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Härteprüfung Beschichtung

Die Härteprüfung von Beschichtungen dient der Bestimmung ihres Widerstands gegen Eindringen und plastische Verformung. Die Härte ist ein wichtiger mechanischer Kennwert zur Charakterisierung der Beschichtungsqualität. Zusammen mit weiteren Schichteigenschaften liefert sie Hinweise auf das Verhalten bei mechanischer und tribologischer Beanspruchung.

Zur Bestimmung der Härte wird das Eindringverhalten eines definierten Prüfkörpers unter festgelegter Belastung untersucht. Je nach Schichtdicke, Schichtwerkstoff, Grundwerkstoff und erforderlicher Ortsauflösung kommen unterschiedliche Prüfverfahren zum Einsatz. Dickere Beschichtungen können beispielsweise mittels Mikrohärteprüfung untersucht werden, während sich für sehr dünne Schichten insbesondere die Nanoindentation eignet. Die Messung kann auf der Beschichtungsoberfläche oder an einem präparierten Querschliff erfolgen. Dabei muss der Einfluss des Grundwerkstoffs bei der Auswertung berücksichtigt werden.

Mithilfe der Härteprüfung können Beschichtungssysteme bewertet und verglichen, Beschichtungsprozesse kontrolliert sowie lokale Eigenschaftsunterschiede untersucht werden. Sie ist somit ein wichtiges Verfahren für die Qualitätssicherung, die Beschichtungsentwicklung und die Schadensanalyse bei beschichteten Bauteilen.

  • Galvanische Beschichtungen
  • Chromschichten
  • Zinkschichten
  • Eloxalschichten
  • Oxidschichten
  • Pulverbeschichtungen
  • PVD-Beschichtungen
  • CVD-Beschichtungen
  • Lackschichten
  • Thermische Spritzschichten

Wir führen als Auftragslabor Härteprüfungen von Beschichtungen als Dienstleistung durch.

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Wird die Härte von Beschichtungen von der Oberfläche aus bestimmt, dann muss die minimale Eindringtiefe des Prüfkörpers größer als die Rauheit sein und gleichzeitig deutlich kleiner als die Schichtdicke. Nach ISO 14577-4:2016 muss die Eindringtiefe mindestens das 20fache von dem arithmetischen Mittelwert der Rauheit Ra bzw. das 3 fache der maximalen Höhe der Rauheit Rz betragen.

Bei der maximalen Eindringtiefe unterscheidet man:

  • für harte Beschichtung auf weichem Substrat nach ISO 14577-1:2015: Eindringtiefe h < 1/10 der Schichtdicke d (Bückle-Regel)
  • für weiche Beschichtung auf hartem Substrat: Eindringtiefe h < 1/3 der Schichtdicke d

Die in den Normen angegebenen maximalen Eindringtiefen sind nur Orientierungswerte für die maximale Eindringtiefe. Die optimale Eindringtiefe muss durch Messungen bestimmt werden, indem durch einen ansteigenden Prüfkraftverlauf die Tiefe ermittelt wird, bei der die Schichthärte nahezu unabhängig von der Eindringtiefe ist.

Härteprüfung folgender Beschichtungsarten

Galvanische Beschichtungen entstehen durch elektrochemische Abscheidung von Metallen auf leitfähigen Werkstoffen. Sie dienen vor allem dem Korrosionsschutz und der Verbesserung der Oberfläche.

Beispiele:

  • Leiterplatten in der Elektronik (Kupferbeschichtung)
  • Steckkontakte (Vergoldung für bessere Leitfähigkeit)
  • Hydraulikkomponenten (Korrosionsschutz)

Chromschichten werden meist galvanisch aufgebracht und bieten hohe Härte sowie Verschleiß- und Korrosionsschutz. Sie werden oft für dekorative oder technische Zwecke eingesetzt.

Beispiele:

  • Kolbenstangen in Hydraulikzylindern
  • Walzen in der Druckindustrie
  • Formenbau (Verschleißschutz)

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