表面涂層測(cè)厚儀

涂層測(cè)儀除了可以測(cè)量磁性金屬基體和非磁性基體上的涂層，亦可以測(cè)量金屬電鍍的鍍層測(cè)厚儀，因此，涂層測(cè)厚儀，通常也稱為涂鍍層測(cè)厚儀。

涂層測(cè)厚儀

涂鍍層測(cè)厚儀根據(jù)測(cè)量原理一般有以下五種類型:1.磁性測(cè)厚法:適用導(dǎo)磁材料上的非導(dǎo)磁層厚度測(cè)量.導(dǎo)磁材料一般為:鋼\鐵\銀\鎳.此種方法測(cè)量精度高

2.渦流測(cè)厚法:適用導(dǎo)電金屬上的非導(dǎo)電層厚度測(cè)量，此種方法較磁性測(cè)厚法精度低。

3.超聲波測(cè)厚法:目前國(guó)內(nèi)還沒有用此種方法測(cè)量涂鍍層厚度的,國(guó)外個(gè)別廠家有這樣的儀器,適用多層涂鍍層厚度的測(cè)量或則是以上兩種方法都無(wú)法測(cè)量的場(chǎng)合.但一般價(jià)格昂貴\測(cè)量精度也不高。

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

5.放射測(cè)厚法: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。國(guó)內(nèi)目前使用zui為普遍的是第1\2兩種方法。

常規(guī)涂層測(cè)厚儀的原理

對(duì)材料表面保護(hù)、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(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)中稱為覆層（coating）。

覆層厚度測(cè)量已成為加工工業(yè)、表面工程質(zhì)量檢測(cè)的重要一環(huán)，是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的*手段。為使產(chǎn)品化，我國(guó)出口商品和涉外項(xiàng)目中，對(duì)覆層厚度有了明確的要求。

覆層厚度的測(cè)量方法主要有：楔切法，光截法，電解法，厚度差測(cè)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(cè)量法及渦流測(cè)量法等。這些方法中前五種是有損檢測(cè)，測(cè)量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗(yàn)。

X射線和β射線法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量，但裝置復(fù)雜昂貴，測(cè)量范圍較小。因有放射源，使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范。X射線法可測(cè)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(hào)大于3的鍍層測(cè)量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)厚時(shí)采用。

隨著技術(shù)的日益進(jìn)步，特別是近年來(lái)引入微機(jī)技術(shù)后，采用磁性法和渦流法的測(cè)厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步。測(cè)量的分辨率已達(dá)0.1微米，精度可達(dá)到1%，有了大幅度的提高。它適用范圍廣，量程寬、操作簡(jiǎn)便且價(jià)廉，是工業(yè)和科研使用zui廣泛的測(cè)厚儀器。

采用無(wú)損方法既不破壞覆層也不破壞基材，檢測(cè)速度快，能使大量的檢測(cè)工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。

測(cè)量原理

一．磁吸力測(cè)量原理及測(cè)厚儀

*磁鐵（測(cè)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(gè)距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測(cè)厚儀，只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大，就可進(jìn)行測(cè)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(cè)厚儀應(yīng)用zui廣。測(cè)厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼，接力簧，標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測(cè)物吸合后，將測(cè)量簧在其后逐漸拉長(zhǎng)，拉力逐漸增大。當(dāng)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(hào)有不同的量程與適用場(chǎng)合。

這種儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、堅(jiān)固耐用、不用電源，測(cè)量前無(wú)須校準(zhǔn)，價(jià)格也較低，很適合車間做現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。

磁感應(yīng)測(cè)量

采用磁感應(yīng)原理時(shí)，利用從測(cè)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(cè)定覆層厚度。也可以測(cè)定與之對(duì)應(yīng)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(yīng)原理的測(cè)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(dāng)軟芯上繞著線圈的測(cè)頭放在被測(cè)樣本上時(shí)，儀器自動(dòng)輸出測(cè)試電流或測(cè)試信號(hào)。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭，測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，儀器將該信號(hào)放大后來(lái)指示覆層厚度。近年來(lái)的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù)，利用磁阻來(lái)調(diào)制測(cè)量信號(hào)。還采用設(shè)計(jì)的集成電路，引入微機(jī)，使測(cè)量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高（幾乎達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)）?，F(xiàn)代的磁感應(yīng)測(cè)厚儀，分辨率達(dá)到0.1um，允許誤差達(dá)1%，量程達(dá)10mm。

磁性原理測(cè)厚儀可應(yīng)用來(lái)測(cè)量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護(hù)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。

電渦流測(cè)量

高頻交流信號(hào)在測(cè)頭線圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，測(cè)頭靠近導(dǎo)體時(shí)，就在其中形成渦流。測(cè)頭離導(dǎo)電基體愈近，則渦流愈大，反射阻抗也愈大。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y(cè)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(cè)頭專門測(cè)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(cè)頭。非磁性測(cè)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(cè)頭不同，信號(hào)的頻率不同，信號(hào)的大小、標(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測(cè)厚儀一樣，渦流測(cè)厚儀也達(dá)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(cè)厚儀，原則上對(duì)所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測(cè)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(yáng)極氧化膜。覆層材料有一定的導(dǎo)電性，通過(guò)校準(zhǔn)同樣也可測(cè)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(cè)量較為合適。

DRF系列測(cè)厚儀特點(diǎn)：

具有兩種測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量方式（CONTINUE）和單次測(cè)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(gè)統(tǒng)計(jì)量：平均值（MEAN）、zui大值（MAX）、zui小值（MIN）、測(cè)試次數(shù)（NO．）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S．DEV）

可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和二點(diǎn)校準(zhǔn)，并可用基本校準(zhǔn)法對(duì)測(cè)頭的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正；

具有存貯功能：可存貯300個(gè)測(cè)量值；

具有刪除功能：對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)的單個(gè)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除,也可刪除涂層測(cè)厚儀存貯區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行新的測(cè)量；

可設(shè)置限界：對(duì)限界外的測(cè)量值能自動(dòng)報(bào)警；

具有與PC機(jī)通訊的功能：可將測(cè)量值、統(tǒng)計(jì)值傳輸至PC機(jī)，以便涂層測(cè)厚儀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理；　具有電源欠壓指示功能；

操作過(guò)程有蜂鳴聲提示；

具有錯(cuò)誤提示功能；

具有自動(dòng)關(guān)機(jī)功能。

影響因素

有關(guān)說(shuō)明

a 基體金屬磁性質(zhì)

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

b 基體金屬電性質(zhì)

基體金屬的電導(dǎo)率對(duì)測(cè)量有影響，而基體金屬的電導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)片對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

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(cè)量就不受基體金屬厚度的影響。本儀器的臨界厚度值見附表1。

d 邊緣效應(yīng)

本儀器對(duì)試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處進(jìn)行測(cè)量是不可靠的。

e 曲率

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

f 試件的變形

測(cè)頭會(huì)使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測(cè)出可靠的數(shù)據(jù)。

g 表面粗糙度

基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對(duì)測(cè)量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差，每次測(cè)量時(shí)，在不同位置上應(yīng)增加測(cè)量的次數(shù)，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似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對(duì)儀器的零點(diǎn)；或用對(duì)基體金屬?zèng)]有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對(duì)儀器的零點(diǎn)。

g 磁場(chǎng)

周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)嚴(yán)重地干擾磁性法測(cè)厚工作。

h 附著物質(zhì)

本儀器對(duì)那些妨礙測(cè)頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質(zhì)敏感，因此，必須清除附著物質(zhì)，以保證儀器測(cè)頭和被測(cè)試件表面直接接觸。

i 測(cè)頭壓力

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

j 測(cè)頭的取向

測(cè)頭的放置方式對(duì)測(cè)量有影響。在測(cè)量中，應(yīng)當(dāng)使測(cè)頭與試樣表面保持垂直。

使用規(guī)定

a 基體金屬特性

對(duì)于磁性方法，標(biāo)準(zhǔn)片的基體金屬的磁性和表面粗糙度，應(yīng)當(dāng)與試件基體金屬的磁性和表面粗糙度相似。　對(duì)于渦流方法，標(biāo)準(zhǔn)片基體金屬的電性質(zhì)，應(yīng)當(dāng)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，如果沒有，可采用3.3中的某種方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

c 邊緣效應(yīng)

不應(yīng)在緊靠試件的突變處，如邊緣、洞和內(nèi)轉(zhuǎn)角等處進(jìn)行測(cè)量。

d 曲率

不應(yīng)在試件的彎曲表面上測(cè)量。

e 讀數(shù)次數(shù)

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

f 表面清潔度

測(cè)量前，應(yīng)清除表面上的任何附著物質(zhì)，如塵土、油脂及腐蝕產(chǎn)物等，但不要除去任何覆蓋層物質(zhì)

涂層測(cè)厚儀中F，N以及FN的區(qū)別：

F代表ferrous 鐵磁性基體，F型的涂層測(cè)厚儀采用電磁感應(yīng)原理，來(lái)測(cè)量鋼、鐵等鐵磁質(zhì)金屬基體上的非鐵磁性涂層、鍍層，例如：漆、粉末、塑料、橡膠、合成材料、磷化層、鉻、鋅、鉛、鋁、錫、鎘、瓷、琺瑯、氧化層等。

N代表Non- ferrous非鐵磁性基體，N型的涂層測(cè)厚儀采用電渦流原理；來(lái)測(cè)量用渦流傳感器測(cè)量銅、鋁、鋅、錫等基體上的琺瑯、橡膠、油漆、塑料層等。

FN型的涂層測(cè)厚儀既采用電磁感應(yīng)原理，又采用采用電渦流原理，是F型和N型的二合一型涂層測(cè)厚儀。

應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用：用磁性傳感器測(cè)量鋼、鐵等鐵磁質(zhì)金屬基體上的非鐵磁性涂層、鍍層，例如：漆、粉末、塑料、橡膠、合成材料、磷化層、鉻、鋅、鉛、鋁、錫、鎘、瓷、琺瑯、氧化層等。用渦流傳感器測(cè)量銅、鋁、鋅、錫等基體上的琺瑯、橡膠、油漆、塑料層等。廣泛用于制造業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)、商檢等檢測(cè)領(lǐng)域。　涂層測(cè)厚儀在測(cè)量物體時(shí),除測(cè)量方法外,還會(huì)有其他因數(shù)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有所偏差,具體影響因數(shù)請(qǐng)看下表. 　測(cè)量方式法　磁性測(cè)量　渦流測(cè)量　基體金屬磁性質(zhì)

* 　　基體金屬電性質(zhì)　　*

邊緣效應(yīng)　* 　*

曲率　* 　*

試件粗糙度　* 　*

磁場(chǎng)　*

附著物質(zhì)　* 　*

測(cè)頭壓力　* 　*

測(cè)頭取向　* 　*

基體金屬厚度　* 　*

試件的形狀　* 　*

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)：　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4956-2003《磁性基體上非磁性覆蓋層厚度測(cè)量磁性法》　標(biāo)準(zhǔn)ISO 2178-1982 　檢定規(guī)程：　JJG818-2005 《磁性、電渦流式覆層厚度測(cè)量?jī)x》　哪些金屬是磁性金屬？哪些金屬是非磁性金屬？　磁性金屬只有三類　1. 鋼鐵　2. 鎳金屬　3.部分不銹鋼(馬氏體或鐵素體型：如404B，430、420、410等) 　除了上述三種金屬外的其他金屬均為非磁性金屬，如銅、錫、鉛、及奧氏體型不銹鋼（如404B，430、420、410）　哪類不銹鋼是磁性？哪類是非磁性？　人們常以為磁鐵吸附不銹鋼材，驗(yàn)證其優(yōu)劣和真?zhèn)危晃鼰o(wú)磁，認(rèn)為是好的，貨真價(jià)實(shí)；吸者有磁性，則認(rèn)為是冒牌假貨。其實(shí)，這是一種極其片面的、不切實(shí)的錯(cuò)誤的辨別方法。　不銹鋼的種類繁多，常溫下按組織結(jié)構(gòu)可分為幾類：　1．奧氏體型：如304、321、316、310等；是無(wú)磁或弱磁性　2．馬氏體或鐵素體型：如404B，430、420、410等；是有磁性的。

檢定規(guī)程

通常用作裝飾管板的不銹鋼多數(shù)是奧氏體型的304材質(zhì)，一般來(lái)講是無(wú)磁或弱磁的，但因冶煉造成化學(xué)成分波動(dòng)或加工狀態(tài)不同也可能出現(xiàn)磁性，但這不能認(rèn)為是冒牌或不合格，這是什么原因呢？　上面提到奧氏體是無(wú)磁或弱磁性，而馬氏體或鐵素體是帶磁性的，由于冶煉時(shí)成分偏析或熱處理不當(dāng)，會(huì)造成奧氏體304不銹鋼中少量馬氏體或鐵素體組織。這樣，304不銹鋼中就會(huì)帶有微弱的磁性。　另外，304不銹鋼經(jīng)過(guò)冷加工，組織結(jié)構(gòu)也會(huì)向馬氏體轉(zhuǎn)化，冷加工變形度越大，馬氏體轉(zhuǎn)化越多，鋼的磁性也越大。如同一批號(hào)的鋼帶，生產(chǎn)Φ76管，無(wú)明顯磁感，生產(chǎn)Φ9.5管。因泠彎變形較大磁感就明顯一些，生產(chǎn)方矩形管因變形量比圓管大，特別是折角部分，變形更激烈磁性更明顯。　要想*消除上述原因造成的304鋼的磁性，可通過(guò)高溫固溶處理開恢復(fù)穩(wěn)定奧氏體組織，從而消去磁性。　特別要提出的是，因上面原因造成的304不銹鋼的磁性，與其他材質(zhì)的不銹鋼，如430、碳鋼的磁性*不是同一級(jí)別的，也就是說(shuō)304鋼的磁性始終顯示的是弱磁性。　這就告訴我們，如果不銹鋼帶弱磁性或*不帶磁性，應(yīng)判別為304或316材質(zhì)；如果與碳鋼的磁性一樣，顯示出強(qiáng)磁性，因判別為不是304材