DE19931128A1

DE19931128A1 - Measuring corrosion protection effect of coatings and inhibitors involves measuring optical properties of thin film of material under investigation, preferably of thickness less than 10 microns

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Publication number: DE19931128A1
Application number: DE19931128A
Authority: DE
Original assignee: Universitaet Heidelberg
Current assignee: Universitaet Heidelberg
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-25

Abstract

The method involves measuring one or more optical properties of a thin film of the material (2) under investigation, pref. of thickness less than 10 microns and in partic. less than 5 microns. The material under investigation can be applied to a transparent substrate (1) and coated with one or more corrosion protection layers (3). An Independent claim is also included for an arrangement for implementing the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung des Zustands einer Werkstoffoberfläche, die mit einer Korrosionsschutzmaßnahme, wie beispielsweise einer Beschichtung und/oder Korrosionsinhibitoren, vor einer korrosiven Umgebung geschützt wird sowie Vorrichtungen, die diese Untersuchung in besonders vorteilhafter Weise ermöglichen.The present invention relates to a method for examining the state of a Material surface that with a corrosion protection measure, such as one Coating and / or corrosion inhibitors, protected from a corrosive environment will, as well as devices that perform this investigation in a particularly advantageous manner enable.

Derzeit übliche Meßverfahren im Bereich Korrosionsschutzprüfung variieren je nach Aufgabenstellung.Current measurement methods in the field of corrosion protection testing vary depending on Task.

Bekannte Verfahren beurteilen im wesentlichen lediglich die Oberfläche einer Korrosionsschutzschicht und die oberflächlich sichtbare Korrosionswirkung an der Grenzschicht zwischen Korrosionschutzschicht und Werkstoff. Des weiteren ist diesen Verfahren gemein, daß nach einer Bewitterung (künstlich oder natürlich) eine Begutachtung der sichtbaren Werkstücksoberfläche (bzw. der Beschichtung) erfolgt. In den meisten Fällen wird hierzu die Probe mit einem Lichtmikroskop (oder dem bloßen Auge) betrachtet und eine Bewertung nach bestimmten Richtlinien vorgenommen (Blasengrad, Rostgrad, Rißgrad, Abblätterungsgrad ect.). Bei durch Beschichtungen geschützten Proben wird diese Beurteilung üblicherweise gemäß der Norm ISO 4628 : 1982 "Paints and varnishes - Evaluation of degradation of paint coatings - Designation of intensity, quantity and size of Common types of defect -" Teil 1-6 durchgeführt.Known methods essentially only assess the surface of a Corrosion protection layer and the superficially visible corrosion effect on the Border layer between the corrosion protection layer and the material. Furthermore, this is Procedure common that after weathering (artificial or natural) a The visible workpiece surface (or the coating) is assessed. In In most cases, the sample is examined with a light microscope (or the bare one Eye) and assessed according to certain guidelines (Degree of bubbles, degree of rust, degree of cracking, degree of exfoliation etc.). With through coatings Protected samples are usually assessed according to the ISO 4628: 1982 standard "Paints and varnishes - Evaluation of degradation of paint coatings - Designation of intensity, quantity and size of common types of defect - "Part 1-6 carried out.

Diese einfachen Korrosionstests nach dem Schema "Künstliche Bewitterung, Beurteilung der Korrosionsschäden" sind zur Zeit Industriestandard im Bereich der Qualitätssicherung. Nachteilig ist hier, daß diese Verfahren grundsätzlich nicht frei voll Willkür sind. Zwar sind die Bewertungsrichtlinien gemäß ISO 4628 : 1982 standardisiert, da sich jedoch die Bewertung der Korrosionserscheinungen nicht vollständig in ein automatisiertes Schema fassen läßt und sich nicht alle zu prüfenden Parameter objektiv quantifizieren lassen, bleibt ein gewisser subjektiver Anteil in der Ergebnissen erhalten.These simple corrosion tests according to the "artificial weathering, assessment corrosion damage "is currently the industry standard in the area of quality assurance. The disadvantage here is that these procedures are not fundamentally arbitrary. Though the evaluation guidelines are standardized according to ISO 4628: 1982, however, since the Assessment of the corrosion phenomena is not fully in an automated scheme can be grasped and not all parameters to be checked can be objectively quantified remains get a certain subjective share in the results.

Hinzu kommt, daß selbst bei dem sogenannten Kurzzeittest die Notwendigkeit einer Bewitterungzeit im Wochenbereich üblich und notwendig ist, da Korrosion mit den bekannten Verfahren erst wahrgenommen werden kann, wenn bereits eine massive Zerstörung der Grenzfläche Beschichtung/Metall vorhanden ist. Die notwendige lange Versuchszeit bei derartigen Korrosionstest stellt ein erhebliches technisches und auch betriebswirtschaftliches Problem für die Nutzer dar, welches mit dem derzeitigen Stand der Technik nicht wirtschaftlich zu lösen ist. In addition, even with the so-called short-term test, the need for a Weathering in the weekly range is common and necessary because corrosion with the known methods can only be perceived when a massive Destruction of the coating / metal interface is present. The necessary long Trial time in such corrosion test represents a considerable technical and also business problem for the users, which with the current status the technology cannot be solved economically.

In der Forschung werden erheblich aufwendigere und auch zerstörende Prüfverfahren angewandt. So werden z. B. von bewitterten und unbewitterten Proben Profilschnitte hergestellt und diese mit verschiedenen mikroskopischen Methoden (im wesentlichen Licht und Elektronenmikroskopie) untersucht. Im Bereich der nicht zerstörenden Prüfverfahren sind die elektrochemischen Verfahren zu nennen, wie die Messung des linearen Polarisationswiderstands, die Messung von Polarisationskurven, die Messung von Korrosionspotentialen sowie die elektrochemische Impedanzspektroskopie. Seltener werden Methoden wie die Ultraschallmikroskopie oder die Bestimmung von Korrosionspotentialen mit einer Kelvinsonde (Patent DE 40 18 993) genutzt. Des weiteren ist ein Verfahren zur Überwachung von Spannungskorrosion in speziellen Umgebungen (z. B. Fugzeugen) bekannt, daß mit einer als Fabry-Perot Interferometer ausgebildeten Lichtleitfaser arbeitet (US-Patent 5367583). Dabei wird die Reflektivität der Endbeschichtung dieser Lichtleitfaser als Maß für die Korrosion der Umgebung herangezogen.Research is using considerably more complex and destructive test methods applied. So z. B. from weathered and weathered samples manufactured and this with different microscopic methods (essentially Light and electron microscopy). In the area of non-destructive Test methods include the electrochemical methods, such as the measurement of the linear polarization resistance, the measurement of polarization curves, the measurement of Corrosion potentials and electrochemical impedance spectroscopy. Less common methods such as ultrasound microscopy or the determination of Corrosion potentials used with a Kelvin probe (patent DE 40 18 993). Furthermore is a method for monitoring stress corrosion in special environments (z. Fugzeugen) known that with a trained as a Fabry-Perot interferometer Optical fiber works (US Patent 5367583). The reflectivity of the Final coating of this optical fiber as a measure of the corrosion of the environment used.

Weitere Verfahren, die im Anwendungsbereich der Forschung an neuen Korrosionsschutzmittel angewandt werden, sind neben den beschriebenen einfachen Korrosionstest vor allem die diversen elektrochemischen Methoden sowie mikroskopische Untersuchungen von Profilschnitten. Letztere sind mit einem großen zeitlichen und, bei Verwendung von Elektronenmikroskopen, auch hohem apparativen Aufwand verbunden, so daß diese Methoden nur zur Klärung einzelner Probleme zum Einsatz kommen und für eine breite Anwendung nicht geeignet sind.Other procedures in the scope of research on new Anti-corrosion agents are used in addition to the simple ones described Corrosion test especially the various electrochemical methods as well as microscopic Examinations of profile cuts. The latter are with a large temporal and, at Use of electron microscopes, also associated with high expenditure on equipment, so that these methods are only used to clarify individual problems and for a wide application are not suitable.

In der Korrosionsschutzmittelforschung gibt es jedoch einen Bedarf an schnellen Testmethoden, um eine große Zahl von Substanzen auf ihre Korrosionsschutzeigenschaften zu prüfen (Screening). Die elektrochemischen Methoden sind hierfür ebenfalls nicht geeignet. Zum einen ist auch hier die Versuchsdauer erheblich (gegebenenfalls Wochen - Monate), zum anderen ist speziell bei Methoden wie der Impedanzspektroskopie der apparative Aufwand groß und die Auswertung der Ergebnisse nicht einfach.In corrosion protection agent research, however, there is a need for rapid Test methods to test a large number of substances on their Check corrosion protection properties (screening). The electrochemical methods are also not suitable for this. On the one hand, the duration of the experiment is also considerable here (possibly weeks - months), on the other hand is especially for methods like the Impedance spectroscopy of the equipment costs large and the evaluation of the results not easy.

Allen im Forschungsbereich angewandten Methoden ist gemein, daß sie nicht für Schnelltests geeignet sind und es schwierig ist, eine praxisrelevante Meßgröße aus ihnen abzuleiten, die den Korrosionsschutzgrad quantifiziert. Dies gilt auch für die restlichen Methoden, die zur Klärung spezieller Fragestellungen im Bereich der Korrosionsforschung herangezogen werden. Wie beispielsweise die Ultraschallmikroskopie oder die Messung von Korrosionspotentialen mittels Kelvinsonde. Auch für die Methode nach US-Patent 5367583 gelten diese Einschränkungen; hier kommt noch hinzu, daß der Meßbereich nur eine Fläche von wenigen mm² haben kann (typisch ist eine 1 mm Faser → Endfläche = 0,8 mm²), was für viele der technisch relevanten Korrosionsvorgänge keine adäquate Beobachtungsfläche darstellt, da die typischen Korrosionserscheinungen (z. B. für Stahl) eine wesentlich größere laterale Ausdehnung zeigen (z. B. bei Lochfraß), die von dieser Methode nicht oder nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand festgestellt werden können.All of the methods used in the research area have in common that they are not suitable for rapid tests and that it is difficult to derive from them a practical measurement that quantifies the degree of corrosion protection. This also applies to the remaining methods that are used to clarify specific questions in the field of corrosion research. Such as ultrasound microscopy or the measurement of corrosion potentials using a Kelvin probe. These restrictions also apply to the method according to US Pat. No. 5,375,583; In addition, the measuring range can only have an area of a few mm ² (a 1 mm fiber → end face = 0.8 mm ² is typical), which is not an adequate observation area for many of the technically relevant corrosion processes, since the typical corrosion phenomena (e.g. for steel) show a much larger lateral extent (e.g. in case of pitting), which cannot be determined by this method or only with a disproportionately high effort.

Auf Grund dieser Ausführungen Zeit sich der Bedarf nach einem Verfahren und entsprechenden Vorrichtungen, die eine schnelle Beurteilung der Korrosionsschutzwirkung von Korrosionsschutzmaßnahmen sowohl kleiner als auch größerer Flächen erlaubt, zerstörungsfrei arbeitet, einfach zu interpretierende Meßparameter liefert, die Zeitdauer und den apparativen Aufwand von Versuchen erheblich reduziert, die in-Situ Beobachtung von Korrosionsphänomenen erlaubt und hinreichend einfach zu handhaben ist.Because of these statements, the need for a process and time appropriate devices that allow a quick assessment of the Corrosion protection effect of corrosion protection measures both small and allows larger areas, works non-destructively, easy to interpret Provides measurement parameters, the length of time and the equipment required for experiments considerably reduced, which allows in-situ observation of corrosion phenomena and is sufficiently easy to use.

Diese Aufgabe wild erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optischen Eigenschaften einer dünnen Werkstoffschicht, die vorzugsweise in einer Schichtdicke <10 µm und besonders bevorzugt in einer Schichtdicke <5 µm auf einem durchsichtigen Substrat aufgebracht ist, und auf welcher weitere Substanzschichten, beispielsweise in Form von unterschiedlichen Arten von Beschichtungen, Korrosionsinhibitoren oder Kombinationen aus beiden, aufgetragen sind, gemessen werden. Dadurch erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, nach bestimmten, gegenüber dem Stand der Technik erheblich geringeren, Einwirkzeiten der korrosiven Umgebung, in besonders vorteilhafter Weise und sehr rasch die Beurteilung der Schutzwirkung und die Effektivität von Korrosionsschutzmaßnahmen, wie beispielsweise die Beurteilung der Effektivität und Qualität von Beschichtungen und Korrosionsinhibitoren.This object is achieved wildly according to the invention in that the optical properties a thin layer of material, preferably in a layer thickness <10 microns and particularly preferably in a layer thickness <5 μm on a transparent substrate is applied, and on which further substance layers, for example in the form of different types of coatings, corrosion inhibitors or combinations from both, are plotted. This allows the invention Processes according to certain, considerably lower than the prior art, Exposure times to the corrosive environment, in a particularly advantageous manner and very quickly the assessment of the protective effect and the effectiveness of corrosion protection measures, such as assessing the effectiveness and quality of coatings and Corrosion inhibitors.

Da die Grenzfläche Korrosionsschutz/Werkstoff normalerweise verborgen (z. B. unter der Korrosionsschutzschicht) und optischen Messungen nicht zugänglich ist, muß zunächst der Werkstoff in einer dünnen Schicht auf einen transparenten Träger (z. B. Glasträger) aufgebracht werden. Dadurch wird eine Beobachtungszone geschaffen, durch welche das Einsetzen und der Verlauf der Korrosion durch Messung der optischen Eigenschaften (z. B. Reflektivität) der Werkstoffschicht erfaßt wird. Die Messung erfolgt von der Rückseite durch den transparenten Träger in Reflexion oder, sofern der Korrosionsschutz transparent ist, gegebenenfalls auch in Transmission. Hierbei ist wesentlich, daß die Zusammensetzung der dünnen Werkstoffschicht der Zusammensetzung des letztendlich verwandten Werkstoffs entspricht. Die Dicke der Schicht muß so gewählt werden, daß jegliche Veränderung an der Schichtoberseite (Seite mit Korrosionsschutz) eine Veränderung der gemessenen optischen Eigenschaft der Werkstoffschicht bewirkt. Dieses ist ab einer Schichtdicke von <10 µm möglich. Auf diese Weise ist es sogar möglich, Schichtsysteme herzustellen, bei denen der Korrosionsvorgang in situ gemessen werden kann.Since the corrosion protection / material interface is normally hidden (e.g. under the Corrosion protection layer) and optical measurements is not accessible, the Material in a thin layer on a transparent carrier (e.g. glass carrier) be applied. This creates an observation zone through which the Onset and the course of corrosion by measuring the optical properties (e.g. Reflectivity) of the material layer is detected. The measurement is made from the back through the transparent support in reflection or, provided that the corrosion protection is transparent, possibly also in transmission. It is essential that the Composition of the thin material layer of the composition of the ultimately related material. The thickness of the layer must be chosen so that any change on the top of the layer (side with corrosion protection) Changes in the measured optical property of the material layer causes. This is possible from a layer thickness of <10 µm. In this way it is even possible To produce layer systems in which the corrosion process is measured in situ can.

Dadurch bietet das vorliegende Verfahren und die vorliegende Einrichtung folgende Vorteile:
Der Korrosionsvorgang wird direkt an der Grenzschicht Korrosionsschutz/Werkstoff erfaßt. Dies hat zur Folge, daß Korrosion sofort nach dem Versagen der jeweiligen Korrosionsschutzmaßnahme entdeckt und beurteilt werden kann. Dadurch kann, gegenüber Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, bereits in einem sehr frühen Stadium eine exakte Aussage hinsichtlich der Schutzwirkung der Korrosionsschutzmaßnahme getroffen und deutlich kürzere Meßzeiten gegenüber den derzeit üblichen Verfahren erreicht werden.As a result, the present method and the present device offer the following advantages:
The corrosion process is recorded directly at the corrosion protection / material interface. As a result, corrosion can be discovered and assessed immediately after the respective corrosion protection measure has failed. Compared to methods which are known from the prior art, this enables an exact statement regarding the protective effect of the anti-corrosion measure to be made at a very early stage and significantly shorter measuring times can be achieved compared to the currently customary methods.

Zusätzlich ist eine in Situ Messung möglich, d. h. der Korrosionsvorgang kann kontinuierlich verfolgt werden. Die Meßergebnisse sind objektiv und nicht von mehr oder weniger willkürlichen Bewertungen eines Experimentators abhängig. Außerdem stehen die optischen Eigenschaften der dünnen Werkstoffschicht in einem direkten, einfachen Zusammenhang mit deren Korrosionsgrad. Die Meßergebnisse sind daher ohne komplizierte Auswertung interpretierbar und in hohem Maße praxisrelevant. Zur Bestimmung einer Maßzahl für die Korrosionsschutzwirkung kann z. B. einfach die Zeit bis zum Einsetzen von Korrosion in einer Normumgebung herangezogen werden.In-situ measurement is also possible. H. the corrosion process can be tracked continuously. The measurement results are objective and not of more or less arbitrary assessments of an experimenter. Also stand the optical properties of the thin material layer in a direct, simple Connection with their degree of corrosion. The measurement results are therefore without complicated evaluation interpretable and highly practical. For Determining a measure for the corrosion protection effect can, for. B. just time be used in a standard environment until the onset of corrosion.

Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die zeitnahe und schnelle Beurteilung, der Wirksamkeit von Korrosionsschutzmaßnahmen. Dieses ist vor allem bei der Entwicklung neuer Korrosionsschutzmittel, wie auch im Bereich der Qualitätssicherung von großer technischer Bedeutung (Korrosionsschutzprüfungen).As a result, the method according to the invention enables timely and fast Assessment, the effectiveness of corrosion protection measures. This is especially with the development of new corrosion protection agents, as well as in the area of Quality assurance of great technical importance (corrosion protection tests).

Durch die universelle Einsetzbarkeit der im vorhergehenden beschriebenen Methode sind eine Vielzahl von möglichen Anwendungen der Erfindung möglich und denkbar:
Beispielsweise kann diese Methode zur zeit- und kostensparenden Entwicklung in der Lackindustrie eingesetzt werden. Dort vor allem zum Testen der Korrosionsschutzeigenschaften neuer Produkte. Auch können, beispielsweise Lackkomponenten oder Lackzusätze separat auf ihre Korrosionsschutzwirkung hin getestet werden. Durch die Möglichkeit eines Schnelltests ist dabei die Untersuchung einer großen Zahl von Stoffen und Zubereitungen in kurzer Zeit möglich (Screening).Due to the universal applicability of the method described above, a large number of possible applications of the invention are possible and conceivable:
For example, this method can be used to save time and money in the paint industry. There especially for testing the corrosion protection properties of new products. Paint components or paint additives, for example, can also be tested separately for their corrosion protection effect. The possibility of a quick test means that a large number of substances and preparations can be examined in a short time (screening).

Im Bereich der lackverarbeitenden Industrie kann diese Methode zur Qualitätssicherung eingesetzt werden.In the field of paint processing industry, this method can be used for quality assurance be used.

Gerade im Bereich Qualitätssicherung stellen die langen Testzeiten der üblichen Verfahren ein technisches Problem dar, da viele Produkte lange ausgeliefert sind, wenn die Ergebnisse der Korrosionsprüfung nach den üblichen Verfahren vorliegen. (in Hinblick auf die Kosten großer Lagerkapazitäten, die zur Zwischenlagerung von Produkten bis zum Vorliegen der Testergebnisse notwendig sind, gehen viele Firmen hier das Risiko einer notwendigen Rückrufaktion im Falle einer fehlerhaften Charge ein. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Entwicklung von an die jeweilige Produktion angepaßten Schnelltests, die dieses Problem deutlich reduzieren können.In the area of quality assurance, in particular, the long test times of the usual procedures is a technical problem, since many products are delivered long if the Results of the corrosion test according to the usual procedures are available. (regarding at the cost of large storage capacities for the temporary storage of products by If the test results are necessary, many companies take the risk here necessary recall in the event of a defective batch. The present Invention allows the development of adapted to the respective production Rapid tests that can significantly reduce this problem.

Vor allem ist auch an die Anwendung dieser Methode in der Forschung und Qualitätssicherung von Korrosionsschutzmaßnahmen im Bereich der in Verbundwerkstoffe zu denken. So können beispielsweise Korrosionsinhibitoren oder andere Zusätze für beispielsweise Stahlbeton getestet und gesucht werden.Above all, it also applies to the application of this method in research and Quality assurance of corrosion protection measures in the area of To think of composite materials. For example, corrosion inhibitors or other additives for example reinforced concrete are tested and searched.

Auch in diesen Bereichen ist die Untersuchung einer großen Zahl von Stoffen und Zubereitungen in kurzer Zeit interessant und kostensparend. Derzeit übliche Verfahren für diese Aufgabe arbeiten heutzutage ebenfalls mit einer visuellen Beurteilung von Proben. Die vorliegende Erfindung bringt auch hier Vorteile bzgl. Untersuchungszeit und Objektivität der Ergebnisse. Zusätzlich ist prinzipbedingt eine Adaption der Erfindung (in der Ausprägung mit Messung in Reflexion) möglich, da das Messen von Korrosion direkt im Beton erlaubt wird.Also in these areas is the study of a large number of substances and Preparations in a short time interesting and cost-saving. Current procedures for these tasks also work today with a visual assessment of samples. The present invention also brings advantages in terms of examination time and Objectivity of the results. In addition, an adaptation of the invention (in the expression with measurement in reflection) possible because the measurement of corrosion directly is allowed in concrete.

Generell ist der Einsatz der Erfindung nicht auf die oben erwähnten Korrosionsschutzverfahren beschränkt. Prinzipiell kann die Wirksamkeit aller bekannten Korrosionsschutzverfahren mittels der Erfindung untersucht werden (z. B. Phosphatierungen, Chromatierungen ect., Einfluß von Metallvorbehandlungen auf die Korrosionsschutzeigenschaften von Lacksystemen usw.).Generally, the use of the invention is not limited to those mentioned above Corrosion protection process limited. In principle, the effectiveness of all known Corrosion protection methods are investigated by means of the invention (e.g. Phosphating, chromating etc., influence of metal pretreatments on the Corrosion protection properties of paint systems etc.).

Die Erfindung soll nachfolgend durch zwei Beispiele erläutert werden.The invention is illustrated below by two examples.

A) Assessment of the corrosion protection effect of coatings (e.g. paint) in liquid

Ein Glasplättchen, welches einseitig mit einer Metallschicht versehen ist (z. B. Fe oder Al, Schichtdicke etwa 200 nm), wird auf der Metallseite mit der zu prüfenden Schutzbeschichtung beschichtet. Die Metallschicht wird durch das Trägerglas hindurch mittels einer Laserdiode (670 nm) und einer Kollimatoroptik beleuchtet (der beleuchtete Bereich hat etwa eine Fläche von etwa 80 mm²; es wird unter etwa 30° zur Normalen eingestrahlt). Die Meßfläche ist dabei durch den beleuchteten Bereich definiert. Der reflektierte Anteil des Lichts wird mit einer entsprechenden Optik auf eine Photodiode fokussiert. Das beschichtete Glasplättchen befindet sich in einer Glasküvette, die mit einer korrosiven Flüssigkeit gefüllt ist. (z. B. 1 N HCl für Fe-Beschichtung oder 1 N NaOH für Al-Beschichtung). Generell wird die Art dieser Flüssigkeit je nach Beschichtungssystem und unterliegendem Metall festgelegt (in der in diesem Beispiel beschriebenen Konfiguration ist jedoch eine Beschränkung auf transparente Flüssigkeiten nötig).A glass plate, which is provided on one side with a metal layer (e.g. Fe or Al, layer thickness about 200 nm), is coated on the metal side with the protective coating to be tested. The metal layer is illuminated through the carrier glass by means of a laser diode (670 nm) and collimator optics (the illuminated area has an area of approximately 80 mm ² ; it is irradiated at approximately 30 ° to the normal). The measuring area is defined by the illuminated area. The reflected portion of the light is focused on a photodiode using appropriate optics. The coated glass plate is in a glass cuvette that is filled with a corrosive liquid. (e.g. 1 N HCl for Fe coating or 1 N NaOH for Al coating). In general, the type of this liquid is determined depending on the coating system and the underlying metal (in the configuration described in this example, however, a restriction to transparent liquids is necessary).

Die Einrichtungen zur Beleuchtung des Glasplättchens und zur Detektion des reflektierten Lichts befinden sich außerhalb der Küvette. Die gesamte Anordnung befindet sich in einem Gehäuse, welches störendes Fremdlicht abschirmt.The devices for illuminating the glass plate and for detecting the reflected Lights are outside the cuvette. The entire arrangement is in a housing that shields disturbing extraneous light.

Mit beginnender Korrosion der Metallschicht ändert sich deren Reflektivität und damit das von der Photodiode aufgenommene Signal. Das Signal der Photodiode wird mit einer elektronischen Schaltung (nach Stand der Technik) verstärkt und aufbereitet und mit weiteren Standardkomponenten digitalisiert und mit einem Computer erfaßt.As the metal layer begins to corrode, its reflectivity changes, and with it that signal picked up by the photodiode. The signal of the photodiode is with a electronic circuit (according to the state of the art) amplified and processed and with other standard components digitized and recorded with a computer.

Ein Maß für die Korrosionsschutzwirkung der getesteten Beschichtung ist z. B. die Zeit, in der die Reflektivität auf 80% des Anfangswerts abgefallen ist.A measure of the corrosion protection effect of the tested coating is e.g. B. the time in the reflectivity has dropped to 80% of the initial value.

B) Assessment of the corrosion protection effect of inhibitors in reinforced concrete

Die zu testende Beton- oder Mörtelzubereitung (mit dem entsprechendem Korrosionsinhibitorzuschlag) wird in einen flachen Behälter (Durchmesser ca. 50 mm) gegeben. Ein Glasplättchen, welches einseitig mit einer Metallschicht versehen ist (Legierung entsprechend einem üblichen Baustahl, z. B. ST37) wird mit der Metallseite auf die Oberfläche des frischen Betons gelegt (und angedrückt um Luftblasen zu vermeiden). Die Metallschicht wird mit einem divergenten Strahl senkrecht beleuchtet. Über der Probe befindet sich eine großflächiger (Durchmesser 50 mm) Lichtdetektor, der das von der Probe zurückgestrahlte Licht erfaßt. Die Meßfläche ist dabei wiederum durch den beleuchteten Bereich definiert (kreisförmig, Durchmesser etwa 15 mm). Der beleuchtende Strahl tritt durch ein kleines Loch im Zentrum des Detektors in die Meßkammer. Die beschriebene Anordnung befindet sich in einem Gehäuse, welches zur Messung über die Schale mit dem Beton und der Probe gestellt wird und dadurch störendes Fremdlicht abschirmt.The concrete or mortar preparation to be tested (with the corresponding Corrosion inhibitor surcharge) is placed in a flat container (diameter approx. 50 mm) given. A glass plate, which is provided on one side with a metal layer (Alloy corresponding to a common structural steel, e.g. ST37) is on the metal side laid the surface of the fresh concrete (and pressed to avoid air bubbles). The metal layer is illuminated vertically with a divergent beam. Over the sample there is a large-area (diameter 50 mm) light detector that detects that of the Sample reflected back light is detected. The measuring surface is in turn by the Illuminated area defined (circular, diameter about 15 mm). The illuminating one The beam enters the measuring chamber through a small hole in the center of the detector. The The arrangement described is located in a housing which is used for measurement via the Bowl with the concrete and the sample is placed and thereby disturbing extraneous light shields.

Mit beginnender Korrosion der Metallschicht ändert sich deren Reflektivität und damit das vom Photodetektor aufgenommene Signal. As the metal layer begins to corrode, its reflectivity changes, and with it that signal picked up by the photodetector.

Das Signal des Photodetektors wird mit einer elektronischen Schaltung (nach Stand der Technik) verstärkt und aufbereitet und mit weiteren Standardkomponenten digitalisiert und mit einem Computer erfaßt.The signal from the photodetector is processed with an electronic circuit (according to the state of the art Technology) reinforced and processed and digitized with other standard components and recorded with a computer.

Ein Maß für die Korrosionsschutzwirkung der getesteten Zubereitung ist wiederum z. B. die Zeit, in der die Reflektivität auf 80% des Anfangswerts abgefallen ist. Aus dem detaillierten Verlauf der Reflektivität können bei geeigneter Wahl der Metallbeschichtung (bzgl. Dicke, Morphologie etc. der Schicht) Informationen über den Wirkungsmechanismus des jeweiligen Inhibitors abgeleitet werden.A measure of the anti-corrosion effect of the tested preparation is in turn z. B. the time in which the reflectivity has dropped to 80% of the initial value. From the detailed course of the reflectivity can be selected with a suitable choice of the metal coating (Regarding thickness, morphology etc. of the layer) Information about the Mechanism of action of the respective inhibitor can be derived.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings:

Es zeigen die Figuren:The figures show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1 is a schematic representation of the method according to the invention and

Fig. 2 die schematische Darstellung einer möglichen Ausführung der Erfindung (Ausführung gemäß Anspruch 14) Fig. 2 is a schematic representation of a possible embodiment of the invention (embodiment according to claim 14)

Fig. 1: Eine Strahlungsquelle 4 beleuchtet die Probe, die aus einem transparenten Träger 1 besteht, der mit einem Werkstoff 2 beschichtet ist. Falls es sich bei dem zu testenden Korrosionsschutzmittel um eine Beschichtung 3 handelt, wird diese auf die Werkstoffschicht 2 aufgebracht. Beim Testen von Korrosionsinhibitoren, die dem korrosiven Medium Medium zugesetzt werden, entfällt das Beschichten mit 3. Die Strahlungsquelle 4 beleuchtet nun die Werkstoffschicht 2 durch den transparenten Träger 1 hindurch. Ein Teil der Strahlung wird dabei transmittiert ein anderer Teil wird reflektiert und ein Teil wird in den verschiedenen Schichten absorbiert. Der reflektierte Strahlungsanteil 6 und/oder der transmittierte Teil 7 werden mit den Detektoren 8 und/oder 9 gemessen. Die Signale der Detektoren werden elektronisch aufbereitet und verarbeitet 10. Die Strahlungsquelle 4 verfügt über eine hinreichend genaue Regelung ihrer Ausgangsintensität oder enthält eine Vorrichtung zur Messung der jeweiligen Ausgangsintensität. Das Signal dieser Vorrichtung wird dann gegebenenfalls zur Aufbereitung der Detektorsignale und Auswertung der Messung herangezogen. Fig. 1: A radiation source 4 illuminates the sample, which consists of a transparent support 1 , which is coated with a material 2 . If the corrosion protection agent to be tested is a coating 3 , this is applied to the material layer 2 . When testing corrosion inhibitors that are added to the corrosive medium, coating with 3 is not necessary. The radiation source 4 now illuminates the material layer 2 through the transparent carrier 1 . Part of the radiation is transmitted, another part is reflected and part is absorbed in the different layers. The reflected radiation component 6 and / or the transmitted component 7 are measured with the detectors 8 and / or 9 . The signals from the detectors are processed and processed electronically 10. The radiation source 4 has a sufficiently precise control of its output intensity or contains a device for measuring the respective output intensity. The signal from this device is then optionally used for processing the detector signals and evaluating the measurement.

Fig. 2: Die Strahlungsquelle 4 (bestehend aus Laserdiode, Kollimatoroptik und Intensitätsmonitor) beleuchtet auf der Probe 12 (bestehend aus Träger, Werkstoffschicht und gegebenenfalls Korrosionsschutzschicht) eine abgegrenzten Bereich (Fläche etwa 80 mm²). Das reflektierte Licht wird im Detektor 8 durch ein Objektiv auf eine Photodiode abgebildet. Die Probe befindet sich in einer transparenten Küvette 11, die mit einer korrosiven Flüssigkeit gefüllt ist. Das Detektorsignal und das Intensitätsmonitorsignal der Strahlungsquelle werden in 10 elektronisch aufbereitet. Fig. 2: The radiation source 4 (consisting of laser diode, collimator optics and intensity monitor) illuminates on the sample 12 (consisting of carrier, material layer and possibly corrosion protection layer) a defined area (area about 80 mm ² ). The reflected light is imaged in the detector 8 by a lens on a photodiode. The sample is in a transparent cuvette 11 which is filled with a corrosive liquid. The detector signal and the intensity monitor signal of the radiation source are electronically processed in FIG. 10 .

Reference list

11

transparenter Träger
transparent support

22nd

Werkstoffschicht
Material layer

33rd

Korrosionsschutzbeschichtung
Corrosion protection coating

44

Strahlungsquelle
Radiation source

55

einfallende Strahlung
incident radiation

66

reflektierte Strahlung
reflected radiation

77

transmittierte Strahlung
transmitted radiation

88th

Detektor (Reflexion)
Detector (reflection)

99

Detektor (Transmission)
Detector (transmission)

1010th

Elektronik zur Datenaufbereitung
Electronics for data processing

1111

Küvette
Cuvette

1212th

Probe (bestehend aus Sample (consisting of

11

, ,

22nd

und gegebenenfalls and if necessary

33rd

)
)

Claims

1. Method and device for determining the effectiveness of corrosion protection measures, characterized in that one or more optical properties of a thin layer, preferably <10 microns, particularly preferably <5 microns, of a material are measured.

2. The method and device according to claim 1, characterized in that the material in question is applied to a transparent substrate.

3. The method and device according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the thin material layer applied to the substrate with one or more Corrosion protection layers is provided.

4. The method and device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the layers applied to the substrate are exposed to a corrosive medium become.

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the layers applied to the substrate are exposed to a corrosive medium which contains one or more corrosion inhibitors.

6. The method and device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical properties of the material layer are measured by the substrate.

7. The method and device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the wavelength of the radiation used for the measurement in the range of 3000 nm-200 nm, preferably in a range of 2000-400 nm and particularly preferably in one Range is 800-400 nm.

8. The method and device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the measurement is carried out at one or more fixed wavelengths.

9. The method and device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that measurement by recording a spectrum over the entire wavelength range or in a sub-range of the wavelength range from 3000 nm-200 nm.

10. The method and device according to one of claims 1 to 9, characterized featured, that the measurement is spatially resolved.

11. The method and device according to one of claims 1 to 10, characterized featured, that the measurement takes place integrally.

12. The method and device according to one of claims 1 to 11, characterized featured, that the measurement is carried out in transmission.

13. The method and device according to one of claims 1 to 12, characterized featured, that the measurement is done in reflection.

14. Device for performing a method according to one or more of the Claims 1-13, characterized in that the location integration by delimited illumination of a sample area and image of the illuminated area is reached on a photodetector (e.g. a photodiode) and the temporal behavior of the photo signal is processed with a circuit arrangement, digitized and recorded if necessary.