一,、引言

在材料表層覆膜是賦予材料本身沒(méi)有的某些性能,，以此提高材料的利用效率或者拓展它的適用范圍,，在機(jī)械,、電子,、儀表,、兵器、農(nóng)機(jī),、五金,、建筑,、造船、航天航空等領(lǐng)域是十分常見(jiàn)的,，而這些成膜工藝大體都分為電鍍,、化血鍍、浸鍍,、化學(xué)和電化學(xué)轉(zhuǎn)化以及涂裝等,。不管是什么成膜工藝，膜層厚度都是最基本的結(jié)構(gòu)參數(shù),，基于這個(gè),，就發(fā)展除了許多不同的儀器如電解式鍍層測(cè)厚儀，X熒光測(cè)厚儀等等,。

金相顯微鏡主要用于金屬的相結(jié)構(gòu)分析,。也可以利用各種平面分析系統(tǒng)進(jìn)行膜層的厚度測(cè)量，并且精度很高,，最小誤差約為±0.8μm,，可作為金屬鍍層和氧化膜層的仲裁測(cè)量。利用金相顯微鏡的聚焦平面也可以作各種涂/鍍膜層的厚度測(cè)量,，而且在微米量級(jí)具有與電磁/電渦輪測(cè)厚儀相當(dāng)?shù)木取?/p>

二,、原理

金相顯微鏡的物鏡焦距和位置都是固定的，實(shí)際操作中可通過(guò)調(diào)整樣品臺(tái)高度,，改變被測(cè)物表面和物鏡之間的距離完成對(duì)焦,。將被檢測(cè)物的覆膜面打磨出一個(gè)斜面后平方在樣品臺(tái)上，使斜面處于視場(chǎng)中,。分別對(duì)膜層的外界面和內(nèi)界面進(jìn)行對(duì)焦,，讀出調(diào)焦旋鈕上兩個(gè)腳面的高度差即為膜層的厚度。具體如下圖所示,。

圖1 利用焦平面測(cè)厚原理

為了相對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量膜層厚度,，需要注意一下幾個(gè)操作技巧：

1、找準(zhǔn)膜層的內(nèi)界面便于對(duì)焦,，要求內(nèi)界面量測(cè)要由比較明顯的色差,，或者顯微結(jié)構(gòu)的差異。

2,、視場(chǎng)景深和顯微鏡放大倍數(shù)成反比,，為了提高對(duì)焦的相對(duì)精度，應(yīng)盡可能提高顯微鏡的放大倍數(shù)來(lái)降低景深,。

3,、打磨斜面盡可能提高加工精度，避免微小的劃痕影響對(duì)焦精度,。另外,，在視場(chǎng)限制的范圍內(nèi),，盡量將斜面和表面的夾角磨小，使得膜層的可視面更大,，可以提高對(duì)焦精度,，便于觀察。

4,、作為基底的樣品要由一定的厚度和剛度,，保證斜面加工過(guò)程不發(fā)生過(guò)大的樣品應(yīng)力變形，影響樣品原有的平整度,。

以下三張圖是作為范例,，使用金相顯微鏡對(duì)鋁基陽(yáng)極氧化膜樣品進(jìn)行拍攝的，放大倍數(shù)是450倍,，拍攝斜面與樣品的夾角約30度,。照片如下所示：

圖2 鋁基陽(yáng)極氧化膜樣品顯微照片1

圖3 鋁基陽(yáng)極氧化膜樣品顯微照片2

圖4 鋁基陽(yáng)極氧化膜樣品顯微照片3

三、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

為了確定用焦平面測(cè)量膜層厚度的精度,，用一片標(biāo)稱厚度1mm的純鋁片作對(duì)比測(cè)量,。先把垂直固定在樣品臺(tái)上，使用金相顯微鏡自帶的軟件隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè),，再將鋁片邊緣打磨成斜面,，在垂直與鋁片厚度方向5mm長(zhǎng)度內(nèi)隨機(jī)選取五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行焦面高度測(cè)量，結(jié)果如下表所示,。

從上表可以看出,，利用金相顯微鏡焦平面測(cè)量膜層厚度是可行且可信的，其讀數(shù)誤差受儀器精度影響,，一般小于1μm,。

四、總結(jié)

利用金相顯微鏡焦平面測(cè)量各種涂/鍍層厚度可行可信,，將樣品覆膜打磨成斜面對(duì)膜層兩個(gè)界面分別對(duì)焦,，從調(diào)焦旋鈕讀出兩個(gè)腳面的高度差即為膜層厚度。這個(gè)方法適用于小件的實(shí)驗(yàn)樣品的測(cè)量,，與其他測(cè)厚方法相比，該方法能在進(jìn)行厚度測(cè)量的同時(shí)能對(duì)膜層的顯微結(jié)果觀察和分析,，并且能適用于各種涂/鍍層或者多層復(fù)合膜的厚度測(cè)量,，對(duì)膜層的性質(zhì)和形態(tài)沒(méi)有限制。

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