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表面涂層測(cè)厚儀
表面涂層測(cè)厚儀
涂層測(cè)儀除了可以測(cè)量磁性金屬基體和非磁性基體上的涂層，亦可以測(cè)量金屬電鍍的鍍層測(cè)厚儀,，因此,，涂層測(cè)厚儀，通常也稱為涂鍍層測(cè)厚儀,。
涂層測(cè)厚儀
涂鍍層測(cè)厚儀根據(jù)測(cè)量原理一般有以下五種類型:1.磁性測(cè)厚法:適用導(dǎo)磁材料上的非導(dǎo)磁層厚度測(cè)量.導(dǎo)磁材料一般為:鋼\鐵\銀\鎳.此種方法測(cè)量精度高
2.渦流測(cè)厚法:適用導(dǎo)電金屬上的非導(dǎo)電層厚度測(cè)量,，此種方法較磁性測(cè)厚法精度低。
3.超聲波測(cè)厚法:目前國(guó)內(nèi)還沒有用此種方法測(cè)量涂鍍層厚度的,國(guó)外個(gè)別廠家有這樣的儀器,適用多層涂鍍層厚度的測(cè)量或則是以上兩種方法都無法測(cè)量的場(chǎng)合.但一般價(jià)格昂貴\測(cè)量精度也不高,。
4.電解測(cè)厚法:此方法有別于以上三種,不屬于無損檢測(cè),需要破壞涂鍍層.一般精度也不高.測(cè)量起來較其他幾種麻煩,。
5.放射測(cè)厚法:此種儀器價(jià)格非常昂貴(一般在10萬RMB以上),適用于一些特殊場(chǎng)合。國(guó)內(nèi)目前使用zui為普遍的是第1\2兩種方法,。
常規(guī)涂層測(cè)厚儀的原理
對(duì)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(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)中稱為覆層（coating）。
覆層厚度測(cè)量已成為加工工業(yè),、表面工程質(zhì)量檢測(cè)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(guó)出口商品和涉外項(xiàng)目中,，對(duì)覆層厚度有了明確的要求。
覆層厚度的測(cè)量方法主要有：楔切法,，光截法,，電解法，厚度差測(cè)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(cè)量法及渦流測(cè)量法等。這些方法中前五種是有損檢測(cè),，測(cè)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(cè)量，但裝置復(fù)雜昂貴，測(cè)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(cè)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(hào)大于3的鍍層測(cè)量,。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)便且價(jià)廉，是工業(yè)和科研使用zui廣泛的測(cè)厚儀器,。
采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材,，檢測(cè)速度快，能使大量的檢測(cè)工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行,。
測(cè)量原理
一．磁吸力測(cè)量原理及測(cè)厚儀
*磁鐵（測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)厚儀應(yīng)用zui廣,。測(cè)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(cè)物吸合后，將測(cè)量簧在其后逐漸拉長(zhǎng),，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(dòng)完成這一記錄過程,。不同的型號(hào)有不同的量程與適用場(chǎng)合,。
這種儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、堅(jiān)固耐用,、不用電源,，測(cè)量前無須校準(zhǔn)，價(jià)格也較低,，很適合車間做現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制,。
磁感應(yīng)測(cè)量
采用磁感應(yīng)原理時(shí)，利用從測(cè)頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小,，來測(cè)定覆層厚度,。也可以測(cè)定與之對(duì)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(cè)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(cè)頭放在被測(cè)樣本上時(shí),，儀器自動(dòng)輸出測(cè)試電流或測(cè)試信號(hào),。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭，測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,，儀器將該信號(hào)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(cè)量信號(hào)。還采用設(shè)計(jì)的集成電路,，引入微機(jī),，使測(cè)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(jí)）。現(xiàn)代的磁感應(yīng)測(cè)厚儀,，分辨率達(dá)到0.1um,，允許誤差達(dá)1%，量程達(dá)10mm,。
磁性原理測(cè)厚儀可應(yīng)用來測(cè)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,。
電渦流測(cè)量
高頻交流信號(hào)在測(cè)頭線圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，測(cè)頭靠近導(dǎo)體時(shí),，就在其中形成渦流,。測(cè)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(cè)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(cè)頭專門測(cè)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(cè)頭。非磁性測(cè)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(cè)頭不同,，信號(hào)的頻率不同,，信號(hào)的大小、標(biāo)度關(guān)系不同,。與磁感應(yīng)測(cè)厚儀一樣,，渦流測(cè)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(cè)厚儀，原則上對(duì)所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測(cè)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(cè)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(cè)量較為合適,。
DRF系列測(cè)厚儀特點(diǎn)：
具有兩種測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量方式（CONTINUE）和單次測(cè)量方式（SINGLE）,；
具有兩種工作方式：直接方式(DIRECT)和成組方式(APPL)；
設(shè)有五個(gè)統(tǒng)計(jì)量：平均值（MEAN）,、zui大值（MAX）,、zui小值（MIN）、測(cè)試次數(shù)（NO．）,、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S．DEV）
可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和二點(diǎn)校準(zhǔn),，并可用基本校準(zhǔn)法對(duì)測(cè)頭的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正；
具有存貯功能：可存貯300個(gè)測(cè)量值,；
具有刪除功能：對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)的單個(gè)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除,也可刪除涂層測(cè)厚儀存貯區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù),，以便進(jìn)行新的測(cè)量；
可設(shè)置限界：對(duì)限界外的測(cè)量值能自動(dòng)報(bào)警,；
具有與PC機(jī)通訊的功能：可將測(cè)量值,、統(tǒng)計(jì)值傳輸至PC機(jī)，以便涂層測(cè)厚儀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理,； 具有電源欠壓指示功能,；
操作過程有蜂鳴聲提示；
具有錯(cuò)誤提示功能,；
具有自動(dòng)關(guān)機(jī)功能,。
影響因素
有關(guān)說明
a 基體金屬磁性質(zhì)
磁性法測(cè)厚受基體金屬磁性變化的影響（在實(shí)際應(yīng)用中，低碳鋼磁性的變化可以認(rèn)為是輕微的）,，為了避免熱處理和冷加工因素的影響,，應(yīng)使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)；亦可用待涂覆試件進(jìn)行校準(zhǔn),。
b 基體金屬電性質(zhì)
基體金屬的電導(dǎo)率對(duì)測(cè)量有影響,，而基體金屬的電導(dǎo)率與其材料成分及熱處理方法有關(guān)。使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn),。
c 基體金屬厚度
每一種儀器都有一個(gè)基體金屬的臨界厚度,。大于這個(gè)厚度，測(cè)量就不受基體金屬厚度的影響,。本儀器的臨界厚度值見附表1,。
d 邊緣效應(yīng)
本儀器對(duì)試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處進(jìn)行測(cè)量是不可靠的,。
e 曲率
試件的曲率對(duì)測(cè)量有影響,。這種影響總是隨著曲率半徑的減少明顯地增大。因此,，在彎曲試件的表面上測(cè)量是不可靠的,。
f 試件的變形
測(cè)頭會(huì)使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測(cè)出可靠的數(shù)據(jù),。
g 表面粗糙度
基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對(duì)測(cè)量有影響,。粗糙程度增大,，影響增大。粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差,，每次測(cè)量時(shí),，在不同位置上應(yīng)增加測(cè)量的次數(shù)，以克服這種偶然誤差,。如果基體金屬粗糙,，還必須在未涂覆的粗糙度相類似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對(duì)儀器的零點(diǎn)；或用對(duì)基體金屬?zèng)]有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后,，再校對(duì)儀器的零點(diǎn),。
g 磁場(chǎng)
周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)嚴(yán)重地干擾磁性法測(cè)厚工作,。
h 附著物質(zhì)
本儀器對(duì)那些妨礙測(cè)頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質(zhì)敏感，因此,，必須清除附著物質(zhì),，以保證儀器測(cè)頭和被測(cè)試件表面直接接觸。
i 測(cè)頭壓力
測(cè)頭置于試件上所施加的壓力大小會(huì)影響測(cè)量的讀數(shù),，因此,，要保持壓力恒定。
j 測(cè)頭的取向
測(cè)頭的放置方式對(duì)測(cè)量有影響,。在測(cè)量中,，應(yīng)當(dāng)使測(cè)頭與試樣表面保持垂直。
使用規(guī)定
a 基體金屬特性
對(duì)于磁性方法,，標(biāo)準(zhǔn)片的基體金屬的磁性和表面粗糙度,，應(yīng)當(dāng)與試件基體金屬的磁性和表面粗糙度相似。 對(duì)于渦流方法,，標(biāo)準(zhǔn)片基體金屬的電性質(zhì),，應(yīng)當(dāng)與試件基體金屬的電性質(zhì)相似。
b 基體金屬厚度
檢查基體金屬厚度是否超過臨界厚度,，如果沒有,，可采用3.3中的某種方法進(jìn)行校準(zhǔn)。
c 邊緣效應(yīng)
不應(yīng)在緊靠試件的突變處,，如邊緣,、洞和內(nèi)轉(zhuǎn)角等處進(jìn)行測(cè)量。
d 曲率
不應(yīng)在試件的彎曲表面上測(cè)量,。
e 讀數(shù)次數(shù)
通常由于儀器的每次讀數(shù)并不*相同,，因此必須在每一測(cè)量面積內(nèi)取幾個(gè)讀數(shù)。覆蓋層厚度的局部差異,，也要求在任一給定的面積內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量,，表面粗造時(shí)更應(yīng)如此,。
f 表面清潔度
測(cè)量前，應(yīng)清除表面上的任何附著物質(zhì),，如塵土,、油脂及腐蝕產(chǎn)物等，但不要除去任何覆蓋層物質(zhì)
涂層測(cè)厚儀中F,，N以及FN的區(qū)別：
F代表ferrous 鐵磁性基體,，F型的涂層測(cè)厚儀采用電磁感應(yīng)原理，來測(cè)量鋼,、鐵等鐵磁質(zhì)金屬基體上的非鐵磁性涂層,、鍍層，例如：漆,、粉末,、塑料、橡膠,、合成材料,、磷化層、鉻,、鋅,、鉛、鋁,、錫,、鎘、瓷,、琺瑯,、氧化層等。
N代表Non- ferrous非鐵磁性基體,，N型的涂層測(cè)厚儀采用電渦流原理,；來測(cè)量用渦流傳感器測(cè)量銅、鋁,、鋅,、錫等基體上的琺瑯、橡膠,、油漆,、塑料層等。
FN型的涂層測(cè)厚儀既采用電磁感應(yīng)原理,，又采用采用電渦流原理,，是F型和N型的二合一型涂層測(cè)厚儀。
應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用：用磁性傳感器測(cè)量鋼,、鐵等鐵磁質(zhì)金屬基體上的非鐵磁性涂層,、鍍層,，例如：漆、粉末,、塑料,、橡膠、合成材料,、磷化層,、鉻、鋅,、鉛,、鋁、錫,、鎘,、瓷、琺瑯,、氧化層等,。用渦流傳感器測(cè)量銅、鋁,、鋅、錫等基體上的琺瑯,、橡膠,、油漆、塑料層等,。廣泛用于制造業(yè),、金屬加工業(yè)、化工業(yè),、商檢等檢測(cè)領(lǐng)域,。 涂層測(cè)厚儀在測(cè)量物體時(shí),除測(cè)量方法外,還會(huì)有其他因數(shù)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有所偏差,具體影響因數(shù)請(qǐng)看下表. 測(cè)量方式法 磁性測(cè)量 渦流測(cè)量 基體金屬磁性質(zhì)
* 基體金屬電性質(zhì) *
邊緣效應(yīng) * *
曲率 * *
試件粗糙度 * *
磁場(chǎng) *
附著物質(zhì) * *
測(cè)頭壓力 * *
測(cè)頭取向 * *
基體金屬厚度 * *
試件的形狀 * *
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4956-2003《磁性基體上非磁性覆蓋層厚度測(cè)量磁性法》 標(biāo)準(zhǔn)ISO 2178-1982 檢定規(guī)程： JJG818-2005 《磁性、電渦流式覆層厚度測(cè)量?jī)x》 哪些金屬是磁性金屬,？哪些金屬是非磁性金屬,？ 磁性金屬只有三類 1. 鋼鐵 2. 鎳金屬 3.部分不銹鋼(馬氏體或鐵素體型：如404B，430,、420,、410等) 除了上述三種金屬外的其他金屬均為非磁性金屬，如銅,、錫,、鉛、及奧氏體型不銹鋼（如404B,，430,、420,、410） 哪類不銹鋼是磁性？哪類是非磁性,？ 人們常以為磁鐵吸附不銹鋼材,，驗(yàn)證其優(yōu)劣和真?zhèn)危晃鼰o磁,，認(rèn)為是好的,，貨真價(jià)實(shí)；吸者有磁性,，則認(rèn)為是冒牌假貨,。其實(shí)，這是一種極其片面的,、不切實(shí)的錯(cuò)誤的辨別方法,。 不銹鋼的種類繁多，常溫下按組織結(jié)構(gòu)可分為幾類： 1．奧氏體型：如304,、321,、316、310等,；是無磁或弱磁性 2．馬氏體或鐵素體型：如404B,，430、420,、410等,；是有磁性的。
檢定規(guī)程
通常用作裝飾管板的不銹鋼多數(shù)是奧氏體型的304材質(zhì),，一般來講是無磁或弱磁的,，但因冶煉造成化學(xué)成分波動(dòng)或加工狀態(tài)不同也可能出現(xiàn)磁性，但這不能認(rèn)為是冒牌或不合格,，這是什么原因呢,？ 上面提到奧氏體是無磁或弱磁性，而馬氏體或鐵素體是帶磁性的,，由于冶煉時(shí)成分偏析或熱處理不當(dāng),，會(huì)造成奧氏體304不銹鋼中少量馬氏體或鐵素體組織。這樣,，304不銹鋼中就會(huì)帶有微弱的磁性,。 另外，304不銹鋼經(jīng)過冷加工,，組織結(jié)構(gòu)也會(huì)向馬氏體轉(zhuǎn)化,，冷加工變形度越大，馬氏體轉(zhuǎn)化越多，鋼的磁性也越大,。如同一批號(hào)的鋼帶,，生產(chǎn)Φ76管，無明顯磁感,，生產(chǎn)Φ9.5管,。因泠彎變形較大磁感就明顯一些，生產(chǎn)方矩形管因變形量比圓管大,，特別是折角部分,，變形更激烈磁性更明顯。 要想*消除上述原因造成的304鋼的磁性,，可通過高溫固溶處理開恢復(fù)穩(wěn)定奧氏體組織,，從而消去磁性。 特別要提出的是,，因上面原因造成的304不銹鋼的磁性,，與其他材質(zhì)的不銹鋼，如430,、碳鋼的磁性*不是同一級(jí)別的,，也就是說304鋼的磁性始終顯示的是弱磁性。 這就告訴我們,，如果不銹鋼帶弱磁性或*不帶磁性,，應(yīng)判別為304或316材質(zhì)；如果與碳鋼的磁性一樣,，顯示出強(qiáng)磁性,，因判別為不是304材