Messmittel: MetaScope 3

Schichtdickenmessgerät zur Messung von galvanischen Beschichtungen

Das neue MetaScope 3

Vollständig überarbeitete Software

Im Gegensatz zum Vorgängermodell arbeitet das MetaScope 3 mit variablen Durchmessern und Längen der einzelnen Proben, welche vor jeder Messung einzeln eingegeben werden müssen. Um eine konstante Stromdichte zu garantieren gleicht dann die Software die Schwankungen durch eine Anpassung der Stromstärke von bis zu ±10 % der Nennstromstärke von 0,5 Ampere an. Zusätzlich wird die effektive Ablösezeit durch zwei Algorithmen präzise erfasst. Dadurch konnte die Messgenauigkeit erheblich verbessert werden. Die Messwerte können zusammen mit Zusatzinformationen wie Kunde, Auftrag, Bezeichnung, Datum etc. im Gerät gespeichert und zur weiteren Verarbeitung auf einen USB-Stick übertragen werden.

Vollständig überarbeitete Hardware

Das Messgerät erhielt ein neues Gehäuse aus gebürstetem Edelstahl. Die Bedienung wurde deutlich vereinfacht durch den Einsatz eines farbigen 5.7“ TFT-Touch-Display. Der Magnetrührer wurde basierend auf langjährigen Erfahrungen deutlich verändert. Er hat jetzt einen PVC-Standfuß in schwarz mit einem Starttaster auf der Vorderseite des Standfußes, und die Geschwindigkeit des Rührstäbchens ist in 7 Stufen programmierbar. Die Bechermulde ist geeignet für ein Becherglas mit einem Durchmesser von 107 mm.

Vorteile

  • Höhere Genauigkeit bei der exakten Bestimmung der Schichtdicke
  • Sicherstellung der Qualität
  • Steigerung der Qualität
  • Prozesssicherheit
  • Einsparung von Material bei der Fertigung
  • Kostenersparnis durch die Einsparung von Material bei der Fertigung

Galvanische Beschichtung - warum?

Verbesserung der HF (Hochfrequenz) Eigenschaften durch das Aufbringen hochleitfähiger Schichten, meist Silber

Mit steigender Frequenz findet eine Stromverdrängung im Leiter hin zu den Randschichten statt (Skin-Effekt). In der Regel werden daher für HF-Anwendungen hoch versilberte Drähte eingesetzt. Wichtig ist hier eine möglichst gleichmäßige Schichtstärke ohne jegliche Störstellen, welche den Widerstand durch Querschnittsveränderungen negativ beeinflussen können.

Schutz vor Oxidation, meist durch Zinn und Nickel

Viele leitende Materialien bilden unter normaler Atmosphäre Oxidschichten aus, welche die Weiterverarbeitung beeinträchtigen, besonders bei höheren Temperaturen wie bei der Extrusion.

Bessere Lötfähigkeit durch die Beschichtung mit Silber oder Zinn

Vor allem bei automatisierten Verfahren gewährleisten diese Materialien eine gute Kontaktierung. Die Vermeidung von Kontaktkorrosion oder einer Bildung von Lokalelementen erhöht zusätzlich die Dauerfestigkeit bei Crimpverbindungen.

Schichtdickenmessung - warum?

Qualitätssicherung

In Normen und Spezifikationen sind meist Mindest-Schichtdicken vorgeschrieben. Diese sind bei Kunden oft als Abnahmekriterien definiert und müssen daher exakt nachgewiesen werden.

Vermeidung von übermäßigen Schichtdicken

Durch eine zielgenaue Einstellung der Schichtdicken ist eine deutliche Optimierung der Prozesskosten möglich, besonders beim Einsatz von Edelmetallen.

Das Coulometrische Prinzip

Coulometrisches Ablöseverfahren nach DIN EN ISO 2177

DIN EN ISO 2177 beschreibt für coulometrische (elektrochemische) Messungen den genauen Arbeitsablauf und die Einsatzmaterialien für verschiedene Metall-Kombinationen, wie z.B. Kupfer verzinnt, vernickelt oder versilbert. Die Coulometrie ist eine Methode zur Berechnung der genauen Menge des abgelösten Beschichtungsmetalls unter Zuhilfenahme der geflossenen elektrischen Ladung. Das Verfahren kann im Prinzip als Umkehrung des galvanischen Prozesses betrachtet werden.

Mess-Systematik

Eine Probe wird in ein entsprechendes Elektrolyt eingetaucht und über einen Stromkreis mit einem Messgerät verbunden. Sobald Strom fließt, löst sich die Metallbeschichtung vom Basismaterial ab.

Für die Messung wird die Ladungsmenge Q (Qoulomb) benötigt. Diese Ladungsanzahl wird über die Messzeit t bestimmt mit dem physikalischen Zusammenhang
Q = I * t
(Q = Ladung [C]; I = Strom [A]; t = Zeit [s])
Für eine sichere Messung bedarf es also einer konstanten Stromregelung und einer genauen Zeitmessung.

Die Zeitmessung ergibt im Beispiel eine für Silber charakteristische Ablösekurve (siehe Abbildung). Der leichte anfängliche Anstieg endet bei vollständiger Ablösung von Silber abrupt. Dieser Unterschied der Steigung, der durch die Widerstandänderung im Stromkreis entsteht wird erfasst, um die Messzeit t bestimmen zu können.

Mess-Systematik MetaScope 3
Charakteristischer Spannungssprung

Bestandteile des MetaScope 3

MetaScope 3
  1. Stromanschlussklemmen
  2. Probenklemmung
  3. Probe
  4. Elektrolytbehältnis aus Glas
  5. Kupferkathode
  6. Messgerät mit Software

 

Beschreibung MetaScope 3

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