zu messenden Objekt vornehmen. Bei der Messung der Lackdicke im Messmodus “N” (Wirbelstrom-Verfahren) empfehlen wir eine Zweipunkt-Kalibrierung auf einer kleinen, entlackten Zinkoberfläche.
Diese Vorgehensweise gewährleistet präzise Messergebnisse der Lackdicke, insbesondere wenn die Zinkdicke über der Messfläche konstant bleibt. Änderungen in der Zinkschichtdicke, insbesondere bei Schichten über 30 µm, haben nur einen geringfügigen Einfluss auf die Lackdickenanzeige.
Nachweis von Zinkschichtstärken auf Stahl durch die vorhandene Lackierung, z.B. im KFZ-Bereich
Um einen zusätzlichen Schutz vor Korrosion zu gewährleisten, wird bei vielen Stahlteilen vor der Lackierung eine Verzinkung durchgeführt. Diese Zinkschichten sind in der Regel dicker als etwa 8 µm. Es ist bekannt, dass eine Zinkschicht unter 5 µm Dicke keinen wesentlichen korrosionsschützenden Effekt aufweist.
Die Überprüfung der Zinkschicht erfolgt durch zwei verschiedene Messmethoden, nämlich das magnet-induktive Verfahren (im F-Modus) und das Wirbelstrom-Verfahren (im N-Modus). Die Differenz der angezeigten Werte ermöglicht eine eindeutige Feststellung, ob unter der Lackierung eine Zinkschicht mit einer Dicke von mehr als 5 µm vorhanden ist oder nicht. Sogar dünnere Zinkschichten als 5 µm können erkannt werden. Da die Berechnungsmethode von den Eigenschaften der verwendeten Sonde abhängt, verweisen wir an dieser Stelle auf die detaillierte Beschreibung in der jeweiligen Bedienungsanleitung Ihres Schichtdicken-Messgerätes.
Raue Oberflächen
Bei Prüfungen auf rauen Oberflächen wird eine besondere Vorgehensweise der Messung empfohlen. Beachten Sie hier die Bedienungsanleitung Ihres Gerätes