一、引言

在材料表層覆膜是賦予材料本身沒有的某些性能,，以此提高材料的利用效率或者拓展它的適用范圍，在機械、電子,、儀表、兵器,、農(nóng)機,、五金、建筑,、造船,、航天航空等領(lǐng)域是十分常見的，而這些成膜工藝大體都分為電鍍,、化血鍍,、浸鍍、化學和電化學轉(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,，就發(fā)展除了許多不同的儀器如電解式鍍層測厚儀,，X熒光測厚儀等等。

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)進行膜層的厚度測量,，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/鍍膜層的厚度測量，而且在微米量級具有與電磁/電渦輪測厚儀相當?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,，實際操作中可通過調(diào)整樣品臺高度,，改變被測物表面和物鏡之間的距離完成對焦。將被檢測物的覆膜面打磨出一個斜面后平方在樣品臺上,，使斜面處于視場中,。分別對膜層的外界面和內(nèi)界面進行對焦，讀出調(diào)焦旋鈕上兩個腳面的高度差即為膜層的厚度,。具體如下圖所示,。

圖1 利用焦平面測厚原理

為了相對準確測量膜層厚度，需要注意一下幾個操作技巧：

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

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

3、打磨斜面盡可能提高加工精度,，避免微小的劃痕影響對焦精度,。另外，在視場限制的范圍內(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,，保證斜面加工過程不發(fā)生過大的樣品應(yīng)力變形,，影響樣品原有的平整度。

以下三張圖是作為范例,，使用金相顯微鏡對鋁基陽極氧化膜樣品進行拍攝的,，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 鋁基陽極氧化膜樣品顯微照片1

圖3 鋁基陽極氧化膜樣品顯微照片2

圖4 鋁基陽極氧化膜樣品顯微照片3

三,、實驗及結(jié)果

為了確定用焦平面測量膜層厚度的精度，用一片標稱厚度1mm的純鋁片作對比測量,。先把垂直固定在樣品臺上,，使用金相顯微鏡自帶的軟件隨機選取5個點進行量測，再將鋁片邊緣打磨成斜面,，在垂直與鋁片厚度方向5mm長度內(nèi)隨機選取五個點進行焦面高度測量,，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量各種涂/鍍層厚度可行可信，將樣品覆膜打磨成斜面對膜層兩個界面分別對焦,，從調(diào)焦旋鈕讀出兩個腳面的高度差即為膜層厚度,。這個方法適用于小件的實驗樣品的測量，與其他測厚方法相比,，該方法能在進行厚度測量的同時能對膜層的顯微結(jié)果觀察和分析,，并且能適用于各種涂/鍍層或者多層復(fù)合膜的厚度測量，對膜層的性質(zhì)和形態(tài)沒有限制,。

參考文獻

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