SCHICHTDICKENMESSUNG WIKI
Schichtdickenmessung
Die Messung der Beschichtungsdicke dient der genauen Bestimmung der Dicke von Beschichtungen und metallischen Überzügen auf einem Grundwerkstoff. Je nach Art der Beschichtung, des Substratmaterials und der Schichtdicke kommen hierfür unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. So werden Schichtdicken von Einzelschichten und Schichtsystemen mit Dicken im Mikrometer- bis in den Nanometerbereich bestimmt.
Als Steinbeis-Transferzentrum wählen wir die für das jeweilige Schichtsystem am besten geeignete Methode aus und führen Schichtdickenmessungen als Dienstleistung durch.
Leistungen
- Galvanische Beschichtungen
- Chromschichten
- Zinkschichten
- Eloxalschichten
- Oxidschichten
- Lackschichten
- Pulverbeschichtungen
- PVD-Beschichtungen
- CVD-Beschichtungen
- Thermische Spritzschichten
Methoden
Zerstörende Verfahren
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Beliebige Schichten auf beliebigen Werkstoffen
Querschliff-Methode - Stufenhöhenmessung
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Hartstoffschichten mit Dicken im Bereich 1 – 20 μm
Kalottenschliff-Methode
Nicht zerstörende Verfahren
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Schichten mit Dicken im Bereich 5 nm – 10 μm auf beliebigen Werkstoffen
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, XRF)
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Sehr dünne Schichten mit Dicken im Bereich 5 – 200 nm
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
Optische Schichtdickenmessung
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Transparente Schichten mit Dicken im Bereich 10 nm – 100 μm auf beliebigen Werkstoffen
Optische Schichtdickenmessung - Spektroskopisches Reflektometer
- Weißlichtinterferometer
- Laser-Scanning-Mikroskop
Sondenmesstechnik
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Elektrisch nicht leitende Schicht ab 5 μm auf unmagnetischen metallischen Werkstoffen
Wirbelstrom-Verfahren
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Nicht magnetische Schichten ab 5 μm auf ferromagnetischen Werkstoffen (Stahl, Eisen)
Magnetinduktives Verfahren
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Schichtdickenmessung.
Wozu dient die Schichtdickenmessung?
Die Schichtdickenmessung dient dazu, die Dicke von Materialschichten auf Oberflächen präzise zu bestimmen. Sie ist in vielen Branchen und Anwendungen von entscheidender Bedeutung.
- Qualitätssicherung: Eine gleichmäßige und genaue Schichtdicke ist oft entscheidend für die Funktion und Haltbarkeit beschichteter Produkte. In der Produktion wird die Schichtdickenmessung eingesetzt, um sicherzustellen, dass die produzierten Schichten den Spezifikationen entsprechen, z. B. bei Lacken, Metallbeschichtungen oder Halbleiterbauelementen.
- Korrosionsschutz: Auf metallische Bauteile werden Schutzschichten wie Lacke, Zink oder andere Materialien aufgetragen, um Korrosion zu verhindern. Dabei ist die Schichtdicke entscheidend, um die gewünschte Schutzwirkung zu erzielen. Ist die Schicht zu dünn, kann es schneller zu Korrosion kommen.
- Schutz- und Funktionsschichten: Schutz- und Funktionsschichten werden aufgebracht, um nicht nur das Aussehen zu verbessern, sondern auch um die mechanischen Eigenschaften zu beeinflussen, z. B. die Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung und Umwelteinflüsse. In der Elektronik, Optik oder Halbleitertechnik spielen präzise Schichtdicken eine Rolle, da sie die elektrischen, optischen oder mechanischen Eigenschaften beeinflussen.
Methoden
Querschliff-Methode
Mit der Querschliffmethode können die Schichtdicken von nahezu allen Arten von Beschichtungen auf beliebigen Substratmaterialien – sowohl von Einzelschichten als auch von Mehrschichtsystemen – präzise bestimmt werden. Um die Schichtdicke im Querschliff mikroskopisch bestimmen zu können, wird zunächst der Querschnitt freigelegt und präpariert. Dazu wird aus dem zu untersuchenden Bauteil eine Probe mit einem Präzisionstrennschleifer entnommen, in eine Einbettmasse eingebettet, geschliffen und gegebenenfalls poliert. Anschließend wird der Schliffquerschnitt mit einem Lichtmikroskop oder einem Rasterelektronenmikroskop (REM) analysiert. Damit können Aussagen über die Gleichmäßigkeit der Schichtdickenverteilung getroffen und die Beschichtung hinsichtlich Fehlern bewertet werden.
Kalottenschliff-Methode (Calotest)
Das Kalottenschliffverfahren ist ein Verfahren zur Schichtdickenmessung von Hartstoffschichten. Dabei wird mit einer Stahlkugel und einer Schleifsuspension eine Kalotte über die zu prüfende Schicht geschliffen. Aus der mikroskopisch gemessenen Größe der abgeschliffenen Kalotte wird anschließend die Schichtdicke berechnet. Auf diese Weise können die Schichtdicken von Einschicht- und Mehrschichtsystemen bestimmt werden. Da die Schichtdicke im Verhältnis zum Kugeldurchmesser relativ klein ist, wird die Beschichtung in einem flachen Winkel geschliffen, wodurch die Schichtdicke vergrößert wird. Diese Schichtvergrößerung erhöht die Genauigkeit der mikroskopischen Bestimmung der geringen Schichtdicke, die üblicherweise mit einem Auflichtmikroskop durchgeführt wird.
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA / XRF)
Die Röntgenfluoreszenzanalyse eignet sich besonders für dünne Schichten im Mikrometer- und Nanometerbereich. Bei der Schichtdickenmessung mittels RFA wird die Intensität der charakteristischen Röntgenstrahlung der Elemente in der Schicht und im Substrat gemessen. Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mit der Schichtdicke variiert (weil mehr Material zu mehr Emission führt), kann diese Beziehung zur Bestimmung der Schichtdicke genutzt werden. Bei komplexen Mehrschichtsystemen kann die RFA auch zur Analyse der charakteristischen Strahlung der einzelnen Schichten verwendet werden. Die Intensitäten der verschiedenen Elemente und die Absorptionseffekte in den verschiedenen Schichten erlauben eine Rückrechnung auf die Dicke der einzelnen Schichten.
Optische Schichtdickenmessung
Die zerstörungsfreie Messung transparenter Schichten erfolgt mit optischen Schichtdickenmessgeräten. Sie werden zur Dickenbestimmung von sehr dünnen Funktionsschichten, Oxidschichten, transparenten Schutzlacken, Ölfilmen und transparenten Folien eingesetzt. Die optische Schichtdickenmessung beruht darauf, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer Teil transmittiert wird.
Wirbelstromverfahren
Die Schichtdickenmessung von elektrisch nicht leitenden Schichtmaterialien auf nichtmagnetischen metallischen Grundwerkstoffen wird mit dem Wirbelstromverfahren durchgeführt. Hauptanwendung ist die Schichtdickenmessung von Eloxalschichten auf Aluminium und von Lacken auf nichtmagnetischem Stahl.
Magnetinduktives Verfahren
Die Schichtdickenmessung von Überzügen auf Eisen oder Stahl (ferromagnetischer Grundwerkstoff) erfolgt nach dem magnetinduktiven Verfahren. Das mit dem magnetinduktiven Verfahren zu messende Schichtmaterial muss unmagnetisch sein. Hauptanwendung des magnetinduktiven Verfahrens ist die Bestimmung der Zinkschichtdicke und der Chromschichtdicke auf Stahl.