涂層測厚儀相關(guān)的測試原理及應用

         適用導磁材料上的非導磁層厚度測量.導磁材料一般為:鋼\鐵\銀\鎳.此種方法測量精度高

        適用導電金屬上的非導電層厚度測量.此種方法較磁性測厚法精度低

    目前國內還沒(méi)有用此種方法測量涂層厚度的,國外個(gè)別廠(chǎng)家有這樣的儀器,適用多層涂鍍層厚度的測量或則是以上兩種方法都無(wú)法測量的場(chǎng)合.但一般價(jià)格昂貴\測量精度也不高.

    此方法有別于以上三種,不屬于無(wú)損檢測,需要破壞涂鍍層.一般精度也不高.測量起來(lái)較其他幾種麻煩

    此種儀器價(jià)格非常昂貴（一般在10萬(wàn)RMB以上）,適用于一些特殊場(chǎng)合.

    涂層測厚儀測量原理與儀器

    *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(gè)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(jìn)行測量。鑒于大多數工業(yè)品采用結構鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型，所以磁性測厚儀應用zui廣。測厚儀基本結構由磁鋼，接力簧，標尺及自停機構組成。磁鋼與被測物吸合后，將測量簧在其后逐漸拉長(cháng)，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(dòng)完成這一記錄過(guò)程。不同的型號有不同的量程與適用場(chǎng)合。

    這種涂層測厚儀儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、堅固耐用、不用電源，測量前無(wú)須校準，價(jià)格也較低，很適合車(chē)間做現場(chǎng)質(zhì)量控制。

    采用磁感應原理時(shí)，利用從測頭經(jīng)過(guò)非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來(lái)測定覆層厚度。也可以測定與之對應的磁阻的大小，來(lái)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(zhù)線(xiàn)圈的測頭放在被測樣本上時(shí)，儀器自動(dòng)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(dòng)勢的大小，儀器將該信號放大后來(lái)指示覆層厚度。近年來(lái)的電路設計引入穩頻、鎖相、溫度補償等地新技術(shù)，利用磁阻來(lái)調制測量信號。還采用設計的集成電路，引入微機，使測量精度和重現性有了大幅度的提高（幾乎達一個(gè)數量級）?，F代的磁感應測厚儀，分辨率達到0.1um，允許誤差達1%，量程達10mm。

    磁性原理測厚儀可應用來(lái)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。

    高頻交流信號在測頭線(xiàn)圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，測頭靠近導體時(shí)，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(gè)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(lèi)測頭專(zhuān)門(mén)測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度，所以通常稱(chēng)之為非磁性測頭。非磁性測頭采用高頻材料做線(xiàn)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(chē)輛、家電、鋁合金門(mén)窗及其它鋁制品表面的漆，塑料涂層及陽(yáng)極氧化膜。覆層材料有一定的導電性，通過(guò)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(lèi)任務(wù)還是采用磁性原理測量較為合適

    1．影響因素的有關(guān)說(shuō)明

    a基體金屬磁性質(zhì)

    磁性法測厚受基體金屬磁性變化的影響（在實(shí)際應用中，低碳鋼磁性的變化可以認為是輕微的），為了避免熱處理和冷加工因素的影響，應使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標準片對儀器進(jìn)行校準；亦可用待涂覆試件進(jìn)行校準。

    b基體金屬電性質(zhì)

    基體金屬的電導率對測量有影響，而基體金屬的電導率與其材料成分及熱處理方法有關(guān)。使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標準片對儀器進(jìn)行校準。

    c基體金屬厚度

    每一種儀器都有一個(gè)基體金屬的臨界厚度。大于這個(gè)厚度，測量就不受基體金屬厚度的影響。本儀器的臨界厚度值見(jiàn)附表1。

    d邊緣效應

    本儀器對試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內轉角處進(jìn)行測量是不可靠的。

    e曲率

    試件的曲率對測量有影響。這種影響總是隨著(zhù)曲率半徑的減少明顯地增大。因此，在彎曲試件的表面上測量是不可靠的。

    f試件的變形

    測頭會(huì )使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測出可靠的數據。

    g表面粗糙度

    基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對測量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會(huì )引起系統誤差和偶然誤差，每次測量時(shí)，在不同位置上應增加測量的次數，以克服這種偶然誤差。如果基體金屬粗糙，還必須在未涂覆的粗糙度相類(lèi)似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對儀器的零點(diǎn)；或用對基體金屬沒(méi)有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對儀器的零點(diǎn)。

    g磁場(chǎng)

    周?chē)鞣N電氣設備所產(chǎn)生的強磁場(chǎng)，會(huì )嚴重地干擾磁性法測厚工作。

    h附著(zhù)物質(zhì)

    本涂層測厚儀儀器對那些妨礙測頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著(zhù)物質(zhì)敏感，因此，必須清除附著(zhù)物質(zhì)，以保證儀器測頭和被測試件表面直接接觸。

    i測頭壓力

    測頭置于試件上所施加的壓力大小會(huì )影響測量的讀數，因此，要保持壓力恒定。

    j測頭的取向

    測頭的放置方式對測量有影響。在測量中，應當使測頭與試樣表面保持垂直。

    2．使用儀器時(shí)應當遵守的規定

    a基體金屬特性

    對于磁性方法，標準片的基體金屬的磁性和表面粗糙度，應當與試件基體金屬的磁性和表面粗糙度相似。

    對于渦流方法，標準片基體金屬的電性質(zhì)，應當與試件基體金屬的電性質(zhì)相似。

    b基體金屬厚度

    檢查基體金屬厚度是否超過(guò)臨界厚度，如果沒(méi)有，可采用3.3中的某種方法進(jìn)行校準。

    c邊緣效應

    不應在緊靠試件的突變處，如邊緣、洞和內轉角等處進(jìn)行測量。

    d曲率

    不應在試件的彎曲表面上測量。

    e讀數次數

    通常由于儀器的每次讀數并不*相同，因此必須在每一測量面積內取幾個(gè)讀數。覆蓋層厚度的局部差異，也要求在任一給定的面積內進(jìn)行多次測量，表面粗造時(shí)更應如此。