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    涂鍍層測厚原理

    發(fā)布時間: 2020-04-27  作者: 來源:  點(diǎn)擊次數(shù): 次

    涂鍍層厚度的測量方法主要有:磁吸力原理,電磁測量法,渦流測量法,X射線熒光法,β射線反向散射法,楔切法, 光截法,電解法,厚度差測量法,稱重法等。這些方法中前5種方法為無損測量,后五種為有損檢測。

    隨著技術(shù)的日益進(jìn)步,特別是近年來引入微機(jī)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(jìn)了一步。測量的分辨率已達(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、操作簡便且價廉是工業(yè)和科研使用廣泛的測厚儀器。

     

    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(jìn)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)用廣。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后,將測量簧在其后逐漸拉長,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。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(diǎn)是操作簡便、堅固耐用、不用電源,測量前無須校準(zhǔn),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(dāng)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(bǔ)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(jī),使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高

    (幾乎達(dá)一個數(shù)量級)。

    現(xiàn)代的磁感應(yīng)測厚儀,分辨率達(dá)0.1μm,允許誤差達(dá)1%,量程達(dá)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(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,以及化工石油行業(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(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測厚儀一樣,渦流測厚儀也達(dá)到了分辨率0.1μm,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(zhǔn)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。

     

    四.超聲波測量原理

    將探頭置于涂層表面,探頭將發(fā)出的超聲波脈沖穿過涂層到達(dá)基體,這些超聲波脈沖從各層界面依次反射,又被探頭的超聲傳感器所接受,微處理度和涂層總厚度。一次測量耗時少于2秒,數(shù)據(jù)被分組存儲,接上MINIPRINT打印機(jī),還可以       打印輸出所有有序存儲的讀數(shù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

    需要特別指出,迄今為止這種新穎的涂層測厚儀是一種無損的、能方便、快捷、測量非金屬材料上各涂層厚度的儀器。而此前,這類涂層只能有損測量。

     

    五.電解法測量原理

    利用庫侖電量分析原理,過程類似于電鍍,但是電化學(xué)反應(yīng)的方向相反,是電解除鍍。庫侖法測厚儀是對被測部分的金屬鍍層進(jìn)行局部陽極溶解,通過陽極溶解鍍層達(dá)到基體時的電位變化及所需時間來進(jìn)行鍍層厚度的測量??梢杂糜跍y量幾乎所有基體上的電鍍層厚度。測量時只需去除幾乎看不到的一小塊面積的鍍層金屬,而基體不受影響。庫侖法確保測量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠,庫侖法測厚儀使用簡便。測量操作由儀器的指令自主完成,操作者不需要知識。庫侖法又是能夠測量復(fù)合鍍層、多層鍍層的方法。例如測量在鐵上依次鍍上的銅、鑷、鉻等。

     

    六.放射法測量原理

    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(hù)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。



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