Messung von dicken NiP-Schichten auf kleinen Bauteilen im Automobilsektor

In der Automobilindustrie werden für Magnetventile von PKW-Automatikgetrieben sogenannte Anker eingesetzt. Um die Funktionsfähigkeit dieser Magnetventile sicherzustellen, müssen die Anker bis auf wenige µm genau in eine Zylinderform passen (Hüllforderung), um nicht durch Pendelbewegungen zu verkanten oder zu verklemmen. Zur Einhaltung der engen Toleranzvorgaben müssen die Anker sehr gleichmäßig beschichtet werden, was wiederum eine strenge Qualitätsüberwachung erfordert.

Bei der Herstellung von Bauteilen in der Automobilindustrie und im Maschinenbau ist oft die Einhaltung sehr enger Toleranzgrenzen nötig, um später eine einwandfreie Funktion der Bauteile zu gewährleisten. Wegen dieser geforderten hohen Maßhaltigkeit werden immer häufiger stromlos aufgetragene Metallschichten wie z. B. chemisch Nickel verwendet, da diese eine sehr gleichmäßige Beschichtung ermöglichen. Die Schichten bauen sich in der Regel viel homogener – also mit kleineren Schichtdickenschwankungen – auf, als galvanisch aufgetragene Schichten, die an Ecken und Kanten zu überhöhten Schichtdicken neigen.

In diesem Beispiel werden Stahl-Anker für Magnetventile mit einer ca. 60-70 µm dicken NiP-Schicht mit einem Phosphorgehalt von mind. 10 % überzogen und anschließend passgenau geschliffen. Die Dicke der geschliffenen Schicht beträgt ca. 50 µm und muss innerhalb eines Toleranzbereichs von ± 4 µm liegen.

Messobjekt

Schichtdicke

Standard-
abweichung

Anker ungeschliffen

67 µm

Ø 3 µm*

Anker geschliffen

50 µm

Ø 0,3 µm*

Überprüfung der Messgeräte-Streuung durch
Wiederholmessungen an einer Stelle

0,03 µm

Tab 1: Messwerte im Rahmen der Qualitätssicherung.
* je 10 Messungen durchgeführt an unterschiedlichen Messstellen pro Teil

Die Beschichtung selbst ist unmagnetisch und kann zur Wareneingangskontrolle und/oder nach dem Schleifen mit dem DUALSCOPE® FMP100 und der Sonde FGAB1.3 nach dem magnetinduktiven Verfahren vermes­sen werden. Die Sonde wird mit Hilfe eines Stativs V12 BASE aufgesetzt, um eine gleichmäßige Sondenpositionierung ohne Verkippen zu ermöglichen. Dadurch wird der Bedienereinfluss minimiert und es können äußerst wiederholgenaue Messungen erzielt werden. Die Standardabweichung beträgt bei Messung der geschliffenen Schicht durchschnittlich 0,3 µm, wobei die Messgerätestreuung mit 0,03 µm zu vernachlässigen ist. Für die geforderten Toleranzen ist damit die Messmittelfähigkeit sicher erfüllt.

Abb. 1: DUALSCOPE® FMP100

Mit dem DUALSCOPE® FMP100, der Sonde FGAB1.3 und dem Stativ V12 BASE können dicke NiP-Schichten auch auf kleinen Bauteilen präzise und mit einer extrem niedrigen Streuung vermessen werden. Damit lassen sich die Einhaltung äußerst enger Toleranzvorgaben überwachen, Qualitätsvorgaben einhalten und teure Reklamationen vermeiden. Für weitere Informationen steht Ihnen Ihr Ansprechpartner von Fischer gerne zur Verfügung.

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