DIN 50933-2015 Measurement of coating thicknesses - Measurement of the thickness of coatings by difference measurement using a stylus instrument《涂层厚度的测量 采用触针式仪器的差值测量对涂层厚度的测量》.pdf

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1、August 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN-Normenausschuss Beschichtungsstoffe und Beschichtungen (NAB)Preisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berl

2、in, gestattet.ICS 17.040.20!%CZ“2325594www.din.deDDIN 50933Messung von Schichtdicken Messung der Dicke von Schichten durch Differenzmessung mit einemTasterMeasurement of coating thicknesses Measurement of the thickness of coatings by difference measurement using a stylusinstrumentMesurage de lpaisse

3、ur Mesurage de lpaisseur des revtements par essai diffrentiel avec un instrument depalpage contact mcaniqueAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 50933:1987-08www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN 50933:2015-08 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Nor

4、mative Verweisungen 4 3 Begriffe .4 4 Kurzbeschreibung .4 5 Gerte 4 6 Ablseverfahren.5 7 Faktoren, die die Messunsicherheit beeinflussen 5 7.1 Oberflchenrauheit 5 7.2 Oberflchenreinheit .6 7.3 Verformbarkeit der Schicht und des Grundwerkstoffs 6 7.4 Einspannen der Probe .6 8 Durchfhrung .6 8.1 Messe

5、n der Schichtdicke 6 8.2 Ablsen der Schicht 6 8.2.1 Chemisches Ablsen 6 8.2.2 Elektrolytisches Ablsen 7 8.2.3 Ablsen organischer Schichten .7 8.2.4 Mechanisches Ablsen .7 8.2.5 Thermisches Ablsen .7 9 Kalibrierung 7 10 Messunsicherheit.7 11 Prfbericht 7 Anhang A (informativ) Ablsemittel 8 A.1 Chemis

6、ches Ablsen 8 A.1.1 Ablsen von Cadmium und Zink auf Stahl .8 A.1.2 Ablsen von Zinn auf Stahl 8 A.2 Elektrolytisches Ablsen 8 A.2.1 Lsungen zum elektrolytischen Ablsen 8 A.2.2 Ablsen von Cadmium, Kupfer, Nickel, Kupfer-Nickel und Zink auf Stahl8 A.2.3 Ablsen von Zinn auf Stahl 8 A.2.4 Ablsen von Zink

7、 auf Stahl .9 A.2.5 Ablsen von Zink, Zinn, Nickel, Kupfer, Cadmium auf Stahl 9 A.2.6 Ablsen von Nickel auf Kupfer, Messing und Bronze .9 Literaturhinweise . 10 DIN 50933:2015-08 3 Vorwort Die Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-01-61 AA Mess- und Prfverfahren fr metallische und andere anorganisch

8、e berzge“ des DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderun

9、gen Gegenber DIN 50933:1987-08 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Normative Verweisungen aktualisiert; b) weitere Ablseverfahren aufgenommen; c) Zusammenstellung von Ablsemitteln im informativen Anhang A; d) umfassendere Darstellung der Faktoren, welche die Messunsicherheit beeinflussen; e) N

10、orm redaktionell berarbeitet; f) Literaturhinweise berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 50933: 1975-03, 1987-08 DIN 50933:2015-08 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt fest, wie die Dicke von Schichten auf Grundwerkstoffen auf einer Referenzflche mit einem Taster gemessen wird. Das Verfahren nach dieser

11、 Norm kann bei allen Werkstoffkombinationen angewendet werden, bei denen die Beschichtung vom Grundwerkstoff entfernt werden kann, ohne dass der Grundwerkstoff beschdigt oder in seinen Maen verndert wird. Im Allgemeinen erlaubt das Verfahren die Bestimmung von Schichtdicken ab 3 m bis zu mehreren Mi

12、llimetern. Bei Schichtsystemen kann die Dicke der Einzelschicht nur gemessen werden, wenn es mglich ist, die Einzelschicht abzulsen, ohne dass die darunter liegende Schicht beschdigt oder in ihren Maen verndert wird. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise

13、oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN ISO 2064, Metallisch

14、e und andere anorganische Schichten Definitionen und Festlegungen, die die Messung der Schichtdicke betreffen DIN EN ISO 2177, Metallische berzge Schichtdickenmessung Coulometrisches Verfahren durch anodisches Ablsen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 20

15、64. 4 Kurzbeschreibung Mit einem Taster wird an einer Messstelle die Hhe der fest eingespannten Probe vor und nach dem Ablsen der Schicht vom Grundwerkstoff gemessen. Die Hhendifferenz ist gleich der Schichtdicke. 5 Gerte 5.1 Messtisch, wird in formsteifer Ausfhrung aus einem gegen das Ablsemittel b

16、estndigen Werkstoff gefertigt. 5.2 Vorrichtung zum Festspannen der Probe, besteht aus einem gegen das Ablsemittel bestndigen Werkstoff. Die Probe darf zum Entschichten ausgespannt werden, wenn gewhrleistet wird, dass nach dem Einspannen die gleiche Messstelle vorliegt. Werden die berzge anodisch abg

17、elst, so sind geeignete Kontakte fr den Anschluss einer Gleichspannungsquelle vorzusehen. 5.3 Sule, zur Aufnahme des Einspannschaftes des Tasters. Die konstruktive Auslegung von Messtisch und Sule ist so vorzunehmen, dass der Taster reproduzierbar positioniert werden kann. Damit wird gewhrleistet, d

18、ass die Probe vor und nach der Entschichtung an der gleichen Messstelle gemessen wird. 5.4 Taster, alle Messgerte mit mechanischer Antastung drfen benutzt werden, deren Messwertbertragung mechanisch (z. B. Feinzeiger nach DIN 879-1), optisch oder elektrisch (z. B. nach DIN 32876-1, DIN 32876-2) gesc

19、hieht und die den nachstehenden Anforderungen an den Hub des Messbolzens, an die Messflche des Messeinsatzes und die Messkraft gengen. Der Hub des Messbolzens muss so gro sein, dass ein ausreichender Abstand zwischen Messeinsatz und Probe fr das Entfernen der Schicht gebildet werden kann. Alternativ

20、 besteht die Mglichkeit, den Taster oder die Grundplatte fr die DIN 50933:2015-08 5 Entschichtung zu entfernen. Voraussetzung ist, dass der Taster beim Messen nach dem Entschichten reproduzierbar auf die erste Messstelle abgesenkt wird. Die Messflche am Messeinsatz ist eine verschleibestndige Kugel

21、oder Kugelkalotte mit einem Radius, der aus messtechnischen Grnden unter Bercksichtigung der beabsichtigten Anwendung so gro wie mglich zu whlen ist. Bei metallischen oder keramischen Schichten wird empfohlen, mit einem Radius von mindestens 1,5 mm und einer maximalen Messkraft von 1,5 N zu arbeiten

22、. Bei organischen Beschichtungen wird ein Radius von mindestens 30 mm bei einer Messkraft zwischen 0,1 N und 0,5 N empfohlen. Werden kleinere Radien oder hhere Messkrfte eingesetzt, ist sicherzustellen, dass der Messeinsatz die Schicht nicht plastisch verformt. Neben Radius und Messkraft ist die Ein

23、wirkzeit des Tasters zu bercksichtigen. Die Wahl des Tasters richtet sich nach der angestrebten Messunsicherheit. Werden Schichten chemisch oder elektrolytisch abgelst, so sind Manahmen zu ergreifen, dass das Messmittel nicht angegriffen wird. 5.5 Vorrichtung fr das elektrolytische Ablsen. Ein Beisp

24、iel (Strahlrohr) wird in Bild 1 dargestellt. Eine weitere Mglichkeit bildet die elektrolytische Zelle, welche zur coulometrischen Messung der Dicke durch anodische Auflsung nach DIN EN ISO 2177 verwendet wird. Legende 1 Elektrolyt 5 Ag-Draht 2 Elastomerschlauch 6 Gewindestift 3 Glaskugel 7 Anschluss

25、kabel 4 Hart-PVC 8 Kathode Bild 1 Ausfhrungsbeispiel eines Strahlrohres fr das elektrolytische Ablsen 6 Ablseverfahren Je nach Art der Schichtwerkstoffe kann das Ablsen chemisch, elektrolytisch, thermisch oder mechanisch (z. B. Mikrostrahlverfahren) erfolgen. In der Praxis bewhrte Ablsemittel sind i

26、n Anhang A angegeben. WICHTIG Es muss sichergestellt werden, dass der Grundwerkstoff nicht verndert wird. 7 Faktoren, die die Messunsicherheit beeinflussen 7.1 Oberflchenrauheit Die Messungen werden durch die Oberflchentopographie von Grundwerkstoff und Schicht beeinflusst. Raue Oberflchen knnen sow

27、ohl systematische als auch zufllige Abweichungen verursachen. Eine Verringerung der zuflligen Abweichungen kann dadurch erreicht werden, dass eine grere Anzahl an Messungen an verschiedenen Messstellen durchgefhrt und daraus der Mittelwert bestimmt wird. DIN 50933:2015-08 6 7.2 Oberflchenreinheit Ve

28、runreinigungen auf der Oberflche sind zu vermeiden oder in geeigneter Weise zu entfernen, da sie das chemische oder elektrolytische Ablsen stren. 7.3 Verformbarkeit der Schicht und des Grundwerkstoffs Die Messkraft ist konstant und so gering zu halten, dass keine den Messwert verflschende Verformung

29、 auftreten kann. Anderenfalls muss eine mgliche elastische oder plastische Verformung bercksichtigt werden. Gegebenenfalls kann eine harte Folie bekannter Dicke als Zwischenlage die plastische Verformung der Schicht oder des Grundwerkstoffes vermeiden. Die Dicke dieser Folie darf die Schichtdicke ni

30、cht berschreiten. Eine mgliche Verformung durch zu schnelles Aufsetzen des Messbolzens muss in jedem Fall vermieden werden. Bei Werkstoffen, die zum Kriechen neigen, ist die Einwirkzeit des Tasters so kurz zu whlen, dass die Kugel bzw. Kugelkalotte nicht in die Schicht bzw. den Grundwerkstoff eindri

31、ngt. 7.4 Einspannen der Probe Die Probe muss so fest eingespannt sein, dass sie weder durch das Aufsetzen des Messbolzens noch durch das Ablsen der Schicht in ihrer Lage verndert wird. Abweichungen der Schichtoberflche von der rechtwinkligen Stellung zum Taster beeinflussen das Messergebnis. Besonde

32、rs bei Messungen an gekrmmten Oberflchen ist darauf zu achten, dass die Messung am hchsten Punkt erfolgt. 8 Durchfhrung 8.1 Messen der Schichtdicke Die Hubachse des Tasters steht senkrecht auf der zu prfenden Schicht. Der Messeinsatz am Messbolzen muss vor und nach dem Ablsen der Schicht auf dieselb

33、e Stelle treffen. Der Messbolzen wird mehrmals vorsichtig auf die Schicht abgesenkt und die jeweilige Anzeige des Tasters abgelesen bzw. registriert. Dann wird der Messbolzen wieder angehoben, damit die Schicht abgelst werden kann. Nach erneutem Absenken des Messbolzens auf die Messstelle der Probe,

34、 an der jetzt der Grundwerkstoff freiliegt, wird aus dem Hhenunterschied vor und nach dem Ablsen der Schicht die Schichtdicke an der Messstelle ermittelt. Das Absenken des Messbolzens und die Bestimmung der Messwerte sind sowohl auf der Schicht als auch auf dem Grundwerkstoff mehrfach zu wiederholen

35、. Dabei darf der Unterschied zwischen dem grten und dem kleinsten registrierten Wert der jeweiligen Lage nicht grer als 2 m sein. Zur Bestimmung der rtlichen Schichtdicke sind mindestens fnf Einzelmessungen innerhalb der Referenzflche auszufhren. 8.2 Ablsen der Schicht 8.2.1 Chemisches Ablsen Zum ch

36、emischen Ablsen metallischer Schichtwerkstoffe werden einige Tropfen des Ablsemittels auf die Messstelle gegeben. Das Ende des Ablsevorgangs ist erreicht, wenn die Wasserstoffentwicklung aufhrt. Entstehen Rckstnde/Belge, so sind diese zu entfernen. Bestehen Zweifel daran, dass der berzug an der Prfs

37、telle vollstndig abgelst worden ist, wird ein weiterer Tropfen Ablsemittel auf die Prfstelle gebracht und beobachtet, ob die Wasserstoffentwicklung wieder einsetzt. DIN 50933:2015-08 7 8.2.2 Elektrolytisches Ablsen Beim elektrolytischen Ablsen metallischer Schichtwerkstoffe bildet die Probe die Anod

38、e. Erfolgt die Ablsung mit einer Anordnung nach Bild 1, wird dabei folgende Vorgehensweise vorgeschlagen. Die Dse des Strahlrohrs wird in 2 mm bis 3 mm Entfernung ber die Messstelle gebracht, ohne dass die Silberelektrode (Kathode) die Probe berhrt. Der Elektrolyt wird auf die Schicht getropft. Der

39、Ablsestrom wird an einem Messgert beobachtet oder registriert. Dabei ist die Zellspannung konstant zu halten. Das Ende des Ablsevorgangs ist erreicht, wenn der Ablsestrom deutlich abfllt. Dabei darf der Elektrodenabstand whrend des Ablsens nicht wesentlich verndert werden. Wenn Schicht- und Grundwer

40、kstoff sich farblich unterscheiden, kann das Ende des Ablsevorganges im Bereich der Messstelle nach Abwischen der Elektrolytreste auch visuell am Farbunterschied erkannt werden. 8.2.3 Ablsen organischer Schichten Zum Ablsen organischer Schichtwerkstoffe wird eine geringe Menge des Lse- oder Abbeizmi

41、ttels auf die Messstelle gegeben. Die erweichte Schicht wird vorsichtig entfernt. Der Vorgang wird wiederholt, bis der Grundwerkstoff an der Messstelle sichtbar ist. 8.2.4 Mechanisches Ablsen Das Bauteil wird solange mechanisch behandelt (Mikrostrahlen, Schaben usw.), bis der Grundwerkstoff frei lie

42、gt, jedoch im Bereich der Messstelle nicht beschdigt ist. 8.2.5 Thermisches Ablsen Durch eine thermische Behandlung (Verdampfen, Verbrennen, Laserablation usw.) wird das Bauteil solange behandelt, bis der Grundwerkstoff frei liegt, jedoch im Bereich der Messstelle nicht beschdigt ist. 9 Kalibrierung

43、 Die Richtigkeit der Messwerte der Lngenmessung wird mit kalibrierten Referenznormalen berprft. Es sind solche Referenznormale zu whlen, die im erwarteten Schichtdickenbereich liegen. 10 Messunsicherheit Prfeinrichtung, Kalibrierung und Arbeitsweise mssen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Mes

44、sunsicherheit hchstens 10 % der Schichtdicke betrgt. Bei Schichtdicken von 20 m ist eine Messunsicherheit von 2 m zu erwarten. Bei geeigneten Kombinationen von Grundwerkstoff und Schichtwerkstoff und bei optimaler Ausfhrung der Messanordnung (insbesondere Wahl des Tasters) knnen kleinere Messunsiche

45、rheiten erreicht werden. 11 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) Verweisung auf diese Norm, d. h. DIN 50933; b) Kennzeichnung der Proben; c) Angaben zum Schicht- und Grundwerkstoff; d) Art des Tasters; e) Aufsetzkraft und Radius des Tasters; f) Ablseverfahren; g)

46、Ablsemittel; h) Prfergebnis; i) Faktoren, die das Ergebnis beeinflusst haben knnten; j) Datum der Durchfhrung. DIN 50933:2015-08 8 Anhang A (informativ) Ablsemittel WARNUNG Die in dieser Norm beschriebenen Materialien, Arbeitsgnge und Prfgerte knnen bei fehlenden Vorsichtsmanahmen gesundheitsschdige

47、nd wirken. Es ist nicht davon auszugehen, dass in dieser Norm alle Sicherheitsprobleme erfasst werden, die bei der Anwendung auftreten knnen. Der Anwender dieser Norm ist dafr verantwortlich, vor Verwendung der Norm geeignete Manahmen zur Sicherheit und zum Schutz der Gesundheit und des Umweltschutz

48、es vorzunehmen sowie zutreffende gesetzliche Vorschriften einzuhalten. A.1 Chemisches Ablsen A.1.1 Ablsen von Cadmium und Zink auf Stahl In 500 ml Salzsure (Dichte 1,19 g/cm3bei 20 C) werden 3,5 g Hexamethylentetramin (C6H12N4) als Inhibitor gelst. Anschlieend wird mit Wasser auf 1 l Lsung aufgefllt

49、. ANMERKUNG Anstelle dieses Inhibitors knnen auch andere organische Inhibitoren verwendet werden, wenn nachgewiesen ist, dass der Grundwerkstoff nicht angegriffen wird (z. B. 1 g/l 2-Propin-1-ol C3H4O). A.1.2 Ablsen von Zinn auf Stahl In 875 ml Salzsure (Dichte 1,19 g/cm3bei 20 C) werden 3,5 g Hexamethylentetramin (C6H