涂層測厚儀的原理
閱讀:641 發(fā)布時間:2017-5-24
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)國家和標準中稱為覆層(coating)。 覆層厚度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,對覆層厚度有了明確的要求。 覆層厚度的測量方法主要有:楔切法,光截法,電解法,厚度差測量法,稱重法,X射線熒光法,β射線反向散射法,電容法、磁性測量法及渦流測量法等。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。 X射線和β射線法是無接觸無損測量,但裝置復(fù)雜昂貴,測量范圍較小。因有放射源,使用者必須遵守射線防護規(guī)范。X射線法可測極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線法適合鍍層和底材原子序號大于3的鍍層測量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測厚時采用。 隨著技術(shù)的日益進步,特別是近年來引入微機技術(shù)后,采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實用化的方向進了一步。測量的分辨率已達0.1微米,精度可達到1%,有了大幅度的提高。它適用范圍廣,量程寬、操作簡便且價廉,是工業(yè)和科研使用zui廣泛的測厚儀器。
采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材,檢測速度快,能使大量的檢測工作經(jīng)濟地進行。
測量原理與儀器
一. 磁吸力測量原理及測厚儀
*磁鐵(測頭)與導(dǎo)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(dǎo)磁率之差足夠大,就可進行測量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型,所以磁性測厚儀應(yīng)用zui廣。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,標尺及自停機構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后,將測量簧在其后逐漸拉長,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)品可以自動完成這一記錄過程。不同的型號有不同的量程與適用場合。 這種儀器的特點是操作簡便、堅固耐用、不用電源,測量前無須校準,價格也較低,很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。
二. 磁感應(yīng)測量原理
采用磁感應(yīng)原理時,利用從測頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小,來測定覆層厚度。也可以測定與之對應(yīng)的磁阻的大小,來表示其覆層厚度。覆層越厚,則磁阻越大,磁通越小。利用磁感應(yīng)原理的測厚儀,原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度。一般要求基材導(dǎo)磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性,則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳)。當軟芯上繞著線圈的測頭放在被測樣本上時,儀器自動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(yīng)電動勢的大小,儀器將該信號放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補償?shù)鹊匦录夹g(shù),利用磁阻來調(diào)制測量信號。還采用設(shè)計的集成電路,引入微機,使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高(幾乎達一個數(shù)量級)。現(xiàn)代的磁感應(yīng)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(yīng)用來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(nèi)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。
三. 電渦流測量原理
高頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場,測頭靠近導(dǎo)體時,就在其中形成渦流。測頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大。這個反饋作用量表征了測頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。由于這類測頭專門測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度,所以通常稱之為非磁性測頭。非磁性測頭采用高頻材料做線圈鐵芯,例如鉑鎳合金或其它新材料。與磁感應(yīng)原理比較,主要區(qū)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(yīng)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(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測量,如航天航空器表面、車輛、家電、鋁合金門窗及其它鋁制品表面的漆,塑料涂層及陽極氧化膜。覆層材料有一定的導(dǎo)電性,通過校準同樣也可測量,但要求兩者的導(dǎo)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(dǎo)電體,但這類任務(wù)還是采用磁性原理測量較為合適 TT系列測厚儀特點: 具有兩種測量方式:連續(xù)測量方式(CONTINUE)和單次測量方式(SINGLE); 具有兩種工作方式:直接方式(DIRECT)和成組方式(APPL); 設(shè)有五個統(tǒng)計量:平均值(MEAN)、zui大值(MAX)、zui小值(MIN)、測試次數(shù)(NO.)、標準偏差(S.DEV) 可進行零點校準和二點校準,并可用基本校準法對測頭的系統(tǒng)誤差進行修正; 具有存貯功能:可存貯300個測量值; 具有刪除功能:對測量中出現(xiàn)的單個可疑數(shù)據(jù)進行刪除,也可刪除涂層測厚儀存貯區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù),以便進行新的測量; 可設(shè)置限界:對限界外的測量值能自動報警; 具有與PC機通訊的功能:可將測量值、統(tǒng)計值傳輸至PC機,以便涂層測厚儀對數(shù)據(jù)進行進一步處理; 具有電源欠壓指示功能; 操作過程有蜂鳴聲提示; 具有錯誤提示功能; 具有自動關(guān)機功能。