schichtdickenmessung prüfung

Prüfinformationen

Die Schichtdickenmessung Prüfung ist ein zentraler Bestandteil der zerstörungsfreien und zerstörenden Werkstoffprüfung, bei der die Dicke von Beschichtungen, Überzügen, Plattierungen und Oberflächenschichten auf metallischen und nichtmetallischen Substraten quantitativ bestimmt wird. ZHONGXI Testing bietet als drittparteiliches PrüfLaboratorium die Schichtdickenmessung Prüfung für nahezu alle branchenrelevanten Schichtsysteme an, darunter Galvaniküberzüge, Lackierungen, Pulverbeschichtungen, Eloxalschichten, Metallisierungen auf Kunststoffen, PVD- und CVD-Schichten sowie Korrosionsschutzbeschichtungen. Typische Anwendungsfelder sind die Automobilindustrie mit Zink- und Zinklegierungsüberzügen auf Karosserieblechen, die Elektro- und Elektronikbranche mit Gold-, Nickel- und Zinnüberzügen auf Kontakten und Leiterplatten, der Bausektor mit Beschichtungen auf Stahltragwerken, der Maschinenbau mit Hartstoffschichten auf Werkzeugen sowie die Luftfahrt mit Cadmium-, Chrom- und Mehrschichtsystemen an Bauteilen.

Der typische Ablauf einer Schichtdickenmessung beginnt mit der Prüfmusteridentifikation und der Festlegung der Messpositionen anhand der Zeichnungsangaben oder Vereinbarungen mit dem Auftraggeber. Bei zerstörungsfreien Verfahren werden Kalibrierungen oder Systemabgleiche mit Referenznormale durchgeführt, anschließend werden an den definierten Stellen Mehrfachmessungen durchgeführt und statistisch ausgewertet, üblicherweise als Einzelwerte, Mittelwerte, Minimum und Maximum. Bei der Querschliffmethode wird das Bauteil probengerecht entnommen, eingebettet, geschliffen, poliert und gegebenenfalls geätzt, bevor unter dem Lichtmikroskop oder der Messprojektion die Schichtdicken an mehreren Stellen der Schlifffläche vermessen werden. Bei der Coulometrie wird die Schicht elektrolytisch abgetragen und aus Ladungsmenge und Fläche die Dicke berechnet. Bei der Röntgenfluoreszenz werden die charakteristischen Röntgenlinien der Schichtelemente ausgewertet, womit auch Mehrschichtsysteme wie Cu/Ni/Au auf Leiterplatten schichtweise quantifiziert werden können.

Zu den Kernparametern der Schichtdickenmessung Prüfung gehören die lokale Schichtdicke, die mittlere Schichtdicke je Messfläche, die Schichtdickenverteilung über das Bauteil, die Gleichmäßigkeit bei Rotationsteilen, die Einzelschichtdicken in Verbundsystemen sowie die Messunsicherheit der angewandten Methode. Für die Interpretation werden häufig Regelwerke wie ISO 2064 zur Begriffsdefinition der mittleren Schichtdicke oder die MSA-Richtlinien zur Messsystemanalyse herangezogen. Die Prüfergebnisse werden als Zahlenwert mit Einheit, Messstelle, Verfahrensangabe und Prüfkonditionen dokumentiert, damit Abweichungsanalysen und Vergleichsmessungen zwischen Lieferant und Abnehmer nachvollziehbar sind.

Prüfungsumfang

• Galvanische Zinkschichten auf Stahl, einschließlich blank verzinkter, passivierter und versiegelter Oberflächen mit Schichtdickenbereichen von etwa 5 bis 25 Mikrometer.
• Zink-Nickel-Legierungsüberzüge auf Hochfesten Schrauben und Karosseriebauteilen mit typischen Dicken von 8 bis 15 Mikrometer inklusive Eisengehaltsbestimmung.
• Zink-Legierungen wie Zink-Kobalt und Zink-Eisen auf Befestigungselementen und Rohren.
• Galvanische Zinnschichten und Zinn-Blei-Überzüge auf elektrischen Kontakten, Steckverbindern und Anschlusselementen.
• Reinzinkschichten feuerverzinkter Bauteile nach dem Stückverzinkungsverfahren mit Dickenbereichen von etwa 50 bis 200 Mikrometer.
• Duplex-Systeme aus Feuerverzinkung und zusätzlicher Pulver- oder Nassbeschichtung mit separater Ermittlung beider Schichtanteile.
• Galvanische Nickelschichten, darunter dekorative Nickelschichten von 3 bis 10 Mikrometer und funktionale Nickelschichten bis über 50 Mikrometer auf Wellen und Lagerteilen.
• Chemisch abgeschiedene Nickel-Phosphor-Schichten mit 5 bis 12 Prozent Phosphor auf Ventilen, Armaturen und Kunststoffformen.
• Mehrschichtsysteme aus Kupfer, Nickel und Chrom im dekorativen Bereich auf Sanitärartikeln, Möbelbeschlägen und Automotive-Außenanbauteilen.
• Galvanische Goldschichten und Hartgoldschichten auf Steckverbindern, Bondpads und Schaltkontakten mit Dicken von 0,05 bis 5 Mikrometer.
• Silberüberzüge auf Hochstromkontakten, Leitern und Hochfrequenzbauteilen einschließlich Bestimmung von Zwischenschichten.
• Palladium- und Palladium-Nickel-Schichten als Zwischen- oder Deckschicht in der Kontakttechnik.
• Rhodium- und Platinbeschichtungen auf Laborgeräten, medizintechnischen Komponenten und Schmuckartikeln.
• Cadmiumüberzüge auf Luftfahrtbauteilen und Hochfestschrauben mit Typ-II- und Typ-III-Passivierungen.
• Eloxalschichten auf Aluminiumlegierungen, darunter dekorative Eloxalschichten ab 5 Mikrometer, Hartanodisierschichten bis über 100 Mikrometer.
• Chromschichten, einschließlich Hartverchromungen auf Hydraulikstangen, Kolbenstangen und Walzen mit Dicken von 10 bis 300 Mikrometer.
• ChemischNickel-Gold-Systeme und ENIG-Oberflächen auf Leiterplatten mit Kupferhöhen und Nickeldicken als separate Messgrößen.
• Heißluftverzinnte Oberflächen (HAL/HASL) auf Bestückungsflächen von Leiterplatten.
• Organische Schutzschichten wie OSP auf Kupferflächen von Leiterplatten.
• Nasslackbeschichtungen auf Karosserieblechen, Blechprofilen und Haushaltsgeräten mit Einzelschichtdicken von 15 bis 120 Mikrometer.
• Pulverbeschichtungen auf Aluminiumprofilen, Stahlmöbeln und Gartengeräten mit Schichtdicken von 60 bis 160 Mikrometer.
• Kataphorese-Tauchlackierungen (KTL) im Automobilbau mit typischen Schichtdicken von 15 bis 25 Mikrometer.
• Füllerschichten und Grundierungen im Mehrschichtlackaufbau inklusive einzelner Schichtdicken je Lage.
• Feuerverzinkungs-Diffusionsschichten wie Sherardisierungen auf Kleinteilen.
• Thermisch gespritzte Zink- und Aluminiumschichten auf Stahltragwerken und Brückenbauteilen mit Dicken von 100 bis 400 Mikrometer.
• PVD-Schichten wie Titannitrid, Chromnitrid und Diamantkohlenstoff auf Werkzeugen und Verschleißteilen.
• CVD-Schichten auf Hartmetall-Wendeschneidplatten, darunter Titankarbid-, Titannitrid- und Aluminiumoxid-Einzelschichten in Mehrschichtaufbauten.
• Metallisierungen auf Kunststoffteilen, etwa chemisch vernickelte und verkupferte Gehäuseoberflächen in der Elektrotechnik.
• Aufgedampfte und gesputterte Schichten auf Glas, Folien und Displaykomponenten, darunter ITO-Transparentelektroden und Spiegelschichten.
• Phosphatschichten wie Zinkphosphat und Manganphosphat als Umformschmier- und Korrosionsschutzschichten mit Gewichtsdickenäquivalenten.
• Chromatierungsschichten und Cr(VI)-freie Konversionsschichten auf Aluminium und Zink als dünne Vorbehandlungslagen.
• Anorganische Zinksilikat-Anstriche auf Stahlkonstruktionen im Anlagen- und Offshore-Bereich mit Trockenschichtdicken von 50 bis 100 Mikrometer.
• Bituminöse und polymere Umhüllungen auf Rohrleitungen und erdverlegten Stahlrohren einschließlich Schutzmänteln.
• Emailschichten auf Haushaltsgeräten, Bottichen und Reaktionsbehältern mit Schichtdicken von etwa 100 bis 1500 Mikrometer.
• Isolierschichten auf Elektroblechen, Drähten und Wickelgütern, darunter Lackdrahtlackierungen und Kernplattierungen.
• Lötmetall-Aufbräge auf Bauteilen und Lötfüßchen einschließlich Messung vor dem Aufschmelzen und danach.

Häufig gestellte Fragen

Wie lange dauert die Schichtdickenmessung Prüfung?

Die typische Bearbeitungszeit liegt zwischen 7 und 15 Arbeitstagen ab Eingang der Prüfmuster und vollständiger Unterlagen. Zerstörungsfreie Messungen mit magnetinduktiven, Wirbelstrom- oder Röntgenfluoreszenzverfahren an unkompliziert geformten Teilen sind häufig innerhalb weniger Tage abgeschlossen. Querschliffe mit Einbettung, Schleifreihe, Politur und mikroskopischer Auswertung sowie Mehrfachbestimmungen an vielen Messstellen oder zusätzliche Elementanalysen verlängern die Bearbeitung. Der genaue Termin wird bei Auftragserteilung unter Berücksichtigung der Prüfpunkte und Probenanzahl festgelegt; bei dringenden Fragestellungen sind verkürzte Abläufe absprechbar.

Was kostet die Schichtdickenmessung Prüfung?

Die Kosten richten sich nach der Anzahl der Prüfpunkte, der Anzahl der Messstellen je Prüffläche, dem gewählten Verfahren und dem Aufwand der Probenpräparation. Eine einzelne zerstörungsfreie Messreihe an einem Bauteil ist kostengünstiger als ein vollständiger Querschliff mit Mehrschichtauswertung oder eine coulometrische Analyse eines Mehrfachsystems. Ein verbindliches Angebot erhalten Sie von unseren Ingenieuren, wenn Sie Prüfmusterbeschreibung, Zeichnung mit Messstellen, Schichtaufbau und anzuwendende Regelwerke angeben. Angebote sind je nach Auftragsstellung einzeln oder als Rahmenvereinbarung für Serienbegleitprüfungen möglich.

Welche Prüfpunkte umfasst die Schichtdickenmessung Prüfung und wie groß muss die Probe sein?

Können mit einer einzigen Messung auch mehrere Schichten erfasst werden?

Ja, bei geeigneten Schichtsystemen ist dies möglich. Die Röntgenfluoreszenz erlaubt die gleichzeitige Bestimmung von bis zu vier bis fünf übereinanderliegenden elementar unterscheidbaren Schichten, etwa Cu/Ni/Au oder Ni/Pd/Au auf Leiterplattenkontakten, sofern die Elementkombinationen sich in ihren charakteristischen Linien ausreichend unterscheiden. Am Querschliff sind beliebige Schichtfolgen optisch trennbar, sofern ein ausreichender Kontrast vorhanden ist oder durch Ätzen erzeugt werden kann. Nicht geeignet sind die magnetinduktive und die Wirbelstrommethode für Mehrschichtauflösung; diese Verfahren liefern nur eine Gesamtdicke der aufliegenden Schichten.

Prüfpositionen

• Lokale Schichtdicke: Einzelwert an einer definierten Messstelle, Grundgröße für die Bewertung von Spezifikationsgrenzen.
• Mittlere Schichtdicke: Arithmetischer Mittelwert über mehrere Messstellen je Prüffläche nach vereinbarter Messanzahl.
• Minimale Schichtdicke: Kleinster Einzelmesswert, relevant für den Nachweis des geforderten Mindestschutzes an kritischen Stellen.
• Maximale Schichtdicke: Größter Einzelmesswert zur Kontrolle von Passmaßen, Gewindeeingriffen und Toleranzfeldern.
• Schichtdickenverteilung: Statistische Streuung über ein Bauteil, Hinweis auf Badinhomogenität oder Sprühnebelverteilung.
• Schichtdickenuniformität bei Rotationsteilen: Abweichung zwischen Innen- und Außenseite sowie über die Rotationsachse bei selbstschneidenden Schrauben und Stanzteilen.
• Einzelschichtdicken in Mehrfachschichten: Getrennte Bestimmung von Lagen wie Cu, Ni und Au anhand von Querschliff oder Röntgenfluoreszenzmodell.
• Schichtdicke im Gewinde: Messung an Flanken, Spitzen und Grund des Gewindes zur Sicherstellung der Montierbarkeit.
• Schichtdicke an Kanten und Ecken: Bewertung der Deckung an geometrisch ungünstigen Zonen mit erhöhter Korrosionsneigung.
• Diffusionszonendicke: Ausdehnung der Legierungszone bei galvanalisierten, alitierten und wärmebehandelten Schichten.
• Intermetallische Phasendicke: Dicke der Phasenbildung zwischen Kupferpad und Zinnschicht bei Lötstellen und BGA-Aufbauten.
• Porositätsbezogene Dickenkorrelation: Zusammenhang von Schichtdicke und Porenanteil bei Gold- und Nickelschichten auf Kontakten.
• Feuerverzinkungsdicke je Bauteilseite: Separate Auswertung von Innen- und Außenflächen an Rohren und Profilen.
• Trockenschichtdicke von Anstrichen: Messung auf glatten und aufgerauten Oberflächen zur Kontrolle der Auftragsmenge je Lage.
• Nassschichtdicke: Bestimmung unmittelbar nach dem Auftrag zur Vorausberechnung der entstehenden Trockenschicht.
• Schichtdicke auf gebogenen Flächen: Angepasste Messung an Rohren, Drähten und Profilen mit Korrektur des Krümmungseinflusses.
• Schichtdicken über der Messfläche bei großen Teilen: Rastermessung zur flächenhaften Darstellung von Beschichtungsungleichmäßigkeiten.
• Messunsicherheit je Verfahren: Angabe der Verfahrensunsicherheit zur Beurteilung von Grenzwertüberschreitungen nahe der Toleranz.
• Wiederholpräzision an Referenzstellen: Mehrfachmessung einer Stelle zur Bewertung der Streuung der Messeinrichtung.
• Schichtdicke nach Beanspruchung: Vergleichsmessung vor und nach Biege-, Climate- oder Salzsprühtest zur Bewertung der Haftung und Ermüdung.
• Substratdicke bei verklebten oder plattierten Werkstoffen: Abgrenzung der Plattierungsschicht vom Grundwerkstoff am Schliff.
• Lotrandbenetzung und Lotmenge als Dickenaquivalent: Bewertung der Auftragshöhe bei Wellenlötapplikationen.

Prüfmethoden

• Magnetinduktives Verfahren: Messung nichtmagnetischer Schichten wie Lack, Zink oder Chrom auf ferromagnetischem Stahl über die Änderung eines Magnetflusses.
• Wirbelstromverfahren: Bestimmung von nichtleitenden Schichten wie Anodisierschichten auf Aluminium sowie von Isolierschichten auf Nichteisenmetallen über induzierte Wirbelströme.
• Kombinierte Magnet-Wirbelstromsonden: Automatische Umschaltung je nach Substrat für Beschichtungen auf Stahl, verzinktem Stahl und Aluminium im Automobilkarosseriebereich.
• Röntgenfluoreszenzanalyse: Zerstörungsfreie, schichtweise Quantifizierung elementarer Schichten anhand charakteristischer Linien, geeignet auch für Mehrschichtsysteme und kleine Messflecken.
• Querschliffanalyse: Metallographische Einbettung, Schliff und Politur des Bauteils mit mikroskopischer Vermessung der Schichtgrenzen, Referenzverfahren mit geringer Unsicherheit.
• Coulometrisches Verfahren: Anodische Auflösung der Schicht in definiertem Elektrolyten mit Berechnung der Dicke aus der Auflösezeit und Ladung, geeignet für Nickel, Kupfer, Zinn, Zink, Cadmium und Chrom auf geeigneten Substraten.
• Abreißverfahren mit Magnet: Messung magnetischer Schichten auf nichtmagnetischem Grundmaterial über die Kraft, die zum Abreißen eines Permanentmagneten führt.
• Strahlungswaagen-Verfahren: Wägebasierte Ermittlung der flächenbezogenen Masse vor und nach dem Abtrag einer Schicht.
• Mikroskopische Dickenbestimmung im Auflicht und Dunkelfeld: Kontrastverstärkung dünnster transparenter Schichten im Schliffbild.
• Rasterelektronenmikroskopie mit EDX: Vermessung und Elementzuordnung sehr dünner oder komplex aufgebauter Schichten im Mikrometer- und Submikrometerbereich.
• Profilometrie: Tastschnitt- oder laserscanninggestützte Ermittlung der Stufenhöhe zwischen beschichtetem und abgedecktem Bereich einer Referenzprobe.
• Ball-Cratering-Verfahren (Kugelkalotten-Schleiftest): Erzeugung einer Kalotte durch die Schicht mit Berechnung der Schichtdicke aus den Kalottendurchmessern.
• Beta-Rückstreuverfahren: Messung der Rückstreuung von Betastrahlung zur Dickenbestimmung dünner Schichten auf beliebigem Substrat bei geeigneter Zusammensetzung.
• Interferometrische Schichtdickenbestimmung: Optische Auswertung von Reflexionsignalen an transparenten Schichten wie Lacken und Oxidschichten.
• Ultraschall-Laufzeitverfahren: Ermittlung dickerer Polymer- und Metallbeschichtungen über die Schalllaufzeit zwischen Grenzflächen.
• Terahertz-Messung: Zerstörungsfreie Dickenbestimmung an Mehrschichtlacken und Kunststoffbeschichtungen auf nichtmetallischen Flächen.
• Wiegeverfahren mit Flächenbezug: Bestimmung der mittleren Schichtdicke über Massezuwachs, Dichte und beschichtete Fläche bei gleichmäßigen Schichten.
• Metallographische Ätzkontrastierung: Gezieltes Ätzen des Schliffs zur sichtbaren Trennung benachbarter Schichten ähnlicher optischer Erscheinung.
• Kalibrierung und Systemabgleich mit Referenzplatten: Abgleich der Messgeräte gegen zertifizierte Schichtdicken-Normalmaße vor der Prüfung, ohne Verwendung des Begriffs einer formalen Anerkennung.
• Messsystemanalyse nach MSA: Ermittlung von Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit der Messplatzkette für Serienüberwachung in der Fertigung.

schichtdickenmessung prüfung Anwendungsszenarien

In der Automobilindustrie begleitet die Schichtdickenmessung Prüfung die gesamte Wertschöpfungskette von der.bandbeschichtung über die KTL-Tauchlackierung bis zur Decklackierung und zur Verzinkung von Befestigungselementen. Für Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 bis 12.9 werden Zink- und Zinklegierungsschichten mit engen Dickentoleranzen gefordert, da bei Überdicke das Gewindespiel und bei Unterdicke der Korrosionsschutz beeinträchtigt wird. An Karosserieblechen werden Messraster über Türen, Kotflügel und Falze gelegt, um Lackieren mit gleichmäßiger Deckung zu kontrollieren und Lufteinschlüsse an Kanten frühzeitig zu erkennen. Zulieferer nutzen die Prüfung im Wareneingang, in der Eigenüberwachung der Galvanik und bei Reklamationsanalysen nach Salzsprühtests.

In der Elektronik- und Leiterplattenindustrie stehen die Einzelschichtdicken von ENIG-, ENEPIG-, OSP- und HAL-Oberflächen im Mittelpunkt. Die Nickelschicht wirkt als Diffusionsbarriere zwischen Kupfer und Gold, die Goldschicht sichert die Bond- und Steckfähigkeit, und jede Abweichung wirkt sich unmittelbar auf Lötprozesse, Drahtbonden und Kontaktwiderstände aus. Mit der Röntgenfluoreszenz werden an kleinen Messflecken die Dicken von Kupferhöhung, Nickelbarriere und Goldüberzug getrennt bestimmt. Bei Steckverbindern werden zusätzlich die Kontaktzonen der Kontakte vermessen, da dort Abrieb, Steckkräfte und Kontaktwiderstand von der Schichtdicke abhängen. Querschliffe an angelöteten oder gebondeten Kontakten zeigen die intermetallischen Phasen und deren Dickenwachstum nach Temperaturbeanspruchung.

Im Bausektor und Stahlhochbau sind feuerverzinkte Träger, Geländer und Verbundprofile sowie beschichtete Aluminiumfassaden zu prüfen. Hier werden die Verzinkungsdicken je Bauteilseite bestimmt und gegen die projektspezifischen Anforderungen gestellt, wobei Innenflächen von Hohlprofilen, Schweißnähte und Bohrungen gesondert zu betrachten sind. Bei Beschichtungssystemen auf Tragwerken werden Grundierung, Zwischenschicht und Deckbeschichtung einzeln oder als Gesamtsystemdicke gemessen, da Unter- und Überschichtdicke zu Ablösungen, Rissbildung oder unzureichendem Rissüberbrückungsvermögen führen können. Die Prüfung erfolgt bei Neubauvorhaben, bei Bestandsaufnahmen vor Sanierungen und im Rahmen von Zustandsüberwachungen bestehender Konstruktionen.

In der Luftfahrt, im Werkzeugbau und in der Oberflächentechnik von Präzisionsteilen werden Cadmiumüberzüge, Hartverchromungen, chemisch Nickel und PVD-Schichten geprüft. Hydraulikstangen und Kolbenstangen erhalten Hartchromschichten mit Dicken von 20 bis 200 Mikrometern, deren Gleichmäßigkeit die Dichtungslebensdauer beeinflusst. Wendeschneidplatten tragen CVD-Mehrfachschichten aus Titankarbid, Aluminiumoxid und Titannitrid, bei denen jede Einzellage für Standzeit und Verschleißverhalten verantwortlich ist. In der Medizintechnik und im Schmuckbereich werden dünne Edelmetallüberzüge im Submikrometerbereich quantifiziert, wo neben der Dicke auch die Gleichmäßigkeit an Ecken und Sicken über die Gebrauchstauglichkeit entscheidet.

Zusammenfassung

Die Schichtdickenmessung Prüfung bei ZHONGXI Testing umfasst die zerstörungsfreie und zerstörende Bestimmung von Schichtdicken galvanischer Überzüge, Lackierungen, Eloxalschichten, Metallisierungen, PVD- und CVD-Schichten sowie von Korrosionsschutzbeschichtungen auf Stahl, Aluminium, Kupfer, Kunststoff und weiteren Substraten. Der Leistungsumfang reicht von einfachen Messreifen bis zu Mehrschichtauswertungen am Querschliff und mittels Röntgenfluoreszenz.

Die Bearbeitungszeit beträgt je nach Prüfpunktumfang und Probenart üblicherweise 7 bis 15 Arbeitstage. Interessenten erhalten nach Angabe von Schichtaufbau, Substrat, Messstellen und anzuwendenden Regelwerken ein individuelles Angebot von unseren Ingenieuren.