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涂镀层测厚仪相关测试原理及应用

更新时间:2010-12-30      点击次数:3832

 

镀层测厚仪相关测试原理及应用
  
镀层测厚仪根据测量原理一般有以下五种类型:
1.磁性测厚法
  适用导磁材料上的非导磁层厚度测量.导磁材料一般为:钢\铁\银\镍.此种方法测量精度高
2.涡流测厚法
  适用导电金属上的非导电层厚度测量.此种方法较磁性测厚法精度低
3.超声波测厚法
  目前国内还没有用此种方法测量涂镀层厚度的,国外个别厂家有这样的仪器,适用多层涂镀层厚度的测量或则是以上两种方法都无法测量的场合.但一般价格昂贵\测量精度也不高.
4.电解测厚法
  此方法有别于以上三种,不属于无损检测,需要破坏涂镀层.一般精度也不高.测量起来较其他几种麻烦
5.放射测厚法
此种仪器价格非常昂贵(一般在10万RMB以上),适用于一些特殊场合.
 
测量原理与仪器
一. 磁吸力测量原理及测厚仪
  *磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系,这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型,所以磁性测厚仪应用zui广。测厚仪基本结构由磁钢,接力簧,标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后,将测量簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力,磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。
  这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源,测量前无须校准,价格也较低,很适合车间做现场质量控制。
二. 磁感应测量原理
  采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高(几乎达一个数量级)。现代的磁感应测厚仪,分辨率达到0.1um,允许误差达1%,量程达10mm。
  磁性原理测厚仪可应用来测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油待业的各种防腐涂层。
三. 电涡流测量原理
  高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1um,允许误差1%,量程10mm的高水平。
  采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适
 
 
影响涂层测厚仪测量值精度的因素
 
1.影响因素的有关说明
  a 基体金属磁性质
  磁性法测厚受基体金属磁性变化的影响(在实际应用中,低碳钢磁性的变化可以认为是轻微的),为了避免热处理和冷加工因素的影响,应使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准;亦可用待涂覆试件进行校准。
  b 基体金属电性质
  基体金属的电导率对测量有影响,而基体金属的电导率与其材料成分及热处理方法有关。使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准。
  c 基体金属厚度
  每一种仪器都有一个基体金属的临界厚度。大于这个厚度,测量就不受基体金属厚度的影响。本仪器的临界厚度值见附表1。
  d 边缘效应
  本仪器对试件表面形状的陡变敏感。因此在靠近试件边缘或内转角处进行测量是不可靠的。
  e 曲率
  试件的曲率对测量有影响。这种影响总是随着曲率半径的减少明显地增大。因此,在弯曲试件的表面上测量是不可靠的。
  f 试件的变形
  测头会使软覆盖层试件变形,因此在这些试件上测出可靠的数据。
  g 表面粗糙度
  基体金属和覆盖层的表面粗糙程度对测量有影响。粗糙程度增大,影响增大。粗糙表面会引起系统误差和偶然误差,每次测量时,在不同位置上应增加测量的次数,以克服这种偶然误差。如果基体金属粗糙,还必须在未涂覆的粗糙度相类似的基体金属试件上取几个位置校对仪器的零点;或用对基体金属没有腐蚀的溶液溶解除去覆盖层后,再校对仪器的零点。
  g 磁场
  周围各种电气设备所产生的强磁场,会严重地干扰磁性法测厚工作。
  h 附着物质
  本仪器对那些妨碍测头与覆盖层表面紧密接触的附着物质敏感,因此,必须清除附着物质,以保证仪器测头和被测试件表面直接接触。
  i 测头压力
  测头置于试件上所施加的压力大小会影响测量的读数,因此,要保持压力恒定。
  j 测头的取向
  测头的放置方式对测量有影响。在测量中,应当使测头与试样表面保持垂直。
2.使用仪器时应当遵守的规定
  a 基体金属特性
  对于磁性方法,标准片的基体金属的磁性和表面粗糙度,应当与试件基体金属的磁性和表面粗糙度相似。
  对于涡流方法,标准片基体金属的电性质,应当与试件基体金属的电性质相似。
  b 基体金属厚度
  检查基体金属厚度是否超过临界厚度,如果没有,可采用3.3中的某种方法进行校准。
  c 边缘效应
  不应在紧靠试件的突变处,如边缘、洞和内转角等处进行测量。
  d 曲率
  不应在试件的弯曲表面上测量。
  e 读数次数
  通常由于仪器的每次读数并不*相同,因此必须在每一测量面积内取几个读数。覆盖层厚度的局部差异,也要求在任一给定的面积内进行多次测量,表面粗造时更应如此。
  f 表面清洁度
  测量前,应清除表面上的任何附着物质,如尘土、油脂及腐蚀产物等,但不要除去任何覆盖层物质
 
涂层测厚仪FN以及FN的区别
F代表ferrous铁磁性基体,F型的涂层测厚仪采用电磁感应原理,来测量钢、铁等铁磁质金属基体上的非铁磁性涂层、镀层,例如:漆、粉末、塑料、橡胶、合成材料、磷化层、铬、锌、铅、铝、锡、镉、瓷、珐琅、氧化层等。
  N代表Non- ferrous非铁磁性基体,N型的涂层测厚仪采用电涡流原理;来测量用涡流传感器测量铜、铝、锌、锡等基体上的珐琅、橡胶、油漆、塑料层等。
  FN的涂层测厚仪既采用电磁感应原理,又采用采用电涡流原理,是F型和N型的二合一型涂层测厚仪,用途见上。
 
哪类不锈钢是磁性 哪类是非磁性
人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。
  不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:
  1.奥氏体型:如304、321、316、310等;是无磁或弱磁性
  2.马氏体或铁素体型:如404B,430、420、410等;是有磁性的。
  通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?
  上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。
  另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。
  要想*消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。
  特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性*不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。
  这就告诉大家,如果不锈钢带弱磁性或*不带磁性,应判别为304316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304
 
涂层测厚仪的技术
 目前,国内国外不管是出名的品牌还是一般的生产厂家,其测厚仪的操作方法均需要如下步骤:
  1调零,即在特定的零板上调零,或在需要测量的原基材上调零;
2根据测量产品的不同测量范围,用适当的测试片调值,以减少测量上的误差。 这种方法一般情况下,仪器新购使用时还是没有什么问题的,只是比较繁琐一点。但当探头使用一段时间后,问题就出来了。操作中大家的仪器测量精度大大减小了。 很难把握。原因在于产品的原理,这是一个致命的缺陷,即探头是使用一根磁铁绕线圈。 通上电流后产生磁场,这个磁场是不规则的。还好,现在有一款新型的涂层测厚仪,它采用的是的磁感技术。也就是大家知道的 霍尔效应, 霍尔于1879年发现的。通过研究霍尔电压与工作电流的关系,测量电磁铁磁场、磁导率、研究霍尔电压与磁场的关系 , 霍尔发现这个电位差 UH与电流强度 I H 成正比,与磁感应强度 B 成正比,与薄片的厚度 d 成反比。这个磁场是就变成规则的。该原理运用在涂层测厚仪上面就无需再调测试片了。特别是测量圆弧的或凹面的产品时,使用更为简单和方便了。
 
EPk涂层测厚仪和电火花检测仪
 
  MikroTest系列涂层测厚仪 一、 MikroTest涂层测厚仪产品名录
  麦考特测厚仪根据量程大小可分为G6,F6,G7,F7,S3,S5,S10和S20以及笔式测厚仪等各种不同规格的测厚仪,zui小的测量范围是0-100微米,zui大的是7.5-20毫米;又根据表现形式分为圆盘指针式的和数字显示的(如新型的G7,F7等);还根据外观的不同分为香蕉形的(俗称)和笔式测厚仪,特别要注意的是,EPK还有二种特殊规格的麦考特测厚仪:即测量铜铝塑料基底上镀镍的Ni50,Ni100和测量铁基底上镀镍的NiFe50。
  二、 MikroTest涂层测厚仪测量原理及应用
  所有MikroTest涂层测厚仪都是依据磁吸力的测量原理进行设计生产的。测量磁钢与磁性基体间的磁吸力与盘状弹簧的弹力平衡,盘状弹簧的旋转弹力的大小与涂层厚度有直接关系。
  MikroTest涂层测厚仪中G6,F6,G7,F7,S3,S5,S10和S20型主要用于测量钢铁基体上的非磁性涂镀层;Ni50和Ni100主要用于测量铜铝塑料基底上镀镍;NiFe50主要用于测量钢铁基体上的镀镍层。
  三、 MikroTest涂层测厚仪技术参数
  

型 号
测量范围
读 值 精 度 ±
zui小测量区直径mm
基体zui小厚度mm
适 用 场合
Mikrotest 6 G
0-100um
1um或5%读值
20mm
0.5
钢、铁基体上电镀层、漆、搪瓷、塑料、橡胶层等
Mikrotest 6 F
0-1000um
3um或5%读值
30mm
0.5
 
Mikrotest 6 S3
0.2-3mm
5%读值
30mm
1.0
 
Mikrotest 6 S5
0.5-5mm
5%读值
50mm
1.0
 
Mikrotest 6 S10
2.5-10mm
5%读值
50mm
2.0
 
Mikrotest 6 S20
7.5-20mm
5%读值
100mm
7.0
 
Mikrotest 6 Ni50
0-50um
1um或5%读值
15mm
 
非铁基体上镀镍层
Mikrotest 6 Ni100
0-100um
1um或5%读值
15mm
 
 
Mikrotest NiFe50
0-50um
2um或8%读值
20mm
0.5
钢铁基体上电镀镍
Mikrotest 7 G
0-300um
2um或3%读值
20mm
0.5
钢、铁基体上电镀层、漆、搪瓷、塑料、橡胶层等
Mikrotest 7 F
0-1500um
5um或3%读值
30mm
0.5
 
Mikrotest 7 S5
0.5-5mm
4%读值
50mm
1.0
 
Mikrotest 7 S15
3.0-15mm
4%读值
100mm
7.0
 

注:表中钢铁基体均指未硬化钢铁(C15到C45)
  四、MikroTest涂层测厚仪使用过程中注意事项
  推动指轮时,不要触动按钮; 尽量保证测量点与两支撑点在同一平面上; 在粗糙表面测量时,读数将偏大。要多次测量求取平均值;测量柱体或圆形边缘时,一定要利用仪器测嘴的V型口; 测量含碳量高或经过热处理后的硬质钢上涂层时,测值会偏大; 基体厚度小于临界厚度时,测值会偏大;在凸凹测量会对测值有影响,在凸面时测值偏大、凹面时测值偏小; 五、 MikroTest涂层测厚仪的维护与保养
  保证测厚仪远离*磁铁或电磁铁,远离强磁场、强电场; 切勿猛烈碰撞 测厚仪使用完后指轮一定要反时针旋转到二分之一刻度以上的位置再放置在存放点;六、 MikroTest涂层测厚仪的维修
  针对转盘停不住:可调整卡位销; 针对转盘推不动:检查驱动发条、齿轮组; 针对测值不准:要用工具调整弹簧; 齿轮组卡位:清洗齿轮组;七、 MikroTest涂层测厚仪的符合标准
  DIN 50981,50982; ASTM B499,E367,D1186,B530,G12; BS5411; DIN EN ISO 2178,2361 MiniTest 600 系列涂层测厚仪(更多先容:德国epk涂层测厚仪
  八、 MiniTest 600涂层测厚仪产品名录
  MiniTest 600 系列涂层测厚仪产品主要包括两种小类型:MiniTest 600B和MiniTest 600,每种小类都可分为F型、N型、FN型三种,因此600系列测厚仪共有6种机型供选择。600B型与600型的zui大区别就是600B是基本型,没有统计功能。
  九、 MiniTest 600涂层测厚仪的测量原理及应用
  F型测头是根据磁感应原理设计的,主要测量钢铁基体上的非磁性涂镀层。例如:铝、铬、铜、锌、涂料、橡胶等,也适用于合金和硬质钢。
  N型测头是根据电涡流原理设计的,主要测量非铁磁性金属和奥氏体不锈钢上的涂层。例如:铝、铜、铸锌件上的涂料、阳极氧化膜、陶瓷等。
  FN型测头是同时利用磁感应原理和电涡流原理设计的,一个测头就可完成F型和N型两种测头所能完成的测量。
  十、 MiniTest 600涂层测厚仪的测量中的相关注意事项
测量前一定要在表面曲率半径、基体材料、厚度、测量面积都与被测样本相同的无涂层的底材上较零,才可以保证测量的性;每次测量之间间隔几秒钟以保证读数的准确性; 喷砂、喷丸表面上的涂层也可以测量,但要严格按照说明书的校准步骤进行校准; 不要用力拽或折测头线,以免线断; 严禁测量表面有酸、碱溶液或潮湿的产品,以免损坏测头;测量时测头轴线一定要垂直于被测工作表面; 每次测量应有大于3秒的时间间隔。
 十一、 MiniTest 600涂层测厚仪的技术参数
  

测量范围
F
0-3000um
N
0-2000um
 
FN型(两用型)
0-3000um(F),0-2000um(N)
 
允许误差
±2um或±2-4%读数
 
zui小曲率半径
5mm(凸)、25mm(凹)
 
zui小测量面积
Φ20mm
 
zui小基体厚度
0.5mm(F型)、50um(N型)
 
测量单位
Um-mils可选
 
显示
4位LED数字显示
 
校准方式
标准校准、一点校准、二点校准、基础校准(华丰企业内)
 
统计数据
平均值、标准偏差、读数个数、zui大值、zui小值
 
接口
RS-232(不适合B型)
 
电源
2节5号碱性电池
 
仪器尺寸
64mmX115mmX25mm
 
测头尺寸
Φ15mmX62mm
 

http://www.tl17.com/ArticleShow.asp?ArticleID=2604
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