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    涂镀层测厚原理

    发布时间: 2020-04-27  作者: 来源:  点击次数:

    涂镀层厚度的测量方法主要有:磁吸力原理,电磁测量法,涡流测量法,X射线荧光法,β射线反向散射法,楔切法, 光截法,电解法,厚度差测量法,称重法等。这些方法中前5种方法为无损测量,后五种为有损检测。

    随着技术的日益进步,特别是近年来引入微机技术后,采用磁性法和涡流法的测厚仪向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一步。测量的分辨率已达0.1微米,精度可达到1%,有了大幅度的提高。它适用范围广,量程宽、操作简便且价廉是工业和科研使用最广泛的测厚仪器。

     

    测量原理与仪器

     

    一.磁吸力测量原理及测厚仪

    永久磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系,这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型,所以磁性测厚仪应用最广。测厚仪基本结构由磁钢,接力簧,标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后,将测量簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力,磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。

    这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源,测量前无须校准,价格也较低,很适合车间做现场质量控制。

     

    二.磁感应测量原理

    采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够       大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高

    (几乎达一个数量级)。

    现代的磁感应测厚仪,分辨率达0.1μm,允许误差达1%,量程达10mm。

    磁性原理测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油行业的各种防腐涂层。

     

    三.电涡流测量原理

    高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大, 反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯, 例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1μm,允许误差1%,量程10mm的高水平。

    采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适。

     

    四.超声波测量原理

    将探头置于涂层表面,探头将发出的超声波脉冲穿过涂层到达基体,这些超声波脉冲从各层界面依次反射,又被探头的超声传感器所接受,微处理度和涂层总厚度。一次测量耗时少于2秒,数据被分组存储,接上MINIPRINT打印机,还可以       打印输出所有有序存储的读数和统计数据。

    需要特别指出,迄今为止这种新颖的涂层测厚仪是唯一一种无损的、能方便、快捷、测量非金属材料上各涂层厚度的仪器。而此前,这类涂层只能有损测量。

     

    五.电解法测量原理

    利用库仑电量分析原理,过程类似于电镀,但是电化学反应的方向相反,是电解除镀。库仑法测厚仪是对被测部分的金属镀层进行局部阳极溶解,通过阳极溶解镀层达到基体时的电位变化及所需时间来进行镀层厚度的测量。可以用于测量几乎所有基体上的电镀层厚度。测量时只需去除几乎看不到的一小块面积的镀层金属,而基体不受影响。库仑法确保测量结果准确、可靠,库仑法测厚仪使用简便。测量操作由仪器的指令自主完成,操作者不需要专业知识。库仑法又是唯一能够测量复合镀层、多层镀层的方法。例如测量在铁上依次镀上的铜、镊、铬等。

     

    六.放射法测量原理

    X射线和β射线法是无接触无损测量,但装置复杂昂贵,测量范围较小。因有放射源,使用者必须遵守射线防护规范。X射线法可测极薄镀层、双镀层、合金镀层。β射线法适合镀层和底材原子序号大于3的镀层测量。电容法仅在薄导电体的绝缘覆层测厚时采用。



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