Schichtdickenbestimmungen

In Abhängigkeit von der Fragestellung und der Materialkombination ist eine andere Messmethode auszuwählen. Eine Standard-Messmethode, die für alle Problemstellungen der Auflagenmessung geeignet ist, gibt es nicht. Daher stehen zur Schichtdickenbestimmung die unterschiedlichsten Messsysteme am Institut zur Verfügung.

Zerstörungsfreie Messverfahren

Röntgenfluoreszenzverfahren

Zerstörungsfreie/Berührungslose Schichtdickenbestimmung und Materialanalyse metallisch beschichteter Werkstoffe nach DIN EN ISO 3497. Das Messverfahren erlaubt die Bestimmung der Schichtdicke und Zusammensetzung einzelner Schichten, Mehrfachschichten wie auch Legierungsschichten.

Möglich ist eine gleichzeitige Messung von Schichtsystemen mit bis zu drei Schichten oder die gleichzeitige Messung der Dicke und Zusammensetzung von Schichten mit bis zu drei Bestandteilen.

Vorteile des Verfahrens:

  • nahezu keine Einschränkungen bzgl. der Teilegeometrie
  • präzise Positionierung des Messflecks
  • sehr kleine Messfläche
  • geringer Zeitaufwand

Messprinzip:

Kombinierte Wechselwirkung der Schicht (Schichten) und des Grundwerkstoffs mit einem starken, gebündelten Röntgenstrahl.

Magnetinduktives Verfahren / Magnetverfahren

Dickenmessung von nichtmagnetischen Überzügen (einschließlich Emailüberzügen) auf magnetischen Grundmetallen nach DIN EN ISO 2178. Geeignet für Einzelschichten mit Schichtdicken von 1 bis 1000 µm und relativ ebenen Oberflächen.

Messprinzip:

Das Messprinzip beruht auf der magnetischen Anziehung zwischen einem Dauermagneten und dem Grundmetall und der Änderung des magnetischen Kraftflusses durch das Vorhandensein eines Überzuges. Der messbare magnetische Fluss ist abhängig von der nichtmagnetischen Schichtstärke.

Messgerät:

MINITEST 600

Wirbelstromverfahren

Dickenmessung von elektrisch nichtleitenden Überzügen auf nichtmagnetischen metallischen Grundwerkstoffen nach DIN EN ISO 2360. Das Messverfahren ist besonders geeignet für Schichtdickenmessungen der meisten anodisch erzeugten Oxidschichten und Lackschichten.

Messprinzip:

Durch Anlegen eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes wird im Grundwerkstoff ein Wirbelstrom erzeugt. Die Änderung des Wirbelstroms durch die Schicht ist ein Maß für die Schichtdicke.

Messgerät:

MINITEST 600

Zerstörende Messverfahren

Lichtmikroskopisch

Gebräuchliche Verfahren zur Schichtdickenbestimmung verschiedenster Schichten nach den mikroskopischen Verfahren.

Geeignet für

  • Metallschichten
  • Oxidschichten
  • Emailschichten
  • Lackschichten
  • Spritzschichten
  • Konversionsschichten

In Abhängigkeit von der Schichtart und deren Dicke ist die Schichtdickenbestimmung am Querschliff, Kalottenschliff und Schrägschliff möglich.

Querschliff

Eines der gebräuchlichsten Schichtdickenmessverfahren ist die mikroskopische Schichtdickenmessung nach DIN EN ISO 1463. Das Verfahren ist anwendbar für nahezu alle Schichtarten wie z.B. Metall-, Oxid-, Emailschichten, sowie Lacken und Spritzschichten u.v.m. Das Messverfahren ist gut geeignet für Schichtdicken ≥3 µm. Bei dünneren Schichten nimmt die Messunsicherheit überproportional zu. Für dünnere Schichten sollten Kalotten oder Schrägschliffe angewandt werden, die ebenfalls durchgeführt werden können.

Die mikroskopische Schichtdickenmessmethode wird vielfach als Schiedsverfahren zur Überprüfung und Kalibrierung aller anderen Schichtdickenmessverfahren herangezogen.

Messprinzip:

Die Schichtdicke wird durch optische Messung an der Querschnittsfläche bestimmt.

Kalottenschliff

Das Kallottenschliffverfahren ist für Dickenmessungen von 0,3 bis 30 µm dicken Schichten an PVD/CVD-Schichten oder galvanischen Schichtengeeignet.

Messprinzip:

In das beschichtete Substrat wird mit Hilfe einer rotierenden Stahlkugel eine kalottenartige Vertiefung durch die Schicht in den Grundwerkstoff geschliffen. Dadurch entsteht durch Projektion eine Verbreiterung der zu messenden Schicht. Die entstehende Kalotte wird ausgemessen und daraus die Schichtdicke berechnet.

Schrägschliff

Das Schrägschliffverfahren ist eine Variante des Querschliff-Verfahrens. Das Verfahren eignet sich für dünne und vornehmlich für harte Schichten. Durch die schräge Anordnung der Schlifffläche wird eine optische Verbreiterung der Schichtdicke erreicht und ist dadurch leichter zu messen. Die wahre Schichtdicke lässt sich dann in Abhängigkeit der Probenneigung errechnen. Die Messmethode ist geeignet für schichtdicken ≤1 µm mit entsprechend geringer Messunsicherheit.