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非接觸式測(cè)量片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度,,增強(qiáng)防腐蝕保護(hù)性能

來(lái)源:翁開(kāi)爾(廣東)科技有限公司   2020年03月13日 17:47  

  現(xiàn)實(shí)中零部件的腐蝕現(xiàn)象是無(wú)可避免的,所以在使用壽命內(nèi)必須保證有足夠的防腐保護(hù),。其中涂層厚度是衡量金屬或非金屬防腐涂層質(zhì)量的主要參數(shù),,它也密切影響著零部件的功能特性和裝配尺寸。

  片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層(由Dörken MKS(德?tīng)柨?公司提供)是一種常見(jiàn)的防腐蝕功能涂層,。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層屬于非電解涂層,,它為零部件提供良好的防腐蝕保護(hù)。該涂層由片狀鋅粉和片狀鋁粉一同混合到無(wú)機(jī)基質(zhì)中組成(標(biāo)準(zhǔn)ISO 10683和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13858中定義),。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層包括底漆和面漆,,底漆對(duì)于零部件起到高陰極腐蝕保護(hù)作用。鋅是一種廉價(jià)金屬,,在自我腐蝕的同時(shí)很好保護(hù)了鋼不受腐蝕,。一旦涂層被損壞,底漆中的鋅就會(huì)與水和氧氣發(fā)生接觸,,起到自我犧牲保護(hù)鋼不被腐蝕的作用,。

鹽霧試驗(yàn)時(shí)間(無(wú)紅銹)

參考涂層厚度*
>600h6 μm
>720h8 μm
>960h10 μm

  表1:鹽霧試驗(yàn)時(shí)間與涂層厚度對(duì)應(yīng)表

  面漆的作用是加強(qiáng)零部件的腐蝕保護(hù)和賦予涂層更多功能特性,如增加化學(xué)或機(jī)械阻力,,著色或確定螺紋零件摩擦系數(shù),。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度僅有8-20μm,。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN ISO 9227-NSS,該涂層能保護(hù)零部件在鹽霧試驗(yàn)中1000小時(shí)以上不受金屬(紅銹)的腐蝕,。

  圖一:涂層厚度為9μm的測(cè)試板:沒(méi)有經(jīng)過(guò)鹽霧腐蝕測(cè)試(左)和根據(jù)DIN EN ISO 9227-NSS標(biāo)準(zhǔn)鹽霧測(cè)試1200小時(shí)后(右),。右邊測(cè)試板沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象

  所需的涂層厚度需要由涂層系統(tǒng)和防腐蝕方法來(lái)確定。標(biāo)準(zhǔn)“DIN EN ISO 10683 Connecting elements - Non-electrolytically applied zinc flake coatings緊固件-非電解片狀鍍層” 說(shuō)明了腐蝕保護(hù)與涂層厚度的關(guān)系(鹽霧試驗(yàn)時(shí)間,,不出現(xiàn)紅銹),。不同涂層厚度的涂層測(cè)試板(圖1和圖2)表明了這種相關(guān)性。

  圖二:涂層厚度為11μm的測(cè)試板:沒(méi)有經(jīng)過(guò)鹽霧腐蝕測(cè)試(左圖)和根據(jù)DIN EN ISO 9227-NSS鹽霧試驗(yàn)2500小時(shí)后(右圖),。右圖測(cè)試板沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象

  目前很多產(chǎn)品都需要進(jìn)行噴涂,。通過(guò)噴涂或浸漬紡絲方式將合適粘度的原材料(類(lèi)似于清漆)噴到底材上,且必須控制濕膜厚度在合格范圍內(nèi),,后通過(guò)烘干固化得到相應(yīng)的干膜,。

  在噴涂工藝早期階段測(cè)量涂層厚度,可以穩(wěn)定工藝質(zhì)量和保證產(chǎn)品質(zhì)量,。在理想情況下,,人們希望有測(cè)厚設(shè)備能無(wú)損測(cè)量固化前后的涂層厚度,且要求測(cè)量可靠精準(zhǔn),,高重現(xiàn)性,,簡(jiǎn)單和快速,它還應(yīng)該能測(cè)量彎曲表面涂層厚度,,如螺絲的邊緣和角落部位,。

  過(guò)往,人們普遍使用基于磁感應(yīng)原理的接觸式膜厚儀來(lái)測(cè)量涂層厚度,,該技術(shù)需要將探頭手動(dòng)定位,,探針內(nèi)部線圈的交流電根據(jù)金屬或磁性的基材發(fā)生衰減來(lái)估算涂層厚度。這種接觸測(cè)厚方法只能測(cè)量固化后的涂層厚度,,基材表面的粗糙度也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果,,有可能出現(xiàn)較高的標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外,,這種測(cè)量方法也會(huì)受到零部件的幾何形狀和基材材料的限制,,如不能放置探頭在彈簧絲或螺紋上、不適用于不銹鋼等基材,。

  圖三:coatmaster Flex 適用于非接觸式無(wú)損測(cè)量濕膜或干膜的涂層厚度

  為了彌補(bǔ)接觸式膜厚儀缺點(diǎn),,瑞士coatmaster AG公司研發(fā)了一種基于光熱原理(Advanced Thermal Optics)的測(cè)量設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制光源對(duì)待測(cè)表面進(jìn)行短暫加熱,,然后使用內(nèi)置的高速紅外傳感器無(wú)損記錄動(dòng)態(tài)溫度曲線,,使用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的算法來(lái)終確定涂層厚度。

  由于該測(cè)厚系統(tǒng)采用非接觸測(cè)量模式,用戶可以測(cè)量進(jìn)烤爐前的濕膜,,實(shí)時(shí)得出干膜涂層厚度,。該設(shè)備具有精度高和重復(fù)性好的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì),有效協(xié)助操作人員實(shí)現(xiàn)檢查控制工藝過(guò)程,。目前,,coatmaster測(cè)量系統(tǒng)能直接投入到實(shí)際生產(chǎn)線中測(cè)量零部件涂層厚度,片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層系統(tǒng)也包括在內(nèi),。coatmaster AG公司現(xiàn)已正式推出了手持非接觸式膜厚分析儀coatmaster Flex,,為簡(jiǎn)便測(cè)量提供成熟精確的測(cè)量技術(shù)(圖3和圖4)。

  coatmaster測(cè)厚設(shè)備的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于能測(cè)量固化前后的涂層厚度,,在允許測(cè)量角度和距離內(nèi)能進(jìn)行精確無(wú)損的測(cè)量,,也適用于彎曲,角落處等隱蔽部位,。

  圖四:重復(fù)測(cè)量固化后片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度

  將測(cè)厚設(shè)備直接集成在涂裝生產(chǎn)線上,,可以監(jiān)控底漆和面漆的涂層厚度。通過(guò)顯微切片法得出涂層厚度,,在coatmaster Flex中輸入該值對(duì)每種涂層材料進(jìn)行校準(zhǔn),,然后儲(chǔ)存校準(zhǔn)程序。這樣,,coatmaster Flex可以在1秒內(nèi)快速精準(zhǔn)測(cè)量涂層厚度。如果測(cè)量未固化涂層,,它能實(shí)時(shí)得出固化后的干膜厚度,。圖4為重復(fù)測(cè)量固化后鋅片的涂層厚度。

  位于Herdecke的Dorken MKS技術(shù)中心進(jìn)行了一系列測(cè)試,,證明coatmaster Flex的精準(zhǔn)性和重復(fù)性,。通過(guò)顯微切片法確定涂層厚度,對(duì)coatmaster Flex進(jìn)行校準(zhǔn)(如圖5所示),。

  圖五:用光學(xué)顯微鏡測(cè)量片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度

  比較兩種測(cè)量方法表明:無(wú)論是測(cè)量濕膜還是干膜,,coatmaster Flex與光學(xué)顯微鏡的涂層厚度測(cè)量結(jié)果基本吻合(圖6)。使用coatmaster Flex測(cè)量液體油漆實(shí)驗(yàn)表明,,測(cè)量與噴涂之間的時(shí)間間隔會(huì)影響測(cè)試結(jié)果(圖7),。例如,在噴涂該液體油漆后45秒時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn),,如果在相同環(huán)境條件下在45秒后使用此應(yīng)用進(jìn)行測(cè)量,,則測(cè)量數(shù)據(jù)將沒(méi)有偏差。由于溶劑蒸發(fā)程度的差異,,如果在噴涂后0秒或90秒進(jìn)行測(cè)量,,該油漆的大偏差可達(dá)10%。為了達(dá)到測(cè)量精度,在校準(zhǔn)時(shí),,閃光校正與噴涂之間的時(shí)間間隔應(yīng)等于真正測(cè)量厚度時(shí)與噴涂的時(shí)間間隔,。

  圖六:比較顯微鏡法和Flex在干燥狀態(tài)下測(cè)量涂層厚度(左:Flex測(cè)量干膜,右:Flex測(cè)量濕膜),。兩種測(cè)量設(shè)備具有很高的相關(guān)性(R2 = 0.998),。顯微鏡測(cè)量法的標(biāo)準(zhǔn)誤差小于1.5 μm,coatmaster Flex的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)誤差小于0.3 μm

  在重復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中,,coatmaster Flex的測(cè)量偏差小于0.3μm,。coatmaster Flex可以測(cè)量零件固化前的涂層厚度,從而能在涂層烘干前的早期階段檢測(cè)涂層厚度并及時(shí)糾正工藝偏差,。此外,,它也能對(duì)干膜進(jìn)行精確且高重復(fù)性的測(cè)量,穩(wěn)定工藝和保證產(chǎn)品質(zhì)量,。即使產(chǎn)品外形復(fù)雜或由各種基材的零件也能輕松測(cè)量,。

  圖七:使用coatmaster Flex測(cè)量鋅片固化前底漆的涂層厚度的時(shí)間函數(shù)

  用coatmaster Flex測(cè)量片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層發(fā)現(xiàn),固化前底漆厚度隨時(shí)間變化而變化,。由于溶劑的蒸發(fā)導(dǎo)致了涂層厚度發(fā)生變化,。噴涂后45秒進(jìn)行校準(zhǔn),可以使用相應(yīng)應(yīng)用程序在90秒內(nèi)精確得出干膜厚度,,大誤差為10%,。

  考慮到coatmaster Flex的上述優(yōu)勢(shì),OberflächentechnikS. Scherdel GmbH&Co. KG公司(噴涂DörkenMKS片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層系統(tǒng)的噴涂設(shè)備)為了保證出貨產(chǎn)品質(zhì)量決定購(gòu)買(mǎi)coatmaster Flex,。目前,,該設(shè)備正在針對(duì)汽車(chē)行業(yè)的終客戶進(jìn)行審批。

  DörkenMKS技術(shù)管理部的Tobias Kleyer:“有了coatmaster Flex,,我們的客戶可以快速輕松監(jiān)控他們的噴涂工藝,,這可以節(jié)省成本并確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此,,客戶對(duì)該設(shè)備十分滿意,。”

  新版標(biāo)準(zhǔn)DIN ISO 2808中提及到了coatmaster方法,它是涂層厚度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)方法,,這將進(jìn)一步簡(jiǎn)化其在實(shí)際噴涂中的使用,。

  Dörken MKS-Systeme GmbH &Co. KG(德?tīng)柨?評(píng)價(jià):

  “The coatmaster enablesus to measure the thickness of our zinc lamella systems in wet conditions andthus save a lot of time. The high accuracy and fast repetition rate make it anindispensable tool for commissioning and monitoring coating processes.”

  “我們使用coatmaster來(lái)測(cè)量固化前的鋅片涂層防腐蝕系統(tǒng),它能節(jié)省我們大量的時(shí)間成本,。該設(shè)備具有快速測(cè)量,、測(cè)量精度高和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),成為高效調(diào)整工藝參數(shù)和監(jiān)測(cè)工藝質(zhì)量的關(guān)鍵工具,。”

  ——應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理Christian Rabe

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