クーロメトリ法

クーロメトリーによる膜厚測定。

クーロメトリ法は、膜厚を測定するための最も簡単で古くからある方法の1つであり、電気化学的分析方法の1つです。クーロメトリ法は、ファラデーの法則を使用して膜厚を測定します。この方法は、どんな基材にも適した多くの金属コーティングに適用可能です。特に多層システムにおいて、クーロメトリ法はX線蛍光法に対するコストパフォーマンスの高い代替手段を提供することがよくあります。

クーロメトリ法の測定原理。

クーロメトリ法は、めっきプロセスの逆の方法です。クーロメトリによる膜厚測定では、金属層が一定の電流によって溶解されます。

測定は、電解質で満たされた測定セルを使用して行われます。この小型の浴槽は、開口部に定義された面積を持ち、コーティングの上に置かれます。電解質と直流電流の作用により、コーティングから金属原子が陽イオンとして溶液に入り、測定セルのカソードへと移動します。

コーティング全体が剥がれ、電解質が下地(基材または別の層)に達すると、電気抵抗が増加し、それに伴って測定可能な電圧ジャンプが発生します。これにより、測定が自動的に終了します。

溶解プロセスにかかった時間から、ファラデーの法則を使用して膜厚を計算することができます。

STEP試験 – 膜厚と電位差の同時測定

自動車工学において、多重ニッケル皮膜の採用が見受けられます。これらのコーティングシステムは、腐食保護と共に高い光沢を帯びた装飾皮膜として理想的です。

ステップ試験は、そのようなニッケル多層膜の個々の層を測定できる方式です;ASTM B764およびDIN EN 16866の規格に準拠しています。

従来のクーロメトリ法とは対照的に、それはさらなる銀のリファレンス用電極を使用して電位カーブを記録します。そして、それは個々のニッケル皮膜の電位差を見つけます。さらに、測定器は電位差を続けて計測していくため、一度の測定で多層膜を測定することができます。

このプロセスはどこで使用されますか?

  • 異なる基材へのメタリックコーティング(アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀
  • 電気めっきコーティング
  • 鉄またはプラスチック基板(ABS)上のCr/Ni/Cuなどの多層システム
  • ステップテストによる複数のニッケルコーティング(ポーラス/ブライト/セミブライト

測定に影響を与える要因は何ですか?

すべての方法と同様に、クーロメトリ法にも測定に影響を与える要因があります。

  • 電解液の組成

      一方で、電解質の組成は基材と溶解されるコーティングに適合しなければなりません。次に、非常に厚いコーティングや繰り返し測定を行う場合、電解質が消費されることがあります。

  • 測定点

      誤差を最小限に抑えるためには、測定点の汚染を避けるべきです。測定前に軽くエッチングを行い、酸化皮膜を取り除くのが良いアイデアです。もし測定点が試料の端に近すぎる場合、端部効果が結果を歪める可能性があります。測定後は、層がきれいに剥がれているかどうかも常に確認する必要があります。

      測定点は漏れがないかも確認するべきです。もし測定点が平らでない場合や、測定セルが曲がりや曲線に近い場所で使用されている場合、電解質が漏れる可能性があります(少量でも漏れることがあります)。これにより、分解能領域が広がり、結果が誤ってしまう可能性があります。。

      リングシールの摩耗による測定点の変化、接触圧力の変化、その他の影響が測定誤差を引き起こす可能性があります。

ここで適用される基準は何ですか?

DIN EN ISO 2177に準拠したクーロメトリ法