Als een coatinglaag slijt, wil je natuurlijk weten hoe snel dat gaat en hoe dik de laag nog is. Maar doordat bij dit project zowel het moedermateriaal als de coating bestaat uit aluminium, is die dikte zeer lastig te bepalen. Ivy’er Roelf-Jilling Wolthuis zoekt naar een methode om deze toch secuur vast te stellen.

Het project van Roelf-Jilling vindt plaats bij een bedrijf in het Rotterdamse havencomplex waar wordt gewerkt met Open Rack Vaporizers (ORV’s), die worden blootgesteld aan zeewater. Dat zoute water zorgt voor slijtage, ook bij de coating. Maar dat effect monitoren, blijkt geen eenvoudige klus. “Direct bij de start van het project kwamen de vragen. Wat voor materialen zitten er eigenlijk in de coating? En wat moet ermee gebeuren? Daardoor werd het eerste stuk een materiaalkundeonderzoek, want die twee aluminiumlagen onderscheiden… doe dat maar eens!”

Inmiddels zijn er stappen gezet. “Zo zijn we erachter gekomen dat met behulp van röntgenfluorescentie, ook wel XRF, er gekeken kan worden naar afwijkende materialen in de coating, zodat je kan bepalen hoe dik die laag is. Toch blijft het de vraag hoever je daarmee komt. We weten dat het in theorie mogelijk moet zijn, maar er zit wel een sterke diktebeperking aan. We kunnen niet tot oneindige diktes gaan meten. De nauwkeurigheid neemt hard af met het toenemen van de dikte.”

XRF-techniek

Roelf-Jilling legt uit hoe de theorie achter XRF werkt. “Met XRF bestraal je de coating met röntgenstraling. De straling heeft zoveel energie, dat deze in staat is om een elektron van een atoom weg te schieten. Als dat gebeurt met een van de binnenste elektronen, dan wordt dat gat opgevuld door een elektron uit een buitenste laag. Dat elektron heeft meer energie en het energieverschil wordt terug gestraald als röntgenstraling. Die terugkomende straling is uniek voor de combinatie van het atoom, welk elektron verdwenen is en welke terugvalt. Door heel precies de golflengte te meten, kan je achterhalen wat voor atoom het is. Je bent dus aan het meten wat voor materiaal je hebt. En de hoeveelheid van de straling die uniek voor het coatingmateriaal is, kan je als maat nemen voor hoe dik die coating is.” Dus besloot Roelf-Jilling samples van gecoate platen te laten maken. Het plan is om de samples verder te onderzoeken en testen uit te voeren met verschillende leveranciers van XRF apparatuur.

Aluminium op aluminium

"We missen nog de informatie over hoe nauwkeurig de apparatuur is. Wat voor ruis en gevoeligheid hebben ze? Die gevoeligheid bepaalt de maximale dikte die wij kunnen gaan meten.” Die informatie is momenteel niet zomaar voor handen. “Dat maakt tegelijkertijd dat ik het een ontzettend interessant project vind om te doen, omdat het gaat om iets dat over de grens kijkt van wat er al bekend is. XRF is een hele oude techniek die al jaren gebruikt wordt. Alleen meestal gaat dat om een aluminiumcoating op staal. Dat is een heel duidelijk verschil. In dit project hebben we met aluminium op aluminium te maken. Dat is een groot verschil. De coating wordt in vloeibare vorm op het moedermateriaal gespoten. Het op te brengen materiaal wordt in draadvorm ingekocht. “Als start hebben we de draad op de TU Delft bij Materiaalkunde geanalyseerd om de exacte samenstelling te bepalen. Dat is essentieel om te kunnen beredeneren of een diktemeting binnen bepaalde toleranties kans van slagen heeft”. 

Ondersteuning

Overigens doet Roelf-Jilling het project niet helemaal alleen. Zo spart hij regelmatig met collega-Ivy’er Steven Verwer. “Hij had door eerdere projecten al ervaring opgedaan bij die klant. Het was heel fijn om het probleem samen te kunnen bespreken en te kijken naar de mogelijkheden. Vooral zijn feedback was prettig, dat helpt enorm. Toen hij op een gegeven aan zijn afstudeerproject begon, miste ik hem ook echt. Ook Ivy’er Gianni Ling helpt mij. Als materiaalkundige controleert hij alles en ik wilde hem ook de diktemetingen laten uitvoeren bij de universiteit, maar helaas is de universiteit door de coronamaatregelen niet beschikbaar voor ons.” Daarom besteed ik dit nu uit aan een laboratorium.

Toch geniet Roelf-Jilling volop van de klus. “Het is een ontzettend veelzijdig project. Het enige dat nog niet aan bod gekomen is, is het implementeren van de apparatuur. We moeten eerst laten zien dat het gaat werken voordat we XRF apparatuur laten aanschaffen. Zo’n machine kost 10.000 euro, dat is een flinke uitgave. Verder vind ik het vooral heel inspirerend om zo te werken. Mensen zijn heel dankbaar om wat je voor hen doet. Het is bovendien een project dat tot de verbeelding spreekt. Zo’n meting uitvoeren, röntgenapparatuur; het klinkt allemaal heel cool. Het is bijna een R&D-onderzoek. Aan het development aspect zijn we nog niet toe, maar ik merk nu al dat de resultaten waarde hebben voor de klant.”