Digitalmikroskope
Arten und Ursachen von Beschichtungsfehlern und Lösungsansätze bei der Betrachtung und Beurteilung
Wichtige Punkte
- Typische Beschichtungsfehler wie Ablösen, Blasen, Pinholes und Vertiefungen müssen erkannt und analysiert werden.
- Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX liefert hochauflösende 4K-Aufnahmen sowie präzise 2D- und 3D-Messungen und reduziert anwenderabhängige Messabweichungen.
- Zahlreiche Mess-, Analyse- und Beleuchtungsfunktionen ermöglichen eine effiziente Qualitätssicherung und reduzieren den erforderlichen Zeit- u. Arbeitsaufwand.
In der Beschichtungsanalyse ist die Untersuchung der Schichtdicke entscheidend, um präzise Ergebnisse zu erzielen. Beschichtungen mit hoher Funktionalität erfordern eine zuverlässige Qualitätssicherung, z. B. durch die Prüfung von Qualitätsmerkmalen. In diesem Abschnitt werden typische Beschichtungsfehler, die Qualität und Funktionen beeinträchtigen, und die damit verbundenen Anzeichen und Ursachen erläutert. Weiterhin werden auch neue Beispiele für die Prüfung von Beschichtungsfehlern und Problemlösungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE vorgestellt.
Arten und Ursachen von Beschichtungsfehlern
Die Untersuchung verschiedener Schichten ist entscheidend, um die Ursachen für Beschichtungsfehler zu verstehen. Die Beschichtung ist eine häufig verwendete Methode zur Oberflächenbearbeitung verschiedener Formen und Materialien wie Metall, Kunststoff und Keramik. Die Beschichtung von Materialoberflächen mit einer angemessenen Schichtdicke bietet nicht nur dekorative Effekte, sondern auch verschiedene Funktionen wie Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Schmier- und Hafteigenschaften. Die präzise Bestimmung der Schichtdicke und ihrer Zusammensetzung ist für die Qualitätssicherung unerlässlich. Andererseits haben Beschichtungsfehler, die bei der Verarbeitung auftreten können, großen Einfluss auf die Qualität und die Eigenschaften von Materialien und Produkten. Im Folgenden werden drei Haupttypen von Beschichtungsfehlern, die bei der Metallplattierung auftreten, sowie deren Erscheinungsbilder und Ursachen beschrieben.
Unzureichende Haftung: Ablösen der Beschichtung, Blasenbildung
Solche Erscheinungen können auftreten, wenn die Haftung auf einer Substratoberfläche aus einem beliebigen Grund beeinträchtigt ist und somit die Beschichtung nicht fest auf der Oberfläche haftet. Auch fest an der Oberfläche haftende Beschichtungen können Blasen bilden oder sich ablösen, wenn sie in der Nachbearbeitung aufgrund von Elastizitätsunterschieden zwischen dem Substrat und der Beschichtung gebogen werden.
Fehler aufgrund von Fremdpartikelanhaftung: Raue Oberfläche
Dieses Erscheinungsbild zeigt sich, wenn bei der Nassplattierung feine Erhebungen auf den Plattierungsflächen entstehen. Dieses Erscheinungsbild tritt auf, wenn sich in einem Beschichtungsbad vorhandene Fremdpartikel (bspw. Metallteilchen) in die Plattierungsschicht einmischen. Die Analyse der chemischen Eigenschaften von Schichten kann Hinweise auf die Ursachen solcher Fehler geben.
Fehlende Abscheidung: Fleck, Unebenheit, Vertiefung, Pinhole
Meist treten ungleichmäßige Helligkeiten und Fleckenbildung auf Beschichtungsflächen auf, wenn die Oberflächen durch verschiedene Faktoren, wie z. B. bestimmte Umgebungen, teilweise beschlagen oder angelaufen sind. Diese Erscheinungsbilder werden durch ungleichmäßige Rauheit oder unzureichende Entfettung auf der Materialoberfläche oder durch Schwankungen im Beschichtungsverfahren verursacht.
Links: Vertiefung, rechts: Pinhole
(A. Plattierungsschicht, B. Grundmaterial)
Sowohl Vertiefungen als auch Pinholes sind konkave Fehler auf plattierten Oberflächen. Sie werden durch fehlende Abscheidungen verursacht. Bei einer Vertiefung handelt es sich um ein sichtbares (makroskopisches) Loch, das nicht in eine Plattierungsschicht eindringt, während ein Pinhole eine Mikropore ist, die in das Grundmaterial oder eine niedrigere Schicht eindringt. Pinholes können Sekundärausfälle und Fehler wie Blasenbildung und Korrosion von Plattierungsschichten verursachen. Um genau zu bestimmen, ob es sich bei einem Defekt um eine Vertiefung oder ein Pinhole handelt, werden zusätzlich zu den 2D-Aufnahmen die Angaben der Z-Richtung (Schichtdicke und Lochtiefe) benötigt. Diese Methoden bieten eine präzise Technik zur Bestimmung von Schichtdicke und Defekttyp.
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Beispiele für die Prüfung von Beschichtungsfehlern mit dem Digitalmikroskop
Beschichtungen, die neben dekorativen Effekten auch Oberflächenfunktionen bieten, haben einen großen Einfluss auf die Funktionalität, Leistung und Haltbarkeit von Produkten sowie auf die Qualität des Erscheinungsbildes. Mittels moderner Oberflächenanalytik können solche Effekte tiefgehend untersucht werden. Außerdem hat die Beschichtung in den letzten Jahren ein höheres Maß an Funktionalität erreicht und erfordert daher eine weitergehende Fehleranalyse und Zuverlässigkeitsprüfung. Plattierungsschichten sind jedoch dünn und glänzend, weshalb auf solchen Schichten häufig mikroskopische und dreidimensionale Fehler auftreten. Prüfungen mit Messgeräten oder 2D-Aufnahmen bringen verschiedene Probleme mit sich, um eine zuverlässige Beschichtungsqualität zu gewährleisten.
Das hochauflösende Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE verwendet modernste Verfahren, wie beispielsweise hochauflösende Objektive und einen 4K-CMOS-Sensor, und ermöglicht so die genaue Untersuchung, Betrachtung und Analyse von Beschichtungen mittles tiefenscharfen Aufnahmen. Die Modellreihe VHX unterstützt auch die 2D-Schichtdickenmessung und die 3D-Form- und Profilmessung selbst auf stark vergrößerten Aufnahmen, sodass die Qualitätskontrolle und -sicherung bei der Prüfung von Beschichtungsfehlern einfach und schnell mit einem einzigen Verfahren durchgeführt werden können. In diesem Abschnitt werden Anwendungsbeispiele der Modellreihe VHX zur Prüfung von Beschichtungsfehlern vorgestellt.
Verfärbung und Korrosion bei Plattierungen
Betrachtung und Messung der Verfärbung und Korrosion der Beschichtung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Plattierter Stecker (200x)
Plattierter Stecker (1500x)
3D-Form- und Profilmessung (1500x)
Pinholes in Plattierungsschichten
3D-Form- und Profilmessung in vergrößerter Aufnahme mithilfe der Höhendaten des Pinhole
Messung eines Pinhole auf einer Plattierungsschicht mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Ablösen der Beschichtung
Prüfung mikroskopischer Ablösungen von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Hochauflösende Betrachtung und Messung mit hoher Vergrößerung
Betrachtung mit hoher Vergrößerung von Ablösungen der Beschichtung auf einem Endoskopteil
Risse in der Beschichtung
HDR-Bildaufnahme von Rissen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Ohne HDR und Tiefenzusammensetzung
Die HDR-Bildaufnahme und die Tiefenzusammensetzung ermöglichen tiefenscharfe Bilderfassung mit hoher Farbabstufung und hohem Kontrast.
Mit HDR und Tiefenzusammensetzung
Analyse von rauen Oberflächen (Anhaftung von Fremdpartikeln)
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und 2D-Messung von Fremdpartikeln im Submikrometerbereich, die eine raue Oberfläche hervorrufen
Analyse von rauen Oberflächen (Anhaftung von Fremdpartikeln) mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Dickenmessung von Beschichtungen (in Harz eingebettete Probe)
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und Schichtdickenmessung im Submikrometerbereich der Querschnittsfläche einer in Harz eingebetteten Beschichtung
Dickenmessung von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Hierbei spielen auch Methoden zur Untersuchung der Schichtzusammensetzung eine bedeutende Rolle.
Beispiele für Problemlösungen bei der Prüfung von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop von KEYENCE
Die vergrößerte Betrachtung, Untersuchung und Fehleranalyse auf plattierten Oberflächen ist mittels moderner Verfahren schwierig und mit vielen Herausforderungen verbunden.
In diesem Abschnitt werden Beispiele für Problemlösungen bei der Prüfung von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE vorgestellt.
Klare Bilderfassung von Beschichtungen auch bei hoher Vergrößerung
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Das hochauflösende Objektiv und der 4K-CMOS-Sensor sorgen für eine hohe Tiefenschärfe selbst bei Betrachtungen mit hoher Vergrößerung. So ist stets eine klare Betrachtung möglich, die nicht durch Unebenheiten auf plattierten Oberflächen beeinträchtigt wird.
Vergoldete Oberfläche (1000x)
Betrachtung einer plattierten Oberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Tiefenscharfe Bilderfassung und einfacher Zoom
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Mit der Tiefenzusammensetzung lassen sich selbst Objekte mit unebenen Oberflächen tiefenscharf betrachten. Dies reduziert den für die Fokussierung benötigten Zeitaufwand und ermöglicht die Betrachtung des gesamten Objekts, was eine effektivere Analyse und Beurteilung zur Folge hat.
Betrachtung der Beschichtung mithilfe der Tiefenzusammensetzung des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX
Ohne Tiefenzusammensetzung
Mit Tiefenzusammensetzung
A. Hochauflösendes Objektiv
B. Motorisierter Revolver
Die hochauflösenden Objektive und der motorisierte Revolver der Modellreihe VHX ermöglichen eine nahtlose Zoomfunktion, die automatisch die Vergrößerung zwischen 5x und 6000x ohne Objektivwechsel ändert.
Dank der Fokussierung mit einem Objektiv, das automatisch entsprechend der Vergrößerung gewechselt wird, ist ein schnelles Zoomen möglich. Eine effiziente Datenverwaltung ist ebenfalls möglich, da die Objektiv- und Vergrößerungsinformationen mit dem aufgenommenen Bild gespeichert werden.
3D-Form- und Profilmessung bei vergrößerter Betrachtung
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Dank der verschiedenen Auswahlmenüs sind 3D-Form- und Profilmessungen problemlos möglich.
Mit der 3D-Form- und Profilmessung können Objekte quantitativ untersucht werden, um festzustellen, ob es sich bei einem Defekt um einen Fremdkörper, eine Delle, eine Vertiefung oder ein Pinhole handelt. Mit nur einem System der Modellreihe VHX können sämtliche Mikroskopiefunktionen bis zur 2D/3D-Messung effektiv durchgeführt werden.
3D-Form- und Profilmessung einer rauen Beschichtungsfläche
Betrachtung einer plattierten Oberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Quantitative Beurteilung mit automatischer Flächenmessung
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Mithilfe der automatischen Messfunktion lassen sich auf einfache Weise die Fläche, die Korngröße von Kristallen und die Kornanzahl in einem bestimmten Bereich messen. Darüber hinaus können Messergebnisse binär verarbeitet, in einer Liste und einem Histogramm angezeigt und als Bericht ausgegeben werden, was mit einfacher, intuitiver Bedienung und mit nur einem System möglich ist.
Messung der Korrosionsmenge auf der Beschichtung (150x)
Automatische Flächenmessung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Kristalle (100x)
Binärverarbeitung (Histogramm der Messergebnisse)
Binärverarbeitung (Liste der Messergebnisse)
Optimale Beurteilung der plattierten Oberfläche durch Beleuchtungseinstellungen
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Das Multi-Lighting ermöglicht dem Anwender die nachträgliche Änderung der Beleuchtungseinstellungen in der Aufnahme und bietet eine effektive Analyse und Beurteilung von plattierten Oberflächen, die je nach Beleuchtung unterschiedlich ausfallen.
Darüber hinaus können Aufnahmen, die mit unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen aufgenommen wurden, nebeneinander angezeigt werden – eine Funktion, die dem Anwender eine lückenlose Analyse und Bewertung mit umfassender Beurteilung ermöglicht.
A. Koaxialbeleuchtung B. Ringbeleuchtung C. Teilkoaxialbeleuchtung D. Mix-Beleuchtung
Vergleich des Erscheinungsbildes unter verschiedenen Beleuchtungseinstellungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Verbesserte und optimierte Prüfung und Beurteilung der Beschichtung mit nur einem System
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE lassen sich die Betrachtung, Untersuchung, Analyse und quantitative Beurteilung von Beschichtungsfehlern, mit hochauflösenden Aufnahmen erheblich vereinfachen. Außerdem lassen sich damit bisher nicht durchführbare 2D/3D-Messungen und eine lückenlose Berichterstellung mit nur einem System durchführen.
Die Modellreihe VHX verfügt zusätzlich zu den hier vorgestellten Funktionen über eine Vielzahl weiterer Funktionen.
Für weitere Informationen zur Modellreihe VHX klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen. Für Anfragen klicken Sie bitte auf die entsprechende Schaltfläche, um KEYENCE zu kontaktieren.
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