Österreichisches Forschungsinstitut für Chemie und Technik

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Rolf Weber
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1 Österreichisches Forschungsinstitut für Chemie und Technik Hält mein Beschichtungssystem? Moderne Methoden der Beständigkeitsprüfung. Dr. Volker Uhl, Dr. Peter Liepert

2 Moderne Beschichtungen müssen viel leisten! Scotty: alle Energie auf die Schilde

3 Untersuchungen an Oberflächen Charakterisierung von Oberflächen & Substraten (Schwerpunkt: organische Oberflächen) Zerstörende und zerstörungsfreie Materialanalytik chem./ physikal./ therm./ mechan. (Kombinations-)Prüfungen Wechselwirkungen an Grenzflächen (Adhäsion / Migrationsverhalten / chemische Beständigkeit) Barriereeigenschaften / Permeabilität (Wasserdampf- & Gasdurchlässigkeit, Flüssigpermeation) Umweltsimulation, Langzeitverhalten, Abschätzung der Nutzungsdauer

4 Konventionelle Beschichtungsprüfungen Übliche Bewertungsverfahren Beispiele: Ritzhärte Buchholzhärte Rauheit Farbe / Glanz Instrumentelle Analytik TGA DSC GC / MS REM / EDX FTIR Gitterschnitt (Haftung) Haftzugfestigkeit (Adhäsion/Kohäsion)

5 Korrosionsprüfung / Bewitterung Künstliche Bewitterung Freibewitterung Korrosionsprüfung (Salzsprühnebel-Test)

6 Infrarot Spektroskopie / Mikroskopie Mobiles System (ATR-Modus): Stationäres System: FTIR-Spektrometer gekoppelt an optisches Mikroskop

Oxidationsstabilität: Direkte Messung von Oxidationsprozessen

7 Daten zur Oxidationsstabilität Messung der Chemilumineszenz CL System von ACL Instruments Information zur Oxidationsstabilität: Direkte Messung von Oxidationsprozessen mit höchster Empfindlichkeit Geringe Probenmenge Messung in kontrollierter Atmosphäre

8 Messung der Ionenpermeabilität Bei 2K-Epoxy-Beschichtungen auf metallischem Substrat: Korrelation zwischen Ionenpermeabilitätsmessung und konventioneller Korrosionsprüfung. Apparatur zur Messung der Ionenpermeabilität an Beschichtungsfilmen Spezifischer Widerstand R sp von zwei Beschichtungsfilmen aus 2K EP

9 Ultraschallmikroskopie Zerstörungsfreie Defekt- und Alterungsprüfung: fortschreitende Kavitätsbildung unter einer 2K-EP-Lackschicht an einem Fügeteil (0,8 mm Stahlblech) in der beschleunigten Alterung. Salzsprühtest nach 0, 100, 250 und 500 Stunden. Abgebildete Fläche: 2 x 2 mm.

Ultraschallmikroskopie Visualisieren von verborgenen Defekten

Beschichtung: Initial und nach 400 h Belastung nach ÖNORM EN ISO

Die Anzahl der Kavitäten in der Oberfläche im Ausgangszustand

400h 0h Abreißwert [MPa] 0 5 10 15 0h 400h Schäden in der

10 Ultraschallmikroskopie Visualisieren von verborgenen Defekten Vergleich der Abreißwerte (EN ISO 4624) bei einer 2K EP Beschichtung: Initial und nach 400 h Belastung nach ÖNORM EN ISO 9227 (NSS). Die Anzahl der Kavitäten in der Oberfläche im Ausgangszustand korreliert mit einer Verringerung der Abreißfestigkeit. 400h 0h Abreißwert [MPa] h 400h Schäden in der Polyesterlackschicht eines metallischen Gußteils: links: Schallbild der Oberfläche rechts: Schallbild unter der ca. 20 µm Lackschicht auf der Gußoberfläche

11 Ultraschallmikroskopie Visualisieren von verborgenen Defekten 20 mm Oberfläche 25µm unter Oberfl. 50µm unter Oberfl.

Ultraschallmikroskopie (USM) Visualisieren von

Grenzschicht Beschichtung/Metall Lichtbild 20

12 Ultraschallmikroskopie (USM) Visualisieren von verborgenen Defekten Opake Beschichtung auf Metallsubstrat: Künstliche Alterung in Meeresatmosphäre Blasenbildung; Korrosion in Grenzschicht Beschichtung/Metall Lichtbild 20 mm USM: Oberfläche 20 mm USM: Grenzschicht Folie/Metall 20 mm

Korrosion in Grenzschicht Beschichtung/Metall Vorteile der Thermografie:

13 Aktive Thermografie Visualisieren von verborgenen Defekten Opake Beschichtung auf Metallsubstrat: Künstliche Alterung in Meeresatmosphäre, Blasenbildung; Korrosion in Grenzschicht Beschichtung/Metall Vorteile der Thermografie: Bildaufnahme auf Distanz Bildaufnahme dauert nur wenige Sekunden Lichtbild Thermografie

rückwärtige Beschichtung eines Photovoltaikmoduls nach

14 Aktive Thermografie Visualisieren von verborgenen Defekten Detektion des Haftverhaltens / Haftversagens Beispiel: rückwärtige Beschichtung eines Photovoltaikmoduls nach Schadgaslagerung links: visuelles Bild rechts: Phasenauswertung der Impulsthermografie

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: volker.uhl@ofi.at Moderne Methoden der Beständigkeitsprüfung peter.

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Moderne Methoden der Beständigkeitsprüfung sind zerstörungsfrei oder minimal invasiv zeigen verborgene Defekte sind sensitiv sind hoch informativ!

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