Haftfestigkeitsprüfung Beschichtungen
Die Prüfung der Haftfestigkeit einer Beschichtung dient der Beurteilung der mechanischen Festigkeit der Verbindung zwischen der Beschichtung und dem darunter liegenden Substrat. Mit der Haftfestigkeitsprüfung wird sowohl die Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat (adhäsive Haftung) als auch der innere Zusammenhalt der Beschichtung (kohäsive Haftung) beurteilt. Je nach Beschichtungsstoff und Substrat kommen unterschiedliche Prüfverfahren zum Einsatz.
Als Steinbeis-Transferzentrum führen wir Haftfestigkeitsprüfungen von Beschichtungen als Dienstleistung durch.
Beispiele für Beschichtungen
- Galvanische Beschichtungen
- Pulverbeschichtungen
- PVD-Beschichtungen
- CVD-Beschichtungen
- Oxidschichten
- Eloxalschichten
- Lackschichten
Wozu dient die Haftfestigkeitsprüfung einer Beschichtung?
Ziel ist es, die Fähigkeit der Beschichtung zu überprüfen, auf der Oberfläche haften zu bleiben, ohne sich unter mechanischer Belastung oder anderen Einflüssen (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, chemische Einwirkung) abzulösen.
- Qualitätskontrolle – Sicherstellen, dass die Beschichtung ordnungsgemäß aufgetragen wurde und eine ausreichende Haftung aufweist.
- Langlebigkeit und Schutz – Eine gute Haftfestigkeit erhöht die Beständigkeit gegenüber Abrieb, Korrosion und Umwelteinflüssen.
- Vermeidung von Ablösungen – Eine schlechte Haftfestigkeit kann zu Rissbildung, Blasenbildung oder Abblättern führen, was die Schutzwirkung und das Erscheinungsbild beeinträchtigt.
- Erfüllung von Normen und Spezifikationen – Bestimmte Industrienormen (z. B. DIN, ISO) erfordern Mindestwerte für die Haftfestigkeit.
Prüfverfahren
- Ritztest (Scratch Test)
- Rockwell Eindringprüfung
- Gitterschnittprüfung (Gitterschnitttest)
- Kreuzschnittprüfung
- Abreißtest (Pull-off Test)
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Haftfestigkeitsprüfung.
Verfahren
Die Haftfestigkeit ist neben der Härte und der Schichtdicke ein wichtiges Merkmal einer Beschichtung. Denn ist diese nicht ausreichend, kann es zum Schichtversagen und somit zum Totalausfall eines Bauteils kommen.
Ritztest
(Scratch test)
Üblicherweise erfolgt die Haftfestigkeitsprüfung von Hartstoffschichten mit dem Ritztest (Scratch Test) nach ISO 20502:2016. Hierbei wird der Prüfkörper mit konstanter Geschwindigkeit und zunehmender Normalkraft über die Beschichtung. Dadurch kann das Versagensverhalten hinsichtlich adhäsiver und kohäsiver Schichthaftung analysiert werden. Die Bestimmung der Schichthaftung ermöglicht die Optimierung von Parametern des Beschichtungsprozesses, wie z.B. der Beschichtungsrate, der Reinigung des Beschichtungsmaterials und der Beschichtungstemperatur.
Ritztest für Haftfestigkeitsprüfung
Rockwell Eindringprüfung
Eine weitere Methode für die Prüfung der Haftfestigkeit von Hartstoffschichten ist die Rockwell-Eindringprüfung nach ISO 26443:2023. Bei dieser wird ein Rockwell-Prüfkörper senkrecht zur Oberfläche eingedrückt, um Adhäsionsversagen des Systems Schicht/Grundwerkstoff zu begünstigen. Die Bewertung der Schichthaftungsqualität erfolgt anhand des Beschädigungsbildes über eine Einteilung in Schichthaftungsklassen.
Schichthaftungsklasse 2
Gitterschnittprüfung (Cross-Cut-Test)
Die Gitterschnittprüfung bzw. der Gitterschnitttest nach ISO 2409:2020 ist eine einfache Methode zur Bestimmung der Haftfestigkeit und Elastizität von ein- oder mehrlagigen Beschichtungen. Mit der Gitterschnittmethode wird das Verhalten der Beschichtung bei Scherbeanspruchung beurteilt. In der Praxis werden damit dünne und flexible Lacke und weiche Beschichtungen bis zu einer maximalen Schichtdicke von 150 µm geprüft.
Mit dem Gitterschnittgerät werden sechs parallele Schnitte bis auf den Untergrund in die Beschichtung eingebracht. Diese Schnitte werden dann durch sechs Schnitte im rechten Winkel gekreuzt und so in schachbrettartige Segmente unterteilt. Anschließend werden die Teile der Beschichtung, die nach dem Anbringen der Schnitte schlecht haften, mit Klebeband entfernt. Die Auswertung der Prüfung erfolgt visuell mit dem Auge durch Vergleich des Schliffbildes mit den Referenzbildern nach ISO 2409:2020. Je nach Anzahl der abgeplatzten Quadrate und dem Erscheinungsbild wird ein Schliffkennwert vergeben. Je nach Zustand des Schadensbildes unterscheidet man Gitterschnittkennwerte von 0 (sehr gute Haftung) bis 5 (sehr schlechte Haftung), abgekürzt Gt 0 bis Gt 5.
Gitterschnittkennwert Gt2
Kreuzschnittprüfung
Die Kreuzschnittprüfung nach ISO 16276-2:2007 wird für die Haftfestigkeitsprüfung von Lacken und weichen Beschichtungen mit unbegrenzter Schichtdicke eingesetzt. Das Kreuzschnittverfahren besteht darin, dass mit einer scharfen Schneide ein bis zum Substrat durchgehender Kreuzschnitt in der Beschichtung angebracht wird. Anschließend wird ein Klebeband aufgeklebt und wieder entfernt, um die Teile der Beschichtung zu entfernen, die nach dem Anbringen der Schnitte schlecht haften. Das Ergebnis der Prüfung wird als Kennwert entsprechend der festgestellten Schädigung angegeben.
Abreißtest (Pull-Off-Test)
Beim Abreißtest (pull off test) nach ISO 4624:2023 werden Prüfstempel mit einer definierten Kontaktfläche auf die Beschichtung geklebt und das Versagen der Beschichtung unter Zugspannung bewertet. Damit wird die Haftfestigkeit von Lacken und weichen Beschichtungen bestimmt. In der Praxis werden damit dicke und spröde Lacke und Beschichtungen geprüft.
Unmittelbar nach Ablauf der Aushärtungszeit des Klebstoffs wird die Prüfvorrichtung in das Haftfestigkeitsprüfgerät eingesetzt, wobei die Prüfstempel so ausgerichtet werden, dass die Zugkraft gleichmäßig über die Prüffläche ohne Biegemoment aufgebracht wird. Anschließend wird die Zugkraft mit einer Geschwindigkeit von höchstens 1 MPa/s senkrecht zur Ebene des beschichteten Substrats so erhöht, dass der Bruch innerhalb von 90 s nach Beginn der Belastung eintritt. Die dazu erforderliche Kraft ergibt die Zugfestigkeit in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Megapascal (MPa). Das Versagen tritt entlang der schwächsten Ebene des Systems aus Stempel, Klebstoff, Beschichtungssystem und Substrat auf und wird durch die Bruchfläche sichtbar. Dieses Prüfverfahren prüft die Zugfestigkeit, während andere Verfahren die maximale Scherfestigkeit der Beschichtung prüfen.
Haftzugprüfgerät