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近年來,,在加工工業(yè),、表面工程質(zhì)量檢測中,覆層厚度測量已成為的重要一環(huán),,是產(chǎn)品達到優(yōu)等質(zhì)量標準的*手段,。為使產(chǎn)品化,,我國出口商品和涉外項目中,對覆層厚度有了明確的要求,。
對材料表面保護,、裝飾形成的覆蓋層,如涂層,、鍍層,、敷層、貼層,、化學生成膜等,,在有關(guān)國家和標準中稱為覆層(coating)。
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,。
X射線和β射線法是無接觸無損測量,但裝置復雜昂貴,,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,。電容法僅在薄導電體的絕緣覆層測厚時采用。
隨著技術(shù)的日益進步,,特別是近年來引入微機技術(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,、實用化的方向進了一步。測量的分辨率已達0.1微米,,精度可達到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)濟地進行,。
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磁率之差足夠大,,就可進行測量。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,,所以磁性測厚儀應用zui廣,。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,,標尺及自停機構(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。
這種儀器的特點是操作簡便,、堅固耐用,、不用電源,測量前無須校準,,價格也較低,,很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。
二. 磁感應測量原理
采用磁感應原理時,,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,。利用磁感應原理的測厚儀,,原則上可以有導磁基體上的非導磁覆層厚度。一般要求基材導磁率在500以上,。如果覆層材料也有磁性,,則要求與基材的導磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳)。當軟芯上繞著線圈的測頭放在被測樣本上時,,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,。近年來的電路設計引入穩(wěn)頻、鎖相,、溫度補償?shù)鹊匦录夹g(shù),,利用磁阻來調(diào)制測量信號。還采用設計的集成電路,,引入微機,使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高(幾乎達一個數(shù)量級)?,F(xiàn)代的磁感應測厚儀,,分辨率達到0.1um,允許誤差達1%,,量程達10mm,。
磁性原理測厚儀可應用來測量鋼鐵表面的油漆層,瓷,、搪瓷防護層,,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,,測頭靠近導體時,,就在其中形成渦流。測頭離導電基體愈近,,則渦流愈大,,反射阻抗也愈大。這個反饋作用量表征了測頭與導電基體之間距離的大小,,也就是導電基體上非導電覆層厚度的大小,。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、標度關(guān)系不同,。與磁感應測厚儀 一樣,,渦流測厚儀也達到了分辨率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,原則上對所有導電體上的非導電體覆層均可測量,,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電性,,通過校準同樣也可測量,,但要求兩者的導電率之比至少相差3-5倍(如銅上鍍鉻)。雖然鋼鐵基體亦為導電體,,但這類任務還是采用磁性原理測量較為合適,。
文章來源:北京綠野創(chuàng)能機電設備有限公司
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