Messmittel: MetaScope 4

Schichtdickenmessgerät zur Messung von galvanischen Beschichtungen

Das neue MetaScope 4

Nach einer Überarbeitung der Hardware führt das neue MetaScope 4 unsere erfolgreiche MetaScope-Serie nahtlos weiter. Das schwarze Gehäuse hat jetzt ein größeres RPi Farb-Display mit kapazitiver Touch-Funktion. Die Steuerelemente wurden auf das neue Display-Format von 800 x 480 Pixel angepasst, wodurch das Gerät jetzt deutlich leichter bedienbar ist, ähnlich einem Smartphone. Der Anschluss für den Magnetrührer wurde beibehalten, sodass auch vorhandene Rührer an einem neuen Gerät betrieben werden können. Das Bedienkonzept und der LEONI Messalgorithmus bleiben unverändert.

Stärken

  • Hohe Genauigkeit bei der exakten Bestimmung der Schichtdicke
  • Qualitätssteigerung
  • Prozesssicherheit
  • Einsparung von Material bei der Fertigung
  • Günstige Betriebskosten durch die Verwendung handelsüblicher Prozess-Chemikalien

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 4

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

Beschreibung MetaScope 4

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