極薄膜圧の精密測定

質問

厚さ１ｍｍ以下のステンレス板に塗装された１２３０μｍ程度のクリア塗装の膜厚を±１μｍ以上の精度で測定したいのですが、どのような方法がありますか？

非磁性、磁性対応のポータブルタイプの測定器をトライしてみましたが、ステンレスの板厚、表面仕上げにより測定値が違い、残念ながら有意なデータは得られておりません。特に磁性のステンレス塗装に対しては再現性が低く歯が立ちません。

断面切断観察も検討していますが、クリアコートのため境界がはっきり観察できず、また、包埋する樹脂により塗膜が影響を受ける懸念を持っています。

回答No.2

noname#230359

クリア（透明）な塗膜であれば、光干渉式の膜厚センサを使うとか、エリプソメータを使えば測定できるかもしれません。半導体製造工程で、膜厚測定に使われてるくらいですから、オングストロームレベルの精度はあります。
ただし、塗膜の膜質や下地の状態が一定で無いと（屈折率や反射率に影響を受けますから）、安定した測定はできません。
安いものではないので、一度メーカにご相談されてはどうかと思います。
測定機として製品は多数有りますが、私が知っているのは、シリコンウエハやLCD用ガラス基板を測定するためのものですし、非常に高価なので、センサ単体で購入してあとは自作した方が安く上がると思います。自動で多点の測定するなら製品を購入した方が早いですが。

センサ単体ではオムロンが販売していたと思います。

お礼

返答の方、遅くなり申し訳ありません。
丁寧なアドバイスありがとうございます。

当方残念ながらブラストなど物理的な前処理をした金属表面のクリア塗装・・・。光学的なセンサーは適用が難しいという現実があります。

しかし、断面観察を実施している中で現在当方が実施している物理的な前処理による表面の凹凸は１μｍくらい。その上で膜厚の傾向をつかみたいのですが・・・。

現在、包埋処理をして切断面観察を検討しているところですが、拡大観察しても包埋した樹脂と塗膜の識別が難しく、難航しております。金属表面の断面は白くはっきりと見えるのですが・・・

回答No.1

noname#230359

とても興味のある質問ですので逆に質問をさせていただきます。
なぜかといいますと塗装膜を１ミクロン単位で塗装する管理は困難とおもいます。
このような１ミクロン単位で塗膜を測る必要があるものはどのような用途なのか教えて頂きたいとおもいます。

補足

質問をみて頂き、ありがとうございます。
個人的な見解になりますが、塗膜には個々に最適の膜厚があると考えております。うまく言えないのですが、薄ければよい、厚ければ良いというわけではない。
塗膜の柔軟性、ミクロなレベルのポア、塗膜の構成成分、そして、界面となる基材表面の状態、基材の材質。これらの要因により、その塗膜の最適な膜厚が決まる・・・。むろん、上記以外に特化して要求する性能によっても目標とする膜厚の値は変わります。

ご指摘の通り、現実には１μｍ単位の塗膜の管理は難しいのが現実です。しかし、塗膜の厚さは塗膜の耐久性に関わるファクターです。

現実問題として、塗装の不良品をもとに対策を検討する場合、その不良が塗装の過程で必然的に発生するはずれ値なのか、塗料の成分、工程を見直さなければならない不具合なのか、区別する必要があります。その際に、膜厚のデータ蓄積があれば、不良品の膜厚と比較、膜厚が著しく異なる場合は、不良品製造時に通常ではあり得ないアクシデントがあったと考えられます。むろん、環境の影響により塗膜が著しく収縮することもあり得るわけですが、そう言った判断を出来るだけ正しく下すための、塗膜の膜厚測定は有効な手段と考えております。