• Fehler: Lackkrater
• Substrat: keine Angabe
• Ursache: fluorhaltige Partikel
• Mögliche Lösung: keine LABS-haltigen Substanzen verwenden

Lackkrater gehören zu den klassischen Oberfläcihenstörungen in der industriellen Lackierung. In der Praxis führen sie häufig zu aufwendigen Nacharbeiten oder sogar zur Bewertung von Bauteilen als Ausschuss. Mithilfe einer gezielten Lackschadensanalyse lässt sich die Ursache jedoch in vielen Fällen eindeutig identifizieren und der fehlerhafte Prozessschritt eingrenzen.

Das dargestellte Beispiel zeigt einen von zahlreichen Lackkratern in einem dreischichtigen Lacksystem. Um die Entstehung der Fehlstelle näher zu untersuchen, wurde ein Mikrotom-Querschnitt durch einen Krater präpariert. Der gräulich dargestellte Primer weist über die gesamte Bauteiloberfläche eine konstante Schichtdicke auf. Daraus lässt sich schließen, dass die Lackierung in diesem Prozessschritt zunächst störungsfrei verlief und eine Verunreinigung der Bauteiloberfläche vor der Grundierung ausgeschlossen werden kann. Betroffen sind hingegen der farbgebende Hauptlack sowie der darüberliegende Klarlack. Im Bereich des Kraters ist die Schichtdicke dieser beiden Lacke deutlich reduziert, im Zen­trum fehlt sie vollständig. Die Ursache für die Kraterbildung ist daher zeitlich nach der Trocknung des Primers, jedoch vor bzw. während der Applikation des Decklacks zu suchen.

Durch eine Anpassung der lichtmikroskopischen Abbildungsbedingungen auf Reflexionsbeleuchtung konnte im Bereich der Fehlstelle Fremdmaterial in Form von Partikeln nachgewiesen werden. Die Partikel befinden sich frei zugänglich an der Oberfläche und sind ausreichend groß, um mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert zu werden.

Die REM-Aufnahmen zeigen eine feinstrukturierte Morphologie des Fremd­materials, bestehend aus Agglomeraten sehr kleiner Partikel. Ergänzend liefert die EDX-Analyse Informationen zur Elementzusammensetzung. Im vorliegenden Fall besteht das Material überwiegend aus Kohlenstoff (C) und Fluor (F).

Fluorhaltige Kontamination

Fluorhaltige Verbindungen sind häufig stark hydrophob – ein bekanntes Beispiel ist Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon). Bereits geringe Mengen solcher Substanzen können die Benetzung der Oberfläche mit Lack erheblich stören und zu lokalem Lackrückzug führen. Fluor­haltige Produkte kommen unter anderem als Imprägniersprays, Trennmittel oder Gleitmittel zum Einsatz und werden beispielsweise in der Instandhaltung oder Förder­technik verwendet.

Das vorliegende Beispiel zeigt, wie sich durch eine geeignete Schadensanalyse nicht nur die Ursache, sondern auch der relevante Prozessschritt deutlich eingrenzen lässt. In Einzelfällen könnten ergänzende Messungen an Referenzmaterialien sinnvoll sein, um den Ursprung der Kontamination weiter abzusichern.

Grenzen der Analytik und weitere Verfahren

Neben REM-EDX kann es notwendig sein, weitere, deutlich oberflächenempfindlichere, spektroskopische Methoden wie XPS einzusetzen – insbesondere dann, wenn innerhalb der Fehlstelle keine Partikel nachweisbar sind. Benetzungsstörungen können auch durch extrem dünne Kontaminationsfilme verursacht werden, die nur wenige Nanometer dick sind und sich lichtmikroskopisch oder mit REM-EDX nicht erfassen lassen.

FAZIT

Zusammenfassend sind die Ursachen für Lackkrater meist in Verunreinigungen der Bauteiloberfläche, Rückständen aus Reinigungsprozessen, Kontaminationen im Lackmaterial selbst oder Einträgen aus dem Lackier- bzw. Trocknungsprozess zu finden. Eine strukturierte Schadensanalyse ist daher ein wesentliches Werkzeug zur nachhaltigen Prozessoptimierung oder um Lackfehler zu analysieren.

Zum Netzwerken:

Analytik Service Obernburg, Obernburg
Rainer Ziel, Tel. +49 6022 81-2645
rainer.ziel@aso-labor.de, www.aso-labor.de