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涂镀层测厚仪的应用

2013-12-04

无损检测技术

无损检测技术是一门理论上综合性较强,又非常重视实践环节的很有发展前途的学科。它涉及到材料的物理性质、产品设计、制造工艺、断裂力学以及有限元计算等诸多方面。

在化工、电子、电力、金属等行业中,为了实现对各类材料的保护或装饰作用,通常要采用喷涂、有色金属覆盖以及磷化、阳极氧化处理等方法,这样,便出现了涂层、镀层、敷层、贴层或化学生成膜等概念,我们称之为“覆层”。

覆层的厚度测量已成为金属加工工业已用户进行成品质量检测*的zui重要的工序。是产品达到标准的*手段。目前,国内外已普遍按统一的标准测定涂镀层厚度,覆层无损检测的方法和仪器的选择随着材料物理性质研究方面的逐渐进步而更加至关重要。

有关覆层无损检测方法,主要有:楔切法、光截法、电解法、厚度差测量法、称重法、X射线莹光法、β射线反射法、电容法、磁性测量法及涡流测量法等。这些方法中除了后五种外大多都要损坏产品或产品表面,系有损检测,测量手段繁琐,速度慢,多适用于抽样检验。

  • X射线和β射线反射法可以无接触无损测量,但装置复杂昂贵,测量范围小。因有放射源,故,使用者必须遵守射线防护规范,一般多用于各层金属镀层的厚度测量。
  • 电容法一般仅在很薄导电体的绝缘覆层厚度测试上应用。
  • 磁性测量法及涡流测量法,随着技术的日益进步,特别是近年来引入微处理机技术后,测厚仪向微型、智能型、多功能、高精度、实用化方面迈进了一大步。测量的分辨率已达0.1μm,精度可达到1%。又有适用范围广,量程宽、操作简便、价廉等特点。是工业和科研使用zui广泛的仪器。
  • 采用无损检测方法测厚既不破坏覆层也不破坏基材,检测速度快,故能使大量的检测工作经济地进行。

以下分别介绍几种常规测厚的方法。

磁性测量原理

使用涂镀层测厚仪与使用其他仪器一样,既要掌握仪器性能,也需了解测试条件。使用磁性原理和涡流原理的覆层测厚仪都是基于被测基体的电、磁特性及与探头的距离来测量覆层厚度的,所以,被测基体的电磁物理特性与物理尺寸都要影响磁通与电涡流的大小。即影响到测量值的可靠性,下面就这方面的问题作一下介绍。

边界间距

如果探头与被测体边界、孔眼、空腔、其他截面变化处的间距小于规定的边界间距,由于磁通或涡流载体截面不够将导致测量误差。如必须测量该点的覆层厚度,只有预先在相同条件的无覆层表面进行校准,才能测量。(注:的产品有透过覆层校准的独特功能可达3~10%的精度)。

基体表面曲率

在一个平直的对比试样上校准好一个初始值,然后在测量覆层厚度后减去这个初始值。或参照下条。

基体金属zui小厚度

基体金属必须有一个给定的zui小厚度,使探头的电磁场能完全包容在基体金属中,zui小厚度与测量器的性能及金属基体的性质有关,在这个厚度之上刚好可以进行测量而不用对测量值修正。对于基体厚度不够而产生的影响,可以采取在基材下面紧贴一块相同材料的措施予以消除。如难以决断,或无法加基材则可以通过与已知覆层厚度的试样进行对比来确定与额定值的差值。并且在测量中考虑这点而对测量值作相应的修正或参考第2条修正。而那些可以标定的仪器通过调整旋钮或按键,便可以得到准确的直读厚度值。反之利用厚度太小产生的影响又可以研制直接测铜箔厚度的测厚仪,如前所述。

表面粗糙度和表面清洁度

在粗糙度表面上为获得一个有代表性的平均测量值必须进行多次测量才行。显而易见,不论是基体或是覆层,越粗糙,测量值越不可靠。为获得可靠的数据,基体的平均粗糙度Ra应小于覆层厚度的5%。而对于表面杂质,则应予去除。有的仪表上下限,以剔除那些“飞点”。

探头测量板的作用力

探头测量时的作用力应是恒定的。并应尽可能小。才不致使软的覆层发生形变,以致测量值下降。活产生大的波动,必要时,可在两者之间垫一层硬的,不导电的,具有一定厚度的硬性薄膜。这样通过减去薄膜厚度就能适当地得到剩磁。

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