對材料表面起保護,,裝飾作用的覆蓋層,如涂層,,鍍層,,敷層,貼層,,化學生成膜等,,在一些國家和標準中稱為覆層(coating)。
覆層厚度測量已成為加工工業(yè),、表面工程質(zhì)量檢測的重要環(huán)節(jié),,是產(chǎn)品達到優(yōu)等質(zhì)量標準的必要手段。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。
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,。
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。
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(shè)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(shè)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,,分辨率達磁感應測厚儀_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,。
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(shè)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(shè)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,,分辨率達磁感應測厚儀_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(wù)還是采用磁性原理測量較為合適.
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(wù)還是采用磁性原理測量較為合適.
四,、塑膠產(chǎn)品上涂層厚度的測量問題
1.用轉(zhuǎn)移法測量塑膠產(chǎn)品上涂層時的注意事項
對塑膠產(chǎn)品上涂層的測量。如使用超聲波發(fā)測量時,,經(jīng)常因涂層與基材發(fā)生相溶而沒有較好的聲波反射面,從而導致測量失敗或讀值嚴重偏差,。如使用切鍥法,,也多有使用不方便和讀數(shù)困難的地方。
所以目前便攜式電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠普遍使用轉(zhuǎn)移法測量塑膠產(chǎn)品上涂層,。
我們經(jīng)過多年實踐,推薦先在產(chǎn)品上蓋若干小條標準厚度的聚酯薄膜(50微米左右,,我公司有專門定制供應),再用紙基美紋膠帶壓住兩頭,,留出中間部分,。將該產(chǎn)品放入噴涂線上正常噴涂、烘烤,。
產(chǎn)品完工后,,取下留有漆膜的聚酯薄膜,用鐵零板(或鋁零板)做基板用磁感應(或電渦流法)膜厚儀分別測量有涂層的部分和無涂層的部分,,兩者之差就是涂層厚度,。由于采用同一塊零板,所以電磁感應參考點不會發(fā)生變化,,從而保證了測量基準不變,,保證了測量的準確。另外,,特別是因采用了差別法,,所以儀器和零板的誤差都會因相減而抵消。這樣就大大降低了對零板和儀器精度的要求,。
也有部分工廠仍采用粘貼鐵片和鋁片的方法,,需要注意的是每塊鐵片或鋁片表面粗糙度不同、凸凹變形,、厚薄變化等會造成電磁感應參考點發(fā)生變化,,這樣可能會造成測量誤差加大和重復性較差。需要注意避免,。
也有部分工廠仍采用粘貼鐵片和鋁片的方法,,需要注意的是每塊鐵片或鋁片表面粗糙度不同、凸凹變形,、厚薄變化等會造成電磁感應參考點發(fā)生變化,,這樣可能會造成測量誤差加大和重復性較差。需要注意避免,。
2.涂層厚度測量的其他問題
a. 涂層烘烤固化后,,還有一個繼續(xù)固化的緩慢過程,因條件限制, 工廠一般取下產(chǎn)品后就會測量,。如過一兩天后再測,,往往厚度會少1~3微米,。
b. 至于切片法測厚,,制備切片則非常重要。由于基材和涂層都較軟,切割變形可能造成涂層向基材方向或基材向涂層方向擠壓侵占,,從而造成讀數(shù)偏大或偏小,。
另外油漆噴涂過程是液態(tài)點狀濺射至基材后,,經(jīng)流平、交聯(lián),、成膜固化。斷面一定是表面有起伏狀態(tài),,外觀上看則呈現(xiàn)出桔皮現(xiàn)象,。轉(zhuǎn)移法測厚是在平面上隨機取點,或再取平均數(shù),,切片法是在切割處的一條直線斷面上顯微目視讀數(shù),。兩者因取點方法不同,、位置不同,,兩者讀數(shù)會有不同。但兩者有互相參考價值,,可分析對比找出原因,。
相關(guān)產(chǎn)品
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