涂鍍層測厚儀多種測量方法及原理分享

我們在對材料表面保護、裝飾形成的覆蓋層，如涂層、鍍層、敷層、貼層、化學(xué)生成膜等，在有關(guān)國家和標準中稱(chēng)為覆層或涂層。涂層和覆層測量已成為加工工業(yè)、表面工程質(zhì)量檢測的重要一環(huán)，是產(chǎn)品達到優(yōu)等質(zhì)量標準的*手段。為使產(chǎn)品化，我國出口商品和涉外項目中，對涂鍍層測厚儀厚度測量有了明確的要求和規定。
涂鍍層測厚儀的測量方法主要有：楔切法涂層測量，光截法涂層測量，電解法涂層測量，厚度差測量法，稱(chēng)重法涂層測量，χ射線(xiàn)熒光法涂層測量，β射線(xiàn)反向散射法涂層測量，電容法涂層測量，磁性測量法和渦流測量法測量厚度等。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。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，特別是近年來(lái)，我單位引入單片微機技術(shù)后，采用磁性測量涂層的LYT系列和渦流法的LW系列的涂層測厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實(shí)用化的方向進(jìn)了一大步。測量的分辨率已達1微米，精度可達1%，有了大幅度的提高。涂層測厚儀適用范圍廣、量程寬、操作簡(jiǎn)便且價(jià)廉，是工業(yè)和科研使用廣泛的涂層測厚儀器。
測量原理
一、磁吸引力測量原理及涂層測厚儀
*探頭與導磁鋼材之間的吸力大小與處在這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系。這個(gè)距離就是涂層的厚度。根據這一原理制成涂層測厚儀，只要涂層與基體的導磁率之間足夠大，就可進(jìn)行涂層測量。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。涂層測厚儀基本結構由磁鋼，接力簧，標尺及自動(dòng)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。當拉力剛好大于吸引力，磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得涂層厚度。這種儀器的特點(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)格比較低，很適合車(chē)間做現場(chǎng)質(zhì)量控制。
二、磁感應法測量涂層的原理
采用磁感應原理測量涂層時(shí)，利用探頭經(jīng)過(guò)非鐵磁涂層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來(lái)測定涂層厚度。也可以測定與之對應的磁阻大小，來(lái)表示其涂層覆層厚度。涂層越厚，則磁阻越大，磁通越小。利用磁感應的涂層測厚儀，原則上可以有導磁基體上的非導磁涂層厚度。一般要求基體導磁率在500以上。如果涂層材料也有磁性，則要求與基體的導磁率之間的差足夠大（如鋼上鍍鎳）。當軟芯上繞著(zhù)線(xiàn)圈的探頭放在被測樣片上時(shí)，涂層測厚儀自動(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，涂層測厚儀將該信號放大后來(lái)指示涂層厚度。近幾年來(lái)采用了專(zhuān)業(yè)設計的集成電路，引入單片微機，增加先進(jìn)的工具，使測量精度和重現性有了大幅度的提高。磁性原理涂層測厚儀可應用來(lái)測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護層，塑料、橡膠涂層，以及化工石油業(yè)的各種防腐涂層的厚度。
三、涂鍍層測厚儀電渦流測量原理
高頻交流信號在探頭線(xiàn)圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，探頭靠近導體時(shí)，就在其中形成渦流。探頭離導電基體愈近，則渦流愈大，反射阻抗也愈大。這個(gè)反饋作用量表征了探頭與導電基體之間距離的大小，也就是導電基體上非導電涂層厚度的大小。由于這類(lèi)涂層測厚儀探頭專(zhuān)門(mén)測量非鐵磁金屬基體上的涂層厚度，所以通常稱(chēng)為非磁性探頭。非磁性探頭采用高頻材料做線(xiàn)圈芯。與磁感應原理比較，主要區別是涂層測厚儀探頭不同，信號頻率不同，信號的大小、標度關(guān)系不同。采用電渦流原理的涂層測厚儀，原則上對所有導電基體上的非導電涂層均可測量，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。涂層材料有一定的導電性，通過(guò)校準同樣也可測量，但要求兩者導電率之比至少相差3-5倍。雖然鋼鐵基體亦為導體，但這類(lèi)任務(wù)還是采用磁性原理測量涂層厚度較為合適。
影響涂層測厚儀測量的若干因素。磁性法測量厚度受基體金屬性變化的影響（在實(shí)際應用中，低碳鋼磁性的變化可認為是輕微的），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；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份及熱處理方法有關(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；每一種儀器都有一個(gè)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；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；試件的曲率對測量有影響，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也是不可靠的；探頭會(huì )使軟涂層試件變形，因此在這些試件上測不出可靠的數據；基體金屬和涂層的表面粗糙度對測量有影響。
粗糙度增大，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)，在不同的位置上應增加測量的次數，以克服這種偶然誤差。如果基體上基體金屬粗糙，還必須在未涂的粗糙度相類(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)有腐蝕的溶液溶解去除涂層后，再校對儀器的零點(diǎn)；周?chē)鞣N電氣設備所產(chǎn)生的強磁場(chǎng)，會(huì )嚴重干擾磁性測厚工作；那些妨礙探頭與涂層表面緊密接觸的附著(zhù)物質(zhì)，必須清除，在測量中，要保持壓力恒定，探頭與試件表面保持垂直，才能達到的測量。