No.
04 01
BENELUX
10/09
FISCHER NEWSLETTER Coating Thickness
Material Analysis
Microhardness
Material Testing
«editoriaal»
«verjaardag»
Beste lezers,
40 jaar Helmut Fischer AG
Het verheugt ons u een speciale uitgave van onze FISCHERSCOPE-nieuwsbrief aan te kunnen bieden – wij mogen in 2011 het 40-jarig bestaan van onze bedrijven vieren. Daarom spreken wij ook onze hartelijke dank uit aan onze vele klanten die dat mogelijk gemaakt hebben. Vanwege deze actuele aanleiding hebben wij aan deze nieuwsbrief een jubileumsupplement toegevoegd dat gewijd is aan de afgelopen 40 jaar van onze ondernemingen. Tegelijkertijd kunnen wij u ook productinnovaties presenteren; tijdens de internationale QA-beurs Control, die in mei jl. in Stuttgart/ Duitsland heeft plaatsgevonden, zijn de hardheidsmeter Fischerscope Picodentor HM 500 en het nieuwe handmeetapparaat, samen met de nieuwe sonde FN5D om galvanische lagen van diepdrukcilinders te meten, voor het eerst aan het wereldpubliek gepresenteerd.
EDIT SPECIAL
ION
Helmut Fischer AG Zwitserland kan dit jaar zijn 40-jarig bestaan vieren. De expansie in Zwitserland was vanaf het begin een succes, en de medewerkers in Hünenberg willen graag nog meer hoofdstukken aan het succesverhaal toevoegen. De onderneming is in 1971 in het Zwitserse Zug opgericht. FISCHER startte de verkoop van Fischer-producten eerst in Zwitserland, waarnaast geleidelijk ook de markten in Zuid-Europa en Azië werden ontsloten. Zwitserse waarden FISCHER veroverde zich snel een plaats op de Zwitserse markt. Dit is niet bijzonder verbazingwekkend, want de onderneming staat immers voor typische Zwitserse waarden als grootste precisie, compromisloze kwaliteit, professionele advisering, deskundige service, betrouwbaarheid en innovatiegeest. Als bewijs van de hoge kwaliteitsnormen mocht FISCHER in 1995 het certificaat ISO 9000 in ontvangst nemen.
Er is vraag naar meettechniek van topkwaliteit; die maakt het mogelijk om overal efficiënt te produceren, conform hoge kwaliteitseisen. We hebben het toepassingsgebied van onze topapparatuur met röntgenfluorescentie (X-Ray) door integratie van de allernieuwste detectortechnieken aanzienlijk kunnen uitbreiden. In de carrosseriebouw van de automobielsector is het controleren van de laagdikte van de beschermlak met behulp van onze nieuwe holleruimtesonde radicaal vereenvoudigd. In deze nieuwsbrief kunt u daar meer over lezen. Wij wensen u veel plezier bij het lezen van dit 12 pagina’s tellende jubileumnummer, en zien uw vragen, opmerkingen of suggesties graag tegemoet. Met vriendelijke groet, Walter Mittelholzer
Johan Nieuwlands
CEO
General Manager
Helmut Fischer Holding AG
Helmut Fischer
Hightech uit het jaar 1983: Fischerscope X-Ray 1000, het eerste röntgenfluorescentieapparaat van
Helmut Fischer AG
Meettechniek B.V.
Fischer ... en een actueel X-Ray-instrument XDLM 237 uit 2010 / 2011
Organische groei Het succes van FISCHER breidde zich snel uit tot talrijke landen in Europa. Met het succes steeg ook de behoefte aan ruimte. In 1984 volgde de verhuizing naar Hünenberg, van waaruit de onderneming nu nog opereert. In het midden van de jaren tachtig begon de expansie in het Aziatische gebied. De expansiestrategie wordt sindsdien voortgezet, en steeds komen er nieuwe landen bij. De expansie in vogelvlucht Europa, het Midden-Oosten en Afrika 1975 Oprichting van Fischer Frankrijk 1978 Oprichting van Fischer Italië 1980 Oprichting van Fischer Nederland 1984 Oprichting van Fischer Spanje 1985 Partnerschap met Chembo in Denemarken 1991 Partnerschap met MICON in Oostenrijk 2000 Partnerschap met Globus in Israël 2003 Partnerschap met Instech in Zuid-Afrika 2004 Partnerschap met Sogiva Liban in Libanon 2009 Partnerschap met Kontrollmetod in Zweden 2010 Partnerschap met Ultraprecisao in Portugal
Altijd state of the art en een paar ontwikkelingsstappen voorliggen De technische vooruitgang in de afgelopen 40 jaar heeft de perfectie van het meten in hoge mate bevorderd. De apparaten, instrumenten en de software werden jaar na jaar steeds nauwkeuriger en slimmer. Onveranderd is het principe van Helmut Fischer AG om klanten steeds de best mogelijke oplossing aan te kunnen bieden, en zowel technisch als kwalitatief de branche-benchmark te vormen. Een principe dat ook in de toekomst bepalend zal zijn voor het handelen van de onderneming, en een belangrijk bestanddeel van de ondernemingsfilosofie blijft. Jubileumfeest in Ballenberg FISCHER blikt vol trots op de afgelopen veertig jaar terug. En 40 jaar ondernemingsactiviteit zijn beslist een reden voor een feest. Als teken van onze verbondenheid werd medio juni in het Freilichtmuseum Ballenberg een jubileumfeest voor medewerkers, klanten en partners gegeven.
Azië 1985 Oprichting van Fischer Hongkong 1985 Partnerschap met General Scientific Technology in Taiwan 1985 Partnerschap met Cheonghack Trading in Zuid-Korea 1993 Oprichting van Fischer Japan 1995 Partnerschap met Diethelm (tegenwoordig DKSH) in Thailand 1997 Oprichting van Fischer Singapore 1998 Oprichting van Fischer China 2006 Oprichting van Fischer India 2010 Partnerschap met DKSH in Vietnam 2011 Partnerschap met DKSH in Maleisië. Openluchtmuseum Ballenberg: voormalig pension Degen in Hünenberg
Een mijlpaal in de geschiedenis van de onderneming. De ISO-certificering in 1995 met de ISO-gevolmachtigde, en de hh. August von Wartburg (li.), Herbert Krummenacher (re.).
FISCHERSCOPE®
No. 04
Met volle kracht vooruit Vanzelfsprekend gaat men bij Helmut Fischer AG nu niet op zijn lauweren rusten. Sinds 2006 leidt de raad van beheer met Walter Mittelholzer als CEO de Helmut Fischer Holding AG en Helmut Fischer AG. De Helmut Fischer stichting – enig aandeelhouder – gevestigd in Zug, Walter Mittelholzer zorgt ervoor dat de onderneming zich in de eerste plaats kan concentreren op de technische ontwikkeling van zijn producten en op zijn prestaties tegenover de klanten. De blik blijft naar voren gericht, om ook in de toekomst optimaal aan de verwachtingen van
klanten overal ter wereld te kunnen voldoen, of die zelfs te overtreffen. Met investeringen in toepassingslaboratoria, verkoop, service en marketing, en nieuwe, resp. uitbreiding van kantoren in Hünenberg, China (Shanghai, Xian, Xiamen, Chengdu), Singapore, Frankrijk en Italië, zijn de afgelopen vier jaar belangrijke bakens uitgezet. Vooral in de groeimarkten China en India zijn voortdurend meer verkoop- en servicepunten ingericht om in deze geografisch grote markten nog dichter bij de lokale klanten te kunnen zijn. Het feit dat de afgelopen vier jaar het aantal medewerkers wereldwijd in de verkooporganisatie van de Fischer Groep met meer dan 30% is gestegen, toont wel aan dat de Zwitserse Helmut Fischer AG er klaar voor is. Klaar voor een succesvolle toekomst. Helmut Fischer AG
Vakbeurzen waren voor Fischer altijd al een belangrijk podium, …
… en zijn dat nog steeds, om nieuwe contacten aan te knopen en om producten aan een geïnteresseerd publiek te presenteren.
N o . 0 4
FISCHERSCOPE®
«uit de praktijk»
Het meten van galvanische lagen van diepdrukcilinders Bij het drukken van tijdschriften, catalogi, postzegels, verpakkingen, behang of decoratiemateriaal voor de meubelindustrie, maar ook bij hoogwaardige kunstpublicaties, wordt het diepdrukprocedé breed toegepast. De diepdrukcilinder die bij deze methode wordt gebruikt, heeft meestal een stalen kern waar een laag koper op wordt aangebracht. Daar wordt het drukpatroon in gegraveerd. Ter vergroting van de slijtvastheid wordt daarna een chroomlaag aangebracht. Bij deze beide galvanische processen moeten – om de gewenste drukkwaliteit te bereiken – de voorgeschreven toleranties aangehouden en gecontroleerd worden. Daartoe biedt Fischer speciale meetsystemen aan voor het meten van de geleidbaarheid en de laagdikte. Geleidbaarheid van de koperlaag – bepalend voor de graveerfunctie Koper als graveermateriaal is relatief ‹zacht›. Om de hardheid te vergroten worden aan het galvaniseerbad additieven toegevoegd. Het direct meten van de hardheid van de Cu-laag in het productieproces kan vervangen worden door een duidelijk effectievere geleidbaarheidsmeting omdat de hardheid correleert met de geleidbaarheid van koper. Typische waarden liggen in het bereik van Cu = 80 % IACS. De geleidbaarheid kan met behulp van de sonde ES40 en het handapparaat SMP10 met de grootste nauwkeurigheid worden gemeten. De dikte van de Cu-lagen ligt bij de meeste toepassingen boven dCu > 150 µm, en kan soms ten dele wel tot 2 mm bedragen. Afhankelijk van de dikte kan op het apparaat de geschikte frequentie worden gekozen, om optimale resultaten te bereiken (indringdiepte van het veld). Voor dunne Cu-lagen dCu < 350 µm is de sonde ES-40 HF (1,25 MHz) beschikbaar. Laagdiktemeting – voorgeschreven toleranties aanhouden De Cu- resp. Cr-lagen moeten met opgegeven toleranties worden afgezet. De aangebrachte dikte van de Cu-laag bepaalt de uitwendige diameter en daarmee de voorgeschreven omvang van
Afbeelding 2: Sonde FN5D met accessoires – 2 opzetprisma‘s voor cilinders
Afbeelding 1: Sonde FN5D – praktische meting op een diepdrukcilinder (Ø = 140 mm)
de cilinder, die moet overeenkomen met de lengte van het drukpatroon, resp. met een veelvoud daarvan. De dikte van de Cr-laag mag het voorgeschreven tolerantiegebied niet overschrijden, omdat de napjes anders niet meer voldoende capaciteit hebben voor de drukinkt. Wordt aan de andere kant deze tolerantie onderschreden, dan ontstaat een te geringe oppervlaktehardheid, met als gevolg een gereduceerd aantal mogelijke drukgangen. Typische waarden liggen meestal in het gebied tussen dCr = 4 µm … 15 µm. Voor de noodzakelijke procescontrole is de sonde FN5D beschikbaar (zie afb. 1), die wordt bediend met het handapparaat FMP150. Deze sonde maakt gelijktijdige en uiterst nauwkeurige meting van beide lagen aan de cilinder mogelijk (Duplex-Mode). Zowel de dikte van de Cu- als van de Cr-laag kunnen echter ook na de desbetreffende galvaniseerbehandeling afzonderlijk worden gemeten (Dual-Mode). De FN5D is geschikt voor het meten van alle maten drukwalsen (Ø ≈ 100 mm tot Ø > 500 mm). Met twee eenvoudig te verwisselen opzetprisma‘s (accessoires, zie afb. 2) kan de sonde op elk type wals geplaatst worden en maakt zo reproduceerbare metingen mogelijk. De invloed van kromming en geleidbaarheid wordt gecompenseerd en beïnvloedt het meetresultaat niet. Derhalve kunnen alle kalibreringen aan de meegeleverde horizontale standaards en de basismaterialen (accessoires sonde) worden uitgevoerd. Voor de sondetest, resp. de kalibrering is o.a. een Cr/Cu-standaard van dCr = 8 µm beschikbaar (zie afb. 2). Met deze meetmiddelen kunnen ook de dunste Cr-lagen in het lagere toepassingsgebied gemeten worden, onafhankelijk van de dikte en de geleidbaarheid van de Cu-laag die zich daaronder bevindt. Het meetsysteem levert informatie over de inhomogeniteit van de dikte van beide lagen op de cilinder. Daardoor kan de totale kwaliteitscontrole van de Cr- resp. Cu-galvanisering van diepdrukcilinders optimaal en doeltreffend worden uitgevoerd. De volgende meetbereiken van de sonde FN5D kunnen zowel in de Duplex- alsook in de Dual-Mode bewerkt worden. dCr tot 30 µm en dCu tot 7 mm.
(Ø1 = 80 mm tot 260 mm; Ø2 = 230 mm tot 540 mm); 1 opzetprisma voor vlakke delen; 1 kalibreerstandaard (Cr/Cu met d Cr = 8 µm, Cu- en Fe-Base)
FISCHERSCOPE®
Dr. Hans-Peter Vollmar
No. 04
«uit de praktijk»
De Silicium Drift Detector (SDD): een nieuw type detector verlegt de grenzen van het meetbare Samen met de röntgenbron vormt de detector het belangrijkste gedeelte van een röntgenfluorescentietoestel. Dankzij de continue ontwikkeling van deze componenten kunnen bestaande toepassingen verbeterd of nieuwe toepassingen toegevoegd worden. Het Afb. 1: meting op de X-RAY XDV®- SDD meest recente voorbeeld hiervan is de toevoeging van de Silicium Drift Detector (SDD) in het gamma RFA-toestellen van Helmut Fischer GmbH. De SDD is een siliciumhalfgeleiderdetector waarvan de werking vergelijkbaar is met die van de al lang gebruikte Si-PIN-Diode. De siliciumchip bij de SDD is voorzien van een speciale ringstructuur die zorgt voor een verbeterde detectie van röntgenstraling. Daardoor beschikt de SDD over de volgende eigenschappen: • een bijzonder goede energieresolutie van < 140 eV (FWHM Mn-k_) voor actieve oppervlakken van 10 mm² – 100 mm²; • de mogelijkheid om zeer hoge telsnelheden (enkele 100.000 cps) te verwerken bij een goede energieresolutie en een gelijkblijvende spectrumvorm; • een hoge gevoeligheid voor energieën tot 1keV. Op die manier kan men ook Na-K-straling meten, of de L-lijnen van Ni, Cu en Zn. Deze verbeterde eigenschappen maken het mogelijk om de SDD te gebruiken voor het meten • van erg dunne lagen, • van bijzonder kleine concentraties: sporenelementen, • van elementen met een laag atoomnummer: Na, Mg en Al, • met zeer hoge telsnelheden, om zo korte meettijden of kleine herhalingsspreiding te realiseren.
Teltempo [cps]
Aan de hand van twee voorbeelden uit de praktijk kunnen de mogelijkheden van de SDD aangetoond worden.
10000 Fe
Cr
Zn
1000
Cr-passiveringslagen Om de corrosiewerende bescherming te verbeteren, worden vaak Cr-passiveringslagen aangebracht op verzinkt staal of aluminium. De Cr-laag is in het verleden steeds dunner gemaakt, en tegenwoordig wordt op de dunste coatings nog maar 5 – 10 mg/m² Cr aangebracht. Afb. 2 laat een met de SDD gemeten spectrum zien van een Cr-passivering met ~ 20 mg/m². De Cr-Peak is ongeveer 1000 maal kleiner dan de hoogste Zn-lijn, maar ligt toch nog duidelijk boven de ondergrond en kan dan ook goed worden gemeten. In Tab. 1 ziet u de meetresultaten voor een Zn/Fe-proef zonder passivering. De standaardafwijking van 0,56 mg/m² leidt tot een identificatiedrempel van 1,5 mg/m² en een kwantificatiedrempel van 5 mg/m². Cr mg/m2 X. n.d.*
Zn g/m2 S 0.56
X. 108.2
S 0,08
Tab. 1: meting van de herhaalde spreiding (25 maal met 100s) bij een nulproef (Zn/Fe-proef zonder passivering) ter bepaling van de identificatiedrempel met het XAN®-150-toestel (50kV, 100 µm primaire Ni-filter, ~ 70.000 cps). * n.d. = non detectable
Op die manier kunnen tegenwoordig ook de dunste passiveringslagen worden gemeten. Au-/Pd-lagen in het nm-bereik Ook bij elektronicatoepassingen worden steeds meer dunne lagen gebruikt. Een voorbeeld hiervan is de Au/Pd/Ni/Cu-systeemprintplaat met laagdiktes voor Au en Pd die slechts enkele nm bedragen. Tab. 2 laat hiervoor een vergelijking zien van toestellen met een proportionele tellerbuis, de PIN-Diode en de SDD. Detectortype
50 nm Au
24 nm Pd
Laagdikte
Proportionele telbuis (0,2 mm diafragma)
2,2 nm
3 nm
s
4,3 %
13 %
V
PINDetector (1 mm diafragma)
0,9 nm
1,2 nm
s
1,8 %
4,8 %
V
SDDDetector (1 mm diafragma)
0,2 nm
0,5 nm
s
0,4 %
2,1 %
V
Tab. 2: verschillende detectortypes en realiseerbare standaardafwijkingen s en
100
variatiecoëfficiënten V. De SDD-detector haalt de beste resultaten bij de vergelijking.
10
1
0.1 0.01 5
6
7
8
9
10 Energie [keV]
Conclusie: De duidelijk verbeterde herhalingsnauwkeurigheid zorgt ervoor dat ook erg dunne Au- en Pd-lagen gemeten kunnen worden. Maar ook de juistheid is hoger bij de toestellen met SDD, want door de hoge energieresolutie wordt het gewenste signaal minder verstoord door de ondergrond of door omliggende fluorescentielijnen.
Afb. 2: spectrum van een Cr/Zn/Fe-proef met ca. 20mg/m² Cr. Meettoestel: XAN® 150, 50kV, primaire Ni-filter, ~130.000 cps)
No. 04
Dr. Bernhard Nensel
FISCHERSCOPE®
«nader belicht»
Laagdiktemeting zonder geometrie-invloed met de gepattenteerde meetsonde FTD3.3 Algemene informatie over het meten van gebogen oppervlakken: Bij het meten van de dikte van een laag, is juist het procedé waarbij men gebruik maakt van wervelstromen, bijzonder gevoelig voor wijzigingen in de geometrie. Om niet destructief de laagdiktes te kunnen meten bij ijzerhoudende en niet-ijzerhoudende substraten, worden dan ook meestal elektromagnetische procedés toegepast. Naargelang de toepassing, kiest men voor de magneetinductieve methode of de methode met gebruik van wervelstromen. In beide gevallen steunt het meetprincipe op de beïnvloeding van het elektromagnetische wisselstroomveld van de sonde door de dikte van de te meten laag. De elektromagnetische velden vertonen een ruimtelijke uitzetting, zodat ook de geometrie van het geteste onderdeel van invloed is op het meetresultaat. De lagen op een convex gebogen ondergrond worden verhoogd gemeten; de verbinding tussen het magneetveld en de ondergrond vermindert immers door de kromming, en er wordt een extra laag gesimuleerd. Is de ondergrond concaaf gebogen, dan levert dat een te kleine laagdikte op. Om nauwkeurig te kunnen meten op gebogen oppervlakken, moet het toestel vooraf geijkt worden op een origineel onderdeel met een gelijkaardige kromming, maar zonder coating. Als de kromming verandert, dan moet het toestel opnieuw worden geijkt. Bij veel verschillende onderdelen betekent dit dan ook dat men het toestel vele malen opnieuw moet ijken. Daar komt nog bij dat het ongecoate originele onderdeel steeds beschikbaar moet zijn. Het procedé waarbij men gebruik maakt van wervelstromen, reageert veel sterker op wijzigingen in de geometrie van het onderdeel dan de magneetinductieve methode. De oplossing: Met de krommingscompenserende wervelstroommeetsonde FTD3.3 kunnen verf-, lak- en anodische lagen op onderdelen met een willekeurige geometrie nauwkeurig worden gemeten zonder dat het toestel opnieuw moet worden geijkt. Metingen met de wervelstroomsonde FTD3.3 zijn aanzienlijk minder arbeidsinten-
Sonde FTD3.3: op convex
Jaloez
x = 19.44 µm s = 1,11
Sonde FTD3.3: op concaaf
Jaloez
ie
x = 19.41 µm s = 1,09
Afbeelding 1: meting van de lakdikte op zonweringen met de sonde FTD3.3 in combinatie met het meettoestel DUALSCOPE® FMP100
sief dan met de conventionele sondes, want met dit toestel worden krommingen in het ondergrondmateriaal gecompenseerd zonder dat een extra ijking nodig is. Voorbereiding: vergelijking tussen een meting met een conventionele sonde FTA 3.3. en een meting met een krommingscompenserende sonde FTD 3.3 Afbeelding 3 (volgende pagina) laat het resultaat zien van een vergelijkende meting met de beide sondetypes. In deze test werd een kalibreerfolie gemeten die een laklaag simuleerde op messingcilinders met verschillende krommingen. De beide sondes werden geijkt op een vlakke plaat. De meetwaarden van de sonde FTA3.3 laten de typische beïnvloeding van de kromming zien. Als de kromming toeneemt, stijgt de gemeten laagdikte in vergelij-
Sonde FTA3.3: op convex
Jaloez
ie
x = 21.86 µm s = 0,59
Sonde FTA3.3: op concaaf
Jaloez
ie
ie
x = 17.60 µm s = 1,00
Afbeelding 2: meting van de lakdikte op jaloezieën met de sondes FTD3.3 en FTA3.3, telkens aan de convexe en aan de concave kant. x= gemiddelde laagdiktewaarde; s= standaardafwijking. (alle gemiddelde waarden x zijn berekend op basis van 40 individuele waarden)
FISCHERSCOPE®
No. 04
Vergelijking van de meetsondes FTD3.3 en FTA3.3. Nominale laagdikte: 35,1 µm
Gemeten laagdikte (µm)
250 200
een vlakke aluminiumplaat. De meting vormde geen probleem FTD3.3 voor de FTD3.3, die op deze plaat FTA 3.3 gekalibreerd werd. Aangezien 100 de wervelstroomsondes bij Fischer in staat zijn om zich aan 50 te passen volgens het geleidingsvermogen, zou de plaat zelfs uit 0 een andere aluminiumlegering 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kunnen bestaan. Dezelfde metingen op de jaloezie met Krommingsdiameter (mm) behulp van de standaard meetAfbeelding 3: vergelijkende meting: klassieke Foucaultstroomsonde FTA3.3 versus krommingscompenserende sonde FTD3.3 sonde FTA3.3 leverden duidelijk (absolute laagdikte als functie van de krommingsdiameter) afwijkende meetresultaten op (Afbeelding 2). Om in dit geval king met de reële dikte snel. De krommingscompenserende sonde correct te kunnen meten, moet de FTA3.3 aan beide kanten van de FTD3.3 bepaalt de laagdiktes vrijwel correct. Het voordeel van de jaloezie worden geijkt. En daarvoor is een ongecoate zonwering sonde FTD3.3 is duidelijk. Zonder extra inspanningen kunnen nodig die dezelfde geometrie vertoont. laagdiktes op elektrisch geleidende niet-ijzerhoudende metalen in willekeurige vorm dus volgens het wervelstroomprincipe Conclusie: worden gemeten, vrijwel zonder enige beïnvloeding van de In vergelijkbare omstandigheden (ijking op een vlakke ondermeetwaarden door de geometrie van het onderdeel. grond van aluminium, en geen gebogen materiaal beschikbaar) levert alleen de meetsonde FTD3.3 correcte meetwaarden. Praktische metingen op gelakte aluminiumOpmerkelijk is echter ook de conclusie dat de nauwkeurigheid van jaloezieën de sonde FTD3.3 bijna vergelijkbaar is met de conventionele In het toepassingsvoorbeeld «Gelakte aluminium jaloezie» worden sonde FTA3.3, wat we kunnen afleiden uit de goede gemeten het praktische en het tijdsgebonden voordeel voor de gebruiker standaardafwijkingen s. duidelijk. De lakdikte moet worden bepaald aan de convexe en aan Dipl.- Ing. Stefan Haverich de concave kant. Er was geen ongecoate lamel beschikbaar, alleen 150
«uit de praktijk»
Meten van zware metalen in kinderspeelgoed met het röntgenfluorescentieprocedé Eigenlijk moet men ervan uitgaan dat voor kinderspeelgoed alleen materialen worden gebruikt die geen gevaar vormen voor de gezondheid. Maar ook bij de productie van poppen, ballen en ander speelgoed komen zwarte schapen voor, zodat we af en toe in de krant kunnen lezen dat bepaalde soorten speelgoed gevaarlijk zijn. Het consumentensysteem RAPEX van de EU publiceert wekelijks waarschuwingen voor producten die door de respectieve overheden van de afzonderlijke lidstaten zijn gemeld. In die gevallen wordt niet alleen gewezen op gevaren zoals verstikken of elektrische schokken, maar ook op elementen of stoffen die schadelijk kunnen zijn voor de gezondheid. Al het speelgoed dat getest is, wordt in de EU voorzien van een label. Maar waar staan de bekende labels GS en CE precies voor? Een product krijgt pas het GS-label (Geprüfte Sicherheit = geteste veiligheid) als de fabrikant een erkende keuringsinstantie de opdracht geeft om vast te stellen dat het product voldoet aan de Europese richtlijnen. De controlerende instantie wordt dan ook vermeld op het GS-label. Via regelmatige controles tijdens de productie wordt de geldigheid gegarandeerd. Het CE-label (Con-
N o . 0 4
Afb. 1: X-RAY XDV®- SDD: meting van speelgoed
FISCHERSCOPE®
formité Européenne = Europese conformiteit) daarentegen wordt door de fabrikant op eigen verantwoordelijkheid aangebracht als een product onderworpen is aan een Europese richtlijn. Dit label wordt niet bevestigd door een onafhankelijke keuringsinstantie.
Kinderspeelgoed is in Europa onderworpen aan de Speelgoedrichtlijn resp. de Speelgoednorm DIN EN 71. Deze norm beschrijft bijv. testcriteria voor mechanische en fysische eigenschappen, voor organische verbindingen, voor elektrisch speelgoed, maar ook de limieten voor de migratie van bepaalde zware metalen. In Tabel 1 staan de momenteel geldende limieten voor zware metalen. Conform de norm wordt het speelgoed geduren-
tieanalyse biedt echter een eenvoudige manier om snel en probleemloos de concentraties van Pb, Hg, Cd en andere zware metalen vast te stellen, en vormt een bijzonder goede aanvulling op de natchemische analyse. In Tabel 1 staan de identificatiedrempels (drievoudige standaardafwijking van een nulproef) voor verschillende kunststoffen, die zijn gemeten met een FISCHERSCOPE® XDV®-SDD. De vereiste limietwaarden kunnen dan ook worden gecontroleerd. De als screeningmethode toegepaste RFA genereert een waarschuwing als een ingestelde waarde wordt overschreden. In dat geval kunnen verdere natchemische analyses worden uitgevoerd om het resultaat te funderen. Bijvoorbeeld: in een bruin ABS kunststofgranulaat (tabel 1) worden de limietwaarden voor Cr, Ba, Sb en As duidelijk overschreden. Bij de RFA wordt natuurlijk niet de migratie van de elementen gemeten, alleen de concentratie aan zware metalen op een bepaalde plaats. In dat geval geldt het motto: «Als er niets in zit, kan er ook niets uitkomen» Verder kan de concentratie aan schadelijke stoffen ook op één bepaald punt worden gemeten, bijv. in het beschilderde oog van een plastic figuurtje. Via de RFA kan snel een volledige charge worden gemeten, en is
het mogelijk om bepaalde met schadelijke stoffen belaste delen «op te sporen», die bij een steekproef eventueel niet zouden opvallen. Een ander voordeel is dat in principe alle materialen die een hoge concentratie aan zware metalen kunnen bevatten, herkend worden. de één of twee uren blootgesteld aan zoutzuur van 0,07 mol/l, dat het maagsap simuleert. Alles wat daarin opgelost is, wordt dan onderworpen aan een analyse, meestal met AAS of ICP. Nadeel hiervan is dat het speelgoed vernietigd moet worden en dat de controles bijzonder arbeidsintensief zijn. De röntgenfluorescen-
Element
Limietwaarde DIN EN-71 in ppm
Sb As Ba Cd Pb Hg Se Cr
60 25 1000 75 90 60 500 60
In theorie mogen deze stoffen wel worden toegepast, zolang het materiaal maar geen verboden elementen en stoffen afscheidt.
MeetIdentificatiedrempels voorbeeld POM PVC ABS blauw ABS bruin in ppm in ppm in ppm in ppm 42,6 3,9 138,0 17,4 8,7 2,4 1,5 11,7
43,2 8,7 87,0 19,2 12,6 8,1 4,2 54,0
24,9 2,7 60,0 22,2 6,5 1,5 1,2 7,5
45159 (180) 42 (3,8) 2740 (79) 10 (8,4) 4 (4,3) -3 (2,6) 5 (1,7) 12134 (281)
Tabel 1: Limietwaarden conform DIN EN-71 alsook identificatiedrempels voor drie verschillende kunststoffen in ppm (FISCHERSCOPE® XDV®-SDD, 50 kV, Al-filter, meettijd 25 * 300 s, 1 mm diafragma). Voor de test met het ABS bruin zijn gemiddelde waarden opgegeven (alsook de standaardafwijkingen tussen haakjes).
Maar als bekend zou worden dat de lievelingspop van je kind een «kern» van lood bevat, dan zal niemand zijn kind nog met een gerust geweten met deze pop laten spelen, ook als uit tests conform de instructie blijkt dat er geen sprake is van loodmigratie.
De limietwaarden voor Sb, As, Ba en Cr zijn duidelijk overschreden.
Dr. Simone Dill
FISCHERSCOPE®
No. 04
«nader belicht»
Bepaling van de hardheid en andere mechanische parameters bij DUNNE FOLIËN via de GEÏNSTRUMENTEERDE INDENTATIETEST Het bepalen van de mechanische parameters via de geïnstrumenteerde indentatieproef (DIN ISO 14577) op dunne foliën in kunststof of metaal verloopt moeilijker dan bij volle materialen. Als men bij het voorbereiden van de proef en bij het interpreteren van de meetresultaten enkele belangrijke stappen in gedachten houdt, vormt deze meetopdracht voor de gebruiker geen onoplosbare problemen. Het fixeren van de folie op een gladde, stabiele ondergrond kan aanleiding geven tot fouten. Want als de folie ook maar enige oneffenheid vertoont, of als er zich luchtbellen vormen door een onvoldoende nauwkeurige verlijming, dan zal de folie tijdens het meten doorbuigen. De indringdiepte wordt dan verkeerd gemeten omdat er een extra elastisch en qua grootte verschillend gedeelte wordt toegevoegd. (Afb. 1 en Tab. 1)
Als het gaat om foliën die minder buigzaam zijn, of om monsters van meer dan 200 µm dik, bestaat er nog een tweede mogelijkheid. De gladde foliestukken (ca. 1 cm²) worden met behulp van harde lijm op een effen ondergrond geplakt. Harde was is daartoe uitstekend geschikt. Dit kan gelijkmatig worden verdeeld als een dunne kleeflaag. De firma Fischer biedt hiervoor een universele monsterhouder aan. Hierop kunnen vier meetobjecten van verschillende grootte worden geplaatst. (Afb. 3). Aangezien de was, het monster en de houder voor de verlijming moeten worden opgewarmd tot ca. 200 °C, komt deze methode voor kunststoffen niet in aanmerking.
7
Deflection of ribbon during measurement
4 Afb. 3: universele monsterhouder voor de fixatie van dunne, kleine monsters met harde was
1 400
200
600
800 Force [mN]
Afb. 1: indringdiepte / kracht bij een niet of slecht gefixeerde CuSn6-strook
CuSn6 Strook 1
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
X. s V% Min. Max.
984 291 30 545 1457
1474 176 12 1183 1750
139 17 12 112 165
EIT/(1-vs2) GPa
%
41 35 86 9 125
30 14 46 10 50
De beide houders kunnen worden gebruikt met de FISCHERSCOPE® HM2000XYp en de PICODENTO® HM500. Met de FISCHERSCOPE® HM2000S is het alleen mogelijk om de folie op een stabiele afzonderlijke monsterhouder te plakken.
IT
Tab. 1: niet of slecht gefixeerde CuSn6-strook sterk verspreide waarde wegens doorbuiging
In principe kan dit op twee manieren worden opgelost. Dunne foliën in kunststof of metaal tot ca. 200 µm dikte kunnen makkelijk op een rol worden gespannen. De firma Fischer biedt daarvoor een speciale foliespaninrichting aan. (Afb. 2)
CuSn6 Ribbons clamped Indentation depth [µm]
Indentation depth [µm]
CuSn6 Ribbon 1 not attached or badly fixed
5
3
Ribbon 1 Ribbon 2
1
Ribbon 3 200
400
600
800 Force [mN]
Afb. 4: indringdiepte / kracht (telkens n=10) van 3 CuSn6-stroken met verschillende hardheid
metaal
Bij erg dunne foliën («lagen») moet rekening worden gehouden met de impact van het dragermateriaal op het meetresultaat. (zie de FISCHERSCOPE®-nummers 1/08 en 1/10) Er zijn metingen gedaan met de foliespaninrichting bij drie bronsstroken (CuSn6) met een verschillende hardheid (zacht, kwarthard, halfhard). De dikte van de folie varieert tussen 75 µm en 170 µm. Afbeelding 4 geeft de kracht- en indringdieptegrafiek van de stroken weer. De tabellen 2 – 4 vermelden de verschillende mechanische parame-
No. 04
FISCHERSCOPE®
Afb. 2: foliespaninrichting voor de fixatie van dunne foliën in kunststof of
ters van de verschillende monsters bij een geringe spreiding. De resultaten zijn niet vervalst door fouten in de laag. De verschillenStrook 1 opgespannen
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
EIT/(1-vs2) GPa
%
X. s V%
1006 19.0 1.9
1179 27.6 2.3
111 2.6 2.3
97 10.7 11.0
9 1.0 11.2
Strook 2 opgespannen
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
EIT/(1-vs2) GPa
%
X. s V%
1116 16.8 1.5
Afb. 5: Vickers-indrukken (Fmax: 1000 mN) CuSn6-strook, vergelijking gelijmd
1311 24.5 1.9
124 2.3 1.9
105 4.0 3.8
9 0.5 5.4
– opgespannen
Strook 3 opgespannen
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
X. s V%
1573 71.8 4.6
1916 88.5 4.6
181 8.4 4.6
IT
IT
EIT/(1-vs2) GPa
%
108 8.0 7.4
12 0.8 6.6
IT
Tab. 2 – 4: mechanische parameters van 3 verschillende CuSn6-stroken, opgespannen
de voorbereidingsmethodes (spannen & plakken) leiden bij de CuSn6-monsters tot verschillen in de parameters van maximaal 15%. Dat geldt voor de conventionele Vickers-analyse (Afb. 5) en de indentatieproef (Tab. 5-6). De reden hiervoor ligt bij de verschillende bevestigingsmethodes van het CuSn6. Bij het plakken loopt de temperatuur op tot 200 °C, wat de EIT-waarde doet stijgen. Het opspannen leidt tot lagere waarden. (koudgevormd CuSn6 heeft een kleinere E-module dan verhit CuSn6).
CuSn6 gelijmd
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
EIT/(1-vs2) GPa
%
X. s V%
1187 21.0 1.8
1383 25.4 1.8
131 2.4 1.8
125 1.3 1.1
9 0.1 1.0
CuSn6 gelijmd
HM N/mm2
HIT N/mm2
HV
EIT/(1-vs2) GPa
%
X. s V%
1032 12.1 1.2
1206 14.3 1.2
114 1.4 1.2
104 12.2 11.7
8 0.9 10.5
IT
IT
Tab. 5 – 6: mechanische parameters (telkens n=10) CuSn6-strook, vergelijking gelijmd – opgespannen
Bij vergelijkende metingen moet een eenvormige voorbereiding worden verzekerd, want naast kracht en tijd kan ook de voorbereiding het meetresultaat beïnvloeden. Dipl.-Phys. Gottfried Bosch
«uit de praktijk»
Niet destructieve KTL-meting in carrosseriedelen: met de «holleruimtesonde» V3FGA06H Het belang van de doorroestgarantie als kwaliteitskenmerk voor personenauto‘s is in de automobielindustrie duidelijk toegenomen. De omzetting stelt zeer hoge eisen aan de corrosiebestendigheid en aan de kwaliteitscontrole. Vooral in de ontoegankelijke delen binnenin de balken en zuilen van de carrosserie (verzinkte staalplaat) moet de aangeduide tolerantie van de KTL-laagdikte ten strengste worden gerespecteerd, want daar kan corrosie anders heel lang ongemerkt voortschrijden. Een directe en niet destructieve meting van de KTLdikte in deze holle ruimtes was tot op heden nauwelijks mogelijk. Meestal moesten steekproefsgewijs carrosserieën uit elkaar worden gehaald om de meetplaatsen
FISCHERSCOPE®
te kunnen bereiken. Dit zorgde voor een zeer hoog kostenplaatje en relatief lange tijdsintervallen tussen de controles. Speciaal voor deze toepassing hebben wij de «holleruimtesonde» V3FGA06H ontwikkeld. Door haar constructie kan deze sonde worden ingevoerd in bijna alle balk- of zuilopeningen om nauwkeurig
No. 04
Afbeelding 1: sonde V3FGA06H, praktische meting in een carrosserie (fabrieksfoto VW)
en niet destructief de KTL-dikte te meten. De sonde (magneetinductievesensor) is geoptimaliseerd voor typische KTL-lagen van minder dan 25 µm (inclusief Zn). Dankzij de beweeglijke sondekop met driepuntssteun kan de sonde ook zonder visueel contact steeds veilig en reproduceerbaar worden vastgezet aan het binnenoppervlak van de balk. De grote beweeglijkheid (hoekvrijheid) van de sondekop zorgt ervoor dat niet alleen op vlakke balkoppervlakken metingen kunnen worden gedaan, maar ook op gebogen oppervlakken. De sonde is uitgerust met een aanslag met schaalverdeling, die het mogelijk maakt om metingen te doen op i
A1
A2
A3
A4
A5
A6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n x. s(x)
17.64 16.93 17.64 17.97 18.62 18.22 17.21 18.54 16.43 17.03 10 17.62 0.726
17.38 18.10 17.60 16.59 16.90 17.84 17.48 17.10 18.03 17.80 10 17.48 0.496
17.48 19.23 16.77 17.76 16.25 17.59 16.47 17.67 17.42 18.02 10 17.47 0.851
17.93 17.56 17.77 18.12 17.91 17.52 17.57 17.81 17.70 17.91 10 17.78 0.195
17.79 17.17 16.37 17.29 18.14 18.56 17.69 17.03 17.76 18.50 10 17.63 0.684
16.99 17.43 17.59 17.60 18.37 18.01 18.66 18.41 17.86 17.44 10 17.84 0.525
de voorgeschreven meetplaats op een gedefinieerde afstand van de toegangsopening. De maximale afstand tussen meetpunt en aanslag bedraagt 170 mm, waardoor het totale typische gebied tussen de toegangsgaten bereikbaar is. De sondekop is vervaardigd van kunststof, om bij het invoeren van de sonde krassen op de KTL-laag te vermijden. Met de «holleruimtesonde» V3FGA06H beschikt de automobielindustrie voortaan over een sonde die zelfs in de tot nu meest ontoegankelijke holle ruimtes van de carrosserie een snelle, niet destructieve en nauwkeurige meting van de KTL-dikte mogelijk maakt. Conclusie: De voordelen van deze sonde zijn duidelijk: een aanzienlijke vermindering van de kosten (de destructieve controle vervalt of is verminderd), en onmiddellijke resultaten die het mogelijk maken om meteen in te grijpen in het KTL-coatingproces. Dr. Hans-Peter Vollmar
Tabel 1: een typisch meetvoorbeeld van de sonde V3FGA06H; meting door verschillende gebruikers op dezelfde meetplaats (tussen de laagdiktes die door de verschillende gebruikers A1 – A6 zijn gemeten, is geen systematisch verschil vast te stellen)
No. 04
Met dank aan VW AG Wolfsburg voor de fabrieksfoto.
FISCHERSCOPE®
«actueel»
De nieuwe ervaring op het gebied van microhardheidsmeting PICODENTOR® HM500 Voor hightech toepassingen de juiste keuze! HELMUT FISCHER – alles uit één hand Bij het ontwikkelen van microhardheidsmeetsystemen volgt HELMUT FISCHER het basisprincipe «alles uit één hand»: zowel de meetkop, de automatisering, alsook de besturing en de applicatiesoftware zijn eigen ontwikkelingen van HELMUT FISCHER. Daardoor wordt gewaarborgd dat alle belangrijke componenten maximaal op elkaar zijn afgestemd, en de service op lange termijn is gegarandeerd.
Zo behaalt de nieuwe PICODENTOR® HM500 maximale investerings- en procesveiligheid, en voor de gebruiker belangrijke winsten in de microhardheidsmeting met de volgende belangrijkste eigenschappen: • Hardheidsmeting van 0,001 – 120‘000 N/mm² (ca. 0,01 – 12‘000 HV) • Testkrachten van 0,005 – 500 mN • Krachtresolutie ≤ 100 nN en • Verplaatsingsresolutie ≤ 40 pm • Normconformiteit met DIN EN ISO 14577: vaststellen van de hardheid van elastische/plastische delen en elastische indringmodulus EIT, en verdere materiaalparameters
Voordelen voor de gebruiker: • Stabiel voor de beste prestatie: Compacte granieten onderbouw voor de hoogste temperatuurstabiliteit en stijfheid • Eenvoudige, transparante bediening en positionering van de automatische Z-as via de geïntegreerde regelaar in het videobeeld of de joystick met autofocusfunctie • Gefundeerde analyse van de meetcurves door middel van WinHCU-software en gegevensexport • Topografische analyse van de oppervlaktestructuur met rasterkrachtmicroscoop (AFM) als optie • Uiterst nauwkeurige tafelpositionering van ± 0,5 µm voor stabiele positioneringsprecisie • Nieuwe verkorte transfer van optiek naar indentor voor versnelde meetstart en positioneerprecisie • Aantrekkelijke vormgeving met graniet- en edelstaalelementen • Software WinHCU: de professionele oplossing voor alle meetprocessen, van programmering, grafische meetcurveafbeelding en gegevensbeheer tot en met eenvoudige operatortraining
FISCHERSCOPE®
Helmut Fischer Meettechniek B.V. Tarasconweg 10 | NL-5627 GB Eindhoven Postbus 1828 | NL-5602 CA Eindhoven Tel: (+31) 40 248 22 55 | Fax: (+31) 40 242 88 85
[email protected]
hellerdruck.com
PICODENTOR® HM500 toepassingen: van zeer dunne, zachte lagen ≤100 nm tot hard materiaal zoals DLC.
No. 04
