Analyse von Lack, Lackfehlern und Beschichtungen
Schichtaufbau, Haftungsprobleme, Benetzungsstörungen, Fehlstellen

Beschichtungen (Coatings) wie Lacke (Nasslacke und Pulverlacke) haben eine besondere Bedeutung für das ästhetische Erscheinungsbild von Produkten. Zudem dienen sie in vielen Fällen auch als Schutzschicht vor Korrosion, mechanischen (z.B. Steinschlag) oder chemischen Einflüssen (Salz, Wasser, UV-Strahlung). Zu diesem Zweck kommen zumeist mehrschichtige Lackaufbauten zum Einsatz. Im Bereich Automobil sind beispielsweise oft Schichtaufbauten aus kathodischer Tauchlackierung (KTL), Füller, Basislack und Klarlack zu finden. Besondere Vorbehandlungen wie eine Verzinkung, Phosphatierung oder auch Chromatierung können die Korrosionseigenschaften wie auch die Lackhaftung weiter verbessern. Daraus ergeben sich immer wieder auch Fragestellungen bei denen oberflächenanalytische Verfahren eingesetzt werden:

A) Fragestellungen zur Lack-Produktanalyse

  • Analyse der Zusammensetzung von Lackschichten und Lackkomponenten.
  • Analyse des Schichtaufbaus von Beschichtungen und Lacksystemen (Fragen zur Schichtdicke, Schichtabfolge oder Schichtzusammensetzung).
  • Untersuchung der Verteilung von Füllstoffen, Effektpigmenten oder Mattierungsmitteln im Lack.

B) Fragestellungen zur Lack-Schadensanalyse

  • Ermitteln der Ursache von Haftungsproblemen (Lackablösung oder schlechte Lack Haftung).
  • Analyse von Benetzungsproblemen wie Lack-Kraterbildung.
  • Untersuchung der Zusammensetzung von Einschlüssen.
  • Analyse möglicher Ursachen von Verfärbungen.

Beschichtungsfehler: Haftungsversagen, Einschlüsse und Stippen

Die Herausforderungen an die Produktionsprozesse für das Vorbehandeln und Lackieren sind, nicht zuletzt durch wasserbasierte Lacksysteme, dabei hoch. Unterschiedliche Substrate wie Stahlblech, Kunststoffe, Polymere, Glas oder auch Holz erfordern angepasste Lacksysteme und Vorbehandlungen der Materialoberflächen. Bei diesen Prozessen kommt es jedoch trotz allem immer wieder auch zu Problemen. Die teilweise komplexen Schichtsysteme zeigen dann Lackierfehler wie Einschlüsse, Lunker, Blasen, Stippen oder Kocher (Bildung von Gasblasen). Fehlerhafte Vorbehandlungen oder Kontaminationen können darüber hinaus zu Benetzungsstörungen wie Lackkrater, Verlaufsstörungen oder sogar einem vollständigen Haftungsversagen führen.

Lackkrater in einer Beschichtung

Fehleranalyse von Lack-Kratern und anderen Defekten

Ein Rückschluss auf die Ursache des Beschichtungsfehlers ist dem geübten Betrachter manchmal bereits durch die Art des Fehlerbildes möglich. Für eine genaue Fehleranalyse sind jedoch meist spezielle Analysen erforderlich, welche bei nanoAnalytics durchgeführt werden können. Wir unterstützen und beraten Sie hierzu gerne. Zu unserem Analytik Angebot im Bereich Beschichtungen (Coatings, Lacke) gehört unter anderem:

  • Fehler-Analyse von Punktdefekten: Lackkrater, Lunker, Einschlüsse, Stippen oder Kocher
  • Fehler Analyse von Haftungsversagen oder Verlaufsstörungen
  • Schichtstrukturaufklärung
  • Materialanalyse und Identifizieren von Lackkomponenten (Bindemittel, Additive, Pigmente, Füllstoffe)
  • Vermessung der Oberflächentopographie (Rauheitsparameter)
  • Untersuchung von Verfärbungen (z.B. Identifikation chemischer Einflüsse)
  • Partikelanalysen
ToF-SIMS Analyse einer Gleitmittelkontamination auf einem Polyamid-Bauteil.

Labor Analysen zur Identifizierung von Fehlerursachen

Je nachdem wie sich das Fehlerbild im Einzelfall genau darstellt werden für die Analyse des Haftungsproblems, Lackkraters oder des Punktdefektes unterschiedliche Analyseverfahren eingesetzt. Dazu gehören neben der klassischen Lichtmikroskopie die Rasterelektronenmikroskopie (REM/EDX), aber auch chemisch sensitive oberflächenalytische Techniken wie die Infrarotspektroskopie/-Mikroskopie (IR/ATR), Photoelektronenspektroskopie (XPS) oder die ToF-SIMS Massenspektrometrie Analyse.

Mikroskopische Techniken wie REM/EDX oder Lichtmikroskopie kommen dabei vor allem zur Analyse des Schichtaufbaus (z.B. am Querschliff) oder zur Untersuchung von Punktdefekten wie beispielsweise Partikeleinschlüssen zum Einsatz. Aber auch zur Analyse von Vorbehandlungsfehlern z.B. bei einer Phosphatierung sind solche Untersuchungen oft hilfreich. Organische Einschlüsse wie Fasern, können oft durch die Kombination aus Infrarotspektroskopie und Mikroskopie) identifiziert werden.

Zink-Phosphatierung - Unregelmäßig ausgeprägt aufgrund einer mangelhaften Vorbehandlung.

Fehlerbilder aufgrund filmischer Kontaminationen

Filmische Kontaminationen die zu einem Benetzungs- oder Haftungsversagen geführt haben werden oft mit dem ToF-SIMS Verfahren untersucht. Hiermit können Kontaminationen analysiert und vor allem auch identifiziert werden. Als Ursache werden oft Rückstände aus dem Produktionsprozess wie Tenside oder Gleitmittel aber auch Additive wie (interne) Gleitmittel gefunden. Auch filmische Verunreinigungen aus anderen Quellen, wie beispielsweise Polysiloxane (PDMS, Silikonöle) oder Schmierfette, können auf diese Weise nachgewiesen und identifiziert werden.

Flächiges Haftungsversagen einer Beschichtung

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