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 von KEYENCE vorgestellt.

Arten und Ursachen von Beschichtungsfehlern und Lösungsansätze bei der Betrachtung und Beurteilung

Arten und Ursachen von Beschichtungsfehlern

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. 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 (Metallteilchen) in die Plattierungsschicht einmischen.

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)
Links: Vertiefung, rechts: Pinhole
(A. Plattierungsschicht, B. Grundmaterial)

Sowohl Vertiefungen als auch Pinholes sind konkave Fehler auf plattierten Oberflächen. Sie werden durch fehlenden 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.

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. 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 Technologien, wie beispielsweise hochauflösende Objektive und einen 4K-CMOS-Sensor und ermöglicht so die genaue Betrachtung und Analyse von Beschichtungen mit tiefenscharfen Aufnahmen.
Die Modellreihe VHX unterstützt auch die 2D-Messung 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 Gerät 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 (200x)
Plattierter Stecker (1500x)
Plattierter Stecker (1500x)
3D-Form- und Profilmessung (1500x)
3D-Form- und Profilmessung (1500x)

Pinholes in Plattierungsschichten

Messung eines Pinhole auf einer Plattierungsschicht mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
3D-Form- und Profilmessung in vergrößerter Aufnahme mithilfe der Höhendaten des Pinhole
3D-Form- und Profilmessung in vergrößerter Aufnahme mithilfe der Höhendaten des Pinhole

Ablösen der Beschichtung

Prüfung mikroskopischer Ablösungen von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und Messung im Submikrometerbereich mit hochauflösenden 4K-Bildern
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und Messung im Submikrometerbereich mit hochauflösenden Aufnahmen
Betrachtung mit hoher Vergrößerung von Ablösungen der Beschichtung auf einem Endoskopteil
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
Normal
Ohne HDR und Tiefenzusammensetzung
Mit HDR und Tiefenzusammensetzung
Mit HDR und Tiefenzusammensetzung
Die HDR-Bildaufnahme und die Tiefenzusammensetzung ermöglichen tiefenscharfe Bilderfassung mit hoher Farbabstufung und hohem Kontrast.

Analyse von rauen Oberflächen (Anhaftung von Fremdpartikeln)

Analyse von rauen Oberflächen (Anhaftung von Fremdpartikeln) mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und 2D-Messung von Fremdpartikeln im Submikrometerbereich, die eine raue Oberfläche hervorrufen
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und 2D-Messung von Fremdpartikeln im Submikrometerbereich, die eine raue Oberfläche hervorrufen

Dickenmessung von Beschichtungen (in Harz eingebettete Probe)

Dickenmessung von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und Schichtdickenmessung im Submikrometerbereich der Querschnittsfläche einer in Harz eingebetteten Beschichtung
Betrachtung mit hoher Vergrößerung und Schichtdickenmessung im Submikrometerbereich der Querschnittsfläche einer in Harz eingebetteten Beschichtung

Beispiele für Problemlösungen bei der Prüfung von Beschichtungen mit dem Digitalmikroskop von KEYENCE

Die vergrößerte Betrachtung, Fehleranalyse und Messung auf plattierten Oberflächen ist schwierig und mit vielen Problemen 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.

Betrachtung einer plattierten Oberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Vergoldete Oberfläche (1000x)
Vergoldete Oberfläche (1000x)

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
Konventionelles Mikroskop
Ohne Tiefenzusammensetzung
Modellreihe VHX – Mit Tiefenzusammensetzung
Modellreihe VHX – Mit Tiefenzusammensetzung

Die hochauflösenden Objektive und der motorisierte Revolver der Modellreihe VHX ermöglichen eine nahtlose Zoomfunktion, die automatisch die Vergrößerung zwischen 20x 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.

A. Hochauflösendes Objektiv B. Motorisierter Revolver
  1. A. Hochauflösendes Objektiv
  2. B. Motorisierter Revolver

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 Gerät der Modellreihe VHX können sämtliche Mikroskopiefunktionen bis zur 2D/3D-Messung effektiv durchgeführt werden.

Betrachtung einer plattierten Oberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
3D-Form- und Profilmessung einer rauen Beschichtungsfläche
3D-Form- und Profilmessung einer rauen Beschichtungsfläche

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 Gerät möglich ist.

Automatische Flächenmessung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Messung der Korrosionsmenge auf der Beschichtung (150x)
Messung der Korrosionsmenge auf der Beschichtung (150x)
Kristalle (100x)
Kristalle (100x)
Binärverarbeitung (Liste und Histogramm der Messergebnisse)
Binärverarbeitung (Liste und Histogramm der Messergebnisse)

Optimale Beurteilung der plattierten Oberfläche durch Beleuchtungseinstellungen

Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX

Das Multi-Lighting ermöglicht dem Anwender die sofortige Aufnahme und Auswahl von Bildern unter verschiedenen Beleuchtungseinstellungen 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.

Vergleich des Erscheinungsbildes unter verschiedenen Beleuchtungseinstellungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
A. Koaxialbeleuchtung B. Ringbeleuchtung C. Teilkoaxialbeleuchtung D. Gemischte Beleuchtung
  1. A. Koaxialbeleuchtung
  2. B. Ringbeleuchtung
  3. C. Teilkoaxialbeleuchtung
  4. D. Gemischte Beleuchtung

Verbesserte und optimierte Prüfung und Beurteilung der Beschichtung mit nur einem Gerät

Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE lassen sich die Betrachtung, Analyse und quantitative Beurteilung von Beschichtungsfehlern, mit hochauflösenden Aufnahmen erheblich vereinfachen. Außerdem lassen sich damit bisher nicht durchführbare 2D/3D-Messungen, binäre Messungen und eine lückenlose Berichterstellung mit nur einem Gerät 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.