對材料表面保護(hù)、裝飾形成的覆蓋層,,如涂層,、鍍層、敷層,、貼層,、化學(xué)生成膜等,在有關(guān)國家和標(biāo)準(zhǔn)中稱為覆層,。
覆層厚度測量已成為加工工業(yè),、表面工程質(zhì)量檢測的重要一環(huán),是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的*手段,。為使產(chǎn)品化,,我國出口商品和涉外項(xiàng)目中,對覆層厚度有了明確的要求,。
覆層厚度的測量方法主要有:楔切法,、光截法、電解法,、厚度差測量法,、稱重法、X射線熒光法,、β射線反向散射法,、電容法、磁性測量法及渦流測量法等,。這些方法中前五種是有損檢測,,測量手段繁瑣,速度慢,,多適用于抽樣檢驗(yàn),。
X射線和β射線法是無接觸無損測量,但裝置復(fù)雜昂貴,,測量范圍較小,。因有放射源,使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范,。X射線法可測極薄鍍層,、雙鍍層、合金鍍層,。β射線法適合鍍層和底材原子序號大于3的鍍層測量,。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測厚時(shí)采用。
隨著技術(shù)的日益進(jìn)步,特別是近年來引入微機(jī)技術(shù)后,,采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型,、智能、多功能,、高精度,、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步。測量的分辨率已達(dá)0.1微米,,精度可達(dá)到1%,,有了大幅度的提高。它適用范圍廣,,量程寬,、操作簡便且價(jià)廉,是工業(yè)和科研使用zui廣泛的測厚儀器,。
采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材,,檢測速度快,能使大量的檢測工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行,。
測量原理與儀器
一. 磁吸力測量原理及測厚儀
*磁鐵(測頭)與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系,,這個(gè)距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測厚儀,,只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大,,就可進(jìn)行測量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型,,所以磁性測厚儀應(yīng)用zui廣,。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,,標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成,。磁鋼與被測物吸合后,將測量簧在其后逐漸拉長,,拉力逐漸增大,。當(dāng)拉力剛好大于吸力,磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度,。新型的產(chǎn)品可以自動完成這一記錄過程,。不同的型號有不同的量程與適用場合。
這種儀器的特點(diǎn)是操作簡便,、堅(jiān)固耐用,、不用電源,測量前無須校準(zhǔn),,價(jià)格也較低,,很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。
二. 磁感應(yīng)測量原理
采用磁感應(yīng)原理時(shí),利用從測頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小,,來測定覆層厚度,。也可以測定與之對應(yīng)的磁阻的大小,來表示其覆層厚度,。覆層越厚,則磁阻越大,,磁通越小,。利用磁感應(yīng)原理的測厚儀,原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度,。一般要求基材導(dǎo)磁率在500以上,。如果覆層材料也有磁性,則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳),。當(dāng)軟芯上繞著線圈的測頭放在被測樣本上時(shí),,儀器自動輸出測試電流或測試信號。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭,,測量感應(yīng)電動勢的大小,,儀器將該信號放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻,、鎖相,、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù),利用磁阻來調(diào)制測量信號,。還采用設(shè)計(jì)的集成電路,,引入微機(jī),使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高(幾乎達(dá)一個(gè)數(shù)量級)?,F(xiàn)代的磁感應(yīng)測厚儀,,分辨率達(dá)磁感應(yīng)測厚儀_電渦流測量原理_磁吸力測量原理及測厚儀_電渦流原理的測厚儀到0.1um,允許誤差達(dá)1%,量程達(dá)10mm。
磁性原理測厚儀可應(yīng)用來測量鋼鐵表面的油漆層,,瓷,、搪瓷防護(hù)層,塑料,、橡膠覆層,包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層,以及化工石油待業(yè)的各種防腐涂層,。
三.電渦流測量原理
高頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場,測頭靠近導(dǎo)體時(shí),,就在其中形成渦流,。測頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大,。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小,,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。由于這類測頭專門測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度,,所以通常稱之為非磁性測頭,。非磁性測頭采用高頻材料做線圈鐵芯,例如鉑鎳合金或其它新材料,。與磁感應(yīng)原理比較,,主要區(qū)別是測頭不同,信號的頻率不同,,信號的大小,、標(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測厚儀一樣,,渦流測厚儀也達(dá)到了分辨率0.1um,,允許誤差1%,量程10mm的高水平,。
采用電渦流原理的測厚儀,,原則上對所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測量,如航天航空器表面,、車輛,、家電、鋁合金門窗及其它鋁制品表面的漆,,塑料涂層及陽極氧化膜,。覆層材料有一定的導(dǎo)電性,通過校準(zhǔn)同樣也可測量,,但要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差3-5倍(如銅上鍍鉻),。雖然鋼鐵基體亦為導(dǎo)電體,但這類任務(wù)還是采用磁性原理測量較為合適.