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Der Hall-Effekt und die wichtigsten Einflussfaktoren

Das Magnetverfahren beruht auf der unterschiedlichen Magnetisierbarkeit von der Beschichtung und dem Grundwerkstoff. Es wird meist eingesetzt, um magnetische Schichten wie Nickel auf nicht-magnetischen Metallen oder Kunststoffen zu messen. Umgekehrt können auch unmagnetische Schichten auf Stahl oder Eisen geprĂŒft werden. Besonders fĂŒr dickere galvanische Schichten wie Chrom und Zink ist das Magnetverfahren besser geeignet als die Magnetinduktion.

 

 

Messen mit dem Hall-Sensor

Die Messung mit dem Magnetverfahren basiert auf dem nach Edwin Hall benanntem Effekt. Der Effekt tritt auf, wenn ein stromdurchflossener Leiter sich in einem konstanten Magnetfeld befindet.

Wenn sich Elektronen durch den Leiter bewegen, bewegen sie sich auch durch das statische Magnetfeld. Dadurch wirkt auf sie die Lorentz-Kraft. Die Lorentz-Kraft drĂŒckt die Elektronen senkrecht zum Magnetfeld an den Rand des Leiters. Es kommt zu einer Ladungstrennung. Wie bei einem Kondensator entsteht so eine Spannung – die Hall-Spannung.

Wie kann man damit Schichtdicken messen?

Magnetische Stoffe, wie zum Beispiel eine Nickelbeschichtung, verstĂ€rken das statische Magnetfeld. Dadurch steigt auch die Hall-Spannung. Die Spannung wird gemessen und mittels einer Sondenkennlinie – dem funktionalen Zusammenhang zwischen Messsignal und Schichtdicke – im MessgerĂ€t in einen Schichtdickenwert umgewandelt.

 

 

Darauf sollten Sie bei der Messung der Schichtdicke achten

Alle elektro-magnetischen Mess-Verfahren sind vergleichend. Das bedeutet, dass das gemessene Signal mit einer im GerĂ€t gespeicherten Kennlinie verglichen wird. Damit das Ergebnis richtig ist, muss die Kennlinie an die aktuellen Begebenheiten angepasst werden. Das geschieht mit einer Kalibrierung des MessgerĂ€ts fĂŒr die Schichtdickenmessung.

Die richtige Kalibrierung macht’s!

Faktoren, die die Messung stark beeinflussen können, sind: die magnetische PermeabilitĂ€t des Grundwerkstoffs, die Form des PrĂŒfteils und die Rauheit der OberflĂ€che. Außerdem kann der Bediener selbst das Ergebnis beeinflussen. 

 

 

Magnetische PermeabilitÀt

Die magnetische PermeabilitĂ€t gibt an, wie gut sich ein Material einem Magnetfeld anpassen kann. Stoffe wie Eisen oder Nickel haben eine hohe PermeabilitĂ€t. Sie werden selbst magnetisiert und verstĂ€rken das magnetische Feld. Da sich die PermeabilitĂ€t zwischen den Metallen und ihren Beschichtungen unterscheidet, mĂŒssen die MessgerĂ€te beim Wechsel der Werkstoffe neu kalibriert werden, um die Schichtdicke fehlerfrei zu messen.

Anwendung auf gekrĂŒmmten OberflĂ€chen

In der Praxis treten die meisten Messfehler aufgrund der Form des PrĂŒfteils auf. Bei gekrĂŒmmten OberflĂ€chen verĂ€ndert sich der Anteil des Magnetfeldes, der durch die Luft geht. Wenn ein MessgerĂ€t z.B. auf einem flachen Blech kalibriert wurde, wĂŒrde eine Messung auf einer konkaven OberflĂ€che zu erniedrigten – auf einer konvexen zu erhöhten Ergebnissen fĂŒhren. Die Fehler, die so entstehen, können ein Vielfaches des eigentlichen Wertes der tatsĂ€chlichen Schichtdicke betragen! 

Anwendung bei kleinen, flachen Teilen

Ein Ă€hnlicher Effekt kann auftreten, wenn das PrĂŒfteil klein oder sehr dĂŒnn ist. Auch in diesem Fall greift das Magnetfeld ĂŒber das PrĂŒfteil hinaus und verlĂ€uft zum Teil in der Luft, was die Messergebnisse systematisch verfĂ€lscht. Um diese Fehler zu vermeiden, sollten Sie möglichst immer auf einem unbeschichteten Teil kalibrieren, das Ihrem Endprodukt entspricht. Dadurch liefert Ihr SchichtdickenmessgerĂ€t schnell zuverlĂ€ssige Daten zur Dicke der Beschichtung. 

Schichtdickenmessung bei rauen OberflÀchen

Bei rauen OberflĂ€chen kann das Ergebnis der Schichtdickenmessung verfĂ€lscht werden, je nachdem, ob der Sondenpol im Tal oder auf einer Spitze des Rauheitsprofils aufgesetzt wird. Bei solchen Messungen streuen die Ergebnisse stark und es empfiehlt sich, mehrere Wiederholungsmessungen zu machen, um einen stabilen Mittelwert bilden zu können. Generell ist die Schichtdickenmessung bei rauen OberflĂ€chen nur sinnvoll, wenn die Schichtdicke mindestens doppelt so hoch ist wie die Rauheitsspitzen. Nur so lĂ€sst sich die Schichtdicke fehlerfrei messen.  

Bedienung des SchichtdickenmessgerÀts

Nicht zuletzt spielt es bei der Bestimmung der Schichtdicke auch eine große Rolle, wie das SchichtdickenmessgerĂ€t bedient wird. Achten Sie stets darauf, dass die Sonde gerade und ohne Druck auf die Beschichtung aufgesetzt wird. FĂŒr eine bessere Genauigkeit kann auch ein Stativ verwendet werden, mit dem die Sonde automatisch auf das PrĂŒfteil abgesenkt wird.

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