鍍層檢測(cè)的有效方法

1、鍍層檢測(cè)的有效方法無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一門理論上綜合性較強(qiáng)，又非常重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的很有發(fā)展前途的學(xué)科。它涉及到材料的物理性質(zhì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造工藝，斷裂力學(xué)以及有限元計(jì)算等諸多方面。在化工，電子，電力，金屬等行業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各類材料的保護(hù)或裝飾作用，通常采 用噴涂有色金屬覆蓋以及磷化、陽(yáng)極氧化處理等方法，這樣便出現(xiàn)了涂層、鍍層、敷層、貼 層或化學(xué)生成膜等概念，我們稱之為“覆層” 。覆層的厚度測(cè)量已成為金屬加工工業(yè)已用戶進(jìn)行成品質(zhì)量檢測(cè)必備的最重要工序。是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的必備手段。 目前，國(guó)內(nèi)外已普遍按統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定涂鍍層厚度，覆層無(wú)損檢測(cè)的方法和儀器的選擇隨著材料物理性質(zhì)研究方面的逐漸進(jìn)步而更加

2、至關(guān)重要。有關(guān)覆層無(wú)損檢測(cè)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射線瑩光法、3射線反射法、電容法、磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法等。這些方法中除了后五 種外大多都要損壞產(chǎn)品或產(chǎn)品表面，系有損檢測(cè)，測(cè)量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗(yàn)。X射線和3射線反射法可以無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量，但裝置復(fù)雜昂貴，測(cè)量范圍小。因有放射源，故，使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范，一般多用于各層金屬鍍層的厚度測(cè)量。電容法一般僅在很薄導(dǎo)電體的絕緣覆層厚度測(cè)試上應(yīng)用。磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法，隨著技術(shù)的日益進(jìn)步，特別是近年來(lái)引入微處理機(jī)技術(shù)后， 測(cè)厚儀向微型、智能型、多功能、高精度、實(shí)用化方面邁進(jìn)了一大步。測(cè)量的分辨

3、率已達(dá) 0.1 m，精度可達(dá)到1%。又有適用范圍廣，量程寬、操作簡(jiǎn)便、價(jià)廉等特點(diǎn)。是工業(yè)和科 研使用最廣泛的儀器。超聲波物位計(jì)，超聲波液位計(jì)，超聲波測(cè)厚儀。采用無(wú)損檢測(cè)方法測(cè)厚既不破壞覆層也不破壞基材，檢測(cè)速度快，故能使大量的檢測(cè)工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。以下分別介紹幾種常規(guī)測(cè)厚的方法。磁性測(cè)量原理一、磁吸力原理測(cè)厚儀利用永久磁鐵測(cè)頭與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于兩者之間的距離成一定比例關(guān)系 可測(cè)量覆層的厚度，這個(gè)距離就是覆層的厚度，所以只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大， 就可以進(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形，所以磁性測(cè)厚儀應(yīng)用最廣。測(cè)量?jī)x基本結(jié)構(gòu)是磁鋼，拉簧，標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)

4、。當(dāng)磁鋼與被測(cè)物吸合后，有一 個(gè)彈簧在其后逐漸拉長(zhǎng)，拉力逐漸增大，當(dāng)拉力鋼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。 一般來(lái)講，依不同的型號(hào)又不同的量程與適應(yīng)場(chǎng)合。在一個(gè)約3500角度內(nèi)可用刻度表示 0100卩m;01000卩m;05mm等的覆層厚度，精度可達(dá) 5%以上， 能滿足工業(yè)應(yīng)用的一般要求。這種儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、強(qiáng)固耐用、不用電源和測(cè)量前的 校準(zhǔn)，價(jià)格也較低，很適合車間作現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。二、磁感應(yīng)原理測(cè)厚儀磁感應(yīng)原理是利用測(cè)頭經(jīng)過(guò)非鐵磁覆層而流入鐵基材的磁通大小來(lái)測(cè)定覆層厚度的，覆層愈厚，磁通愈小。由于是電子儀器，校準(zhǔn)容易，可以實(shí)多種功能，擴(kuò)大量程，提高精度， 由于

5、測(cè)試條件可降低許多，故比磁吸力式應(yīng)用領(lǐng)域更廣。當(dāng)軟鐵芯上繞著線圈的測(cè)頭放在被測(cè)物上后，儀器自動(dòng)輸出測(cè)試電流， 磁通的大小影響到感應(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。早期的產(chǎn)品用表頭指示，精度和重復(fù)性都不好，后來(lái)發(fā)展了數(shù)字顯示式， 電路設(shè)計(jì)也日趨完善。 近年來(lái)引入微處理機(jī)技術(shù) 及電子開關(guān)，穩(wěn)頻等最新技術(shù)，多種獲專利的產(chǎn)品相繼問(wèn)世，精度有了很大的提高，達(dá)到 1%,分辨率達(dá)到0.1卩m,磁感應(yīng)測(cè)厚儀的測(cè)頭多采用軟鋼做導(dǎo)磁鐵芯，線圈電流的頻率不高，以降低渦流效應(yīng)的影響， 測(cè)頭具有溫度補(bǔ)償功能。 由于儀器已智能化，可以辨識(shí)不同的測(cè)頭，配合不同的軟件及自動(dòng)改變測(cè)頭電流和頻率。一臺(tái)儀器能配合多

6、種測(cè)頭，也可以用同一臺(tái)儀器。可以說(shuō)，適用于工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究的儀器已達(dá)到了了非常實(shí)用化的階段。利用電磁原理研制的測(cè)厚儀，原則上適用所有非導(dǎo)磁覆層測(cè)量，一般要求基本的磁導(dǎo)率達(dá)500以上。覆層材料如也是磁性的，則要求與基材的磁導(dǎo)率有足夠大的差距（如鋼上鍍鎳層）。磁性原理測(cè)厚儀可以應(yīng)用在精確測(cè)量鋼鐵表面的油漆涂層，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，化工石油行業(yè)的各種防腐涂層。對(duì)于感光膠片、電容器紙、塑料、聚酯等薄膜生產(chǎn)工業(yè)，利用測(cè)量平臺(tái)或輥（鋼鐵制造）也可用來(lái)實(shí)現(xiàn)大面積上任一點(diǎn)的測(cè)量。電渦流測(cè)量原理電渦流測(cè)厚法主要應(yīng)用于金屬基體上各種非金屬涂鍍層的測(cè)量。利用高頻交流

7、電在作為探頭的線圈中產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，將探頭靠近導(dǎo)電的金屬體時(shí)， 就在金屬材料中形成渦流， 且隨與金屬體的距離減小而增大，該渦流會(huì)影響探頭線圈的磁通，故此反饋?zhàn)饔昧渴潜硎咎筋^ 與基體金屬之間間距大小的一個(gè)量值，因?yàn)樵摐y(cè)頭用在非鐵磁金屬基體上測(cè)量覆層厚度，所以通常我們稱該測(cè)頭為非磁性測(cè)頭。非磁性測(cè)頭一般采用高頻高導(dǎo)磁材料做線圈鐵芯，常用鉑鎳合金及其它新材料制作。與磁性測(cè)量原理比較， 他們的電原理基本一樣，主要區(qū)別是測(cè)頭不同，測(cè)試電流的頻率大小不同，信號(hào)大小、標(biāo)度關(guān)系不同。在最新的測(cè)厚儀中，通過(guò)不 斷改進(jìn)測(cè)頭結(jié)構(gòu)，在配合微電腦技術(shù)，由自動(dòng)識(shí)別不同測(cè)頭來(lái)調(diào)用不同的控制程序，分別輸出不同的測(cè)試電流和改變

8、標(biāo)度變換軟件，終于使兩種不同類型的的測(cè)頭接與同一臺(tái)測(cè)厚儀 上，降低了用戶負(fù)擔(dān)，基于同一思想，可配接達(dá)10種側(cè)頭的測(cè)厚儀極大地?cái)U(kuò)展了測(cè)厚范圍（達(dá)10萬(wàn)倍以上），可測(cè)包括導(dǎo)磁材料表面上的非導(dǎo)磁覆層，導(dǎo)電材料上的非導(dǎo)電覆層及不導(dǎo)電 材料上的導(dǎo)電層，基本上滿足了工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)行業(yè)的需要。采用電渦流原理的測(cè)厚儀，原則上所有導(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、鋁合金門窗及其他鋁制品表面的漆，塑料涂層及陽(yáng)極氧化膜。有些特 種用途如某種金屬上的金剛石鍍層及其它噴鍍不導(dǎo)電層。覆層材料也可以有一定的導(dǎo)電性， 通過(guò)校準(zhǔn)同樣也可以測(cè)量，但要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差35倍以上（如銅上鍍鉻）。校

9、準(zhǔn)的原則是沒(méi)有覆層的校準(zhǔn)試樣與被測(cè)物的基材應(yīng)有：成分相同，厚度相同（主要在于厚度小于儀器規(guī)定的最小值約0.5mm以下時(shí)），有相同的曲率半徑，如被測(cè)面積小于儀器技術(shù)參數(shù)的要求（直徑約20mm以下），還應(yīng)有相同的被測(cè)面積。如覆層含有導(dǎo)電成份，校準(zhǔn) 試樣的覆層也應(yīng)與被測(cè)物的覆層有相同的導(dǎo)電性能。校準(zhǔn)試樣的覆層經(jīng)過(guò)其它（包括有損測(cè)試方法）測(cè)試后標(biāo)定厚度或用已標(biāo)定的校準(zhǔn)薄片做覆層，就可以在其上面按說(shuō)明書的方法校 準(zhǔn)測(cè)厚儀。校準(zhǔn)后就可以在被測(cè)產(chǎn)品上進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。校準(zhǔn)薄片一般用三醋酸酯薄膜或經(jīng)苯酚樹脂浸漬過(guò)的硬紙。微電腦測(cè)厚一般有多個(gè)校準(zhǔn)值存貯。 隨著被測(cè)產(chǎn)品的不同位置、 材料變化、更換測(cè)頭等 均可分別

10、校準(zhǔn)并存貯。實(shí)際使用時(shí)直接調(diào)用各校準(zhǔn)值，就無(wú)須重新調(diào)校了。這即是所謂“速換基準(zhǔn)”。大大提高了檢測(cè)效率。測(cè)試數(shù)據(jù)在智能化儀器里一般可以存貯、打印、計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)供分析， 還有可以打印直方圖的功能使覆層厚度分布一目了然。如設(shè)置了上下極限還可以使統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)所有超限的點(diǎn)都有聲響提醒注意并不取入做統(tǒng)計(jì)計(jì)算用。影響測(cè)量值的因素與解決方法使用測(cè)厚儀與使用其他儀器一樣，既要掌握儀器性能， 也需了解測(cè)試條件。 使用磁性原理和渦流原理的覆層測(cè)厚儀都是基于被測(cè)基體的電、磁特性及與探頭的距離來(lái)測(cè)量覆層厚度的，所以，被測(cè)基體的電磁物理特性與物理尺寸都要影響磁通與電渦流的大小。即影響到測(cè)量值的可靠性，下面就這

11、方面的問(wèn)題作一下介紹。1邊界間距如果探頭與被測(cè)體邊界、孔眼、空腔、其他截面變化處的間距小于規(guī)定的邊界間距，由于磁通或渦流載體截面不夠?qū)?dǎo)致測(cè)量誤差。如必須測(cè)量該點(diǎn)的覆層厚度，只有預(yù)先在相同條件的無(wú)覆層表面進(jìn)行校準(zhǔn)，才能測(cè)量。（注：最新的產(chǎn)品有透過(guò)覆層校準(zhǔn)的獨(dú)特功能可達(dá)310%的精度）2基體表面曲率在一個(gè)平直的對(duì)比試樣上校準(zhǔn)好一個(gè)初始值，然后在測(cè)量覆層厚度后減去這個(gè)初始值。 或參照下條。3基體金屬最小厚度基體金屬必須有一個(gè)給定的最小厚度， 厚度與測(cè)量器的性能及金屬基體的性質(zhì)有關(guān)， 量值修正。對(duì)于基體厚度不夠而產(chǎn)生的影響,使探頭的電磁場(chǎng)能完全包容在基體金屬中，最小在這個(gè)厚度之上剛好可以進(jìn)行測(cè)量而不

12、用對(duì)測(cè)可以采取在基材下面緊貼一塊相同材料的措施予以消除。如難以決斷，或無(wú)法加基材則可以通過(guò)與已知覆層厚度的試樣進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定與 額定值的差值。并且在測(cè)量中考慮這點(diǎn)而對(duì)測(cè)量值作相應(yīng)的修正或參考第2條修正。而那些 可以標(biāo)定的儀器通過(guò)調(diào)整旋鈕或按鍵，便可以得到準(zhǔn)確的直讀厚度值。反之利用厚度太小產(chǎn)生的影響又可以研制直接測(cè)銅箔厚度的測(cè)厚儀，如前所述。4表面粗糙度和表面清潔度在粗糙度表面上為獲得一個(gè)有代表性的平均測(cè)量值必須進(jìn)行多次測(cè)量才行。顯而易見, 不論是基體或是覆層，越粗糙，測(cè)量值越不可靠。為獲得可靠的數(shù)據(jù)，基體的平均粗糙度Ra應(yīng)小于覆層厚度的 點(diǎn)”。5%。而對(duì)于表面雜質(zhì)，則應(yīng)予去除。有的儀表上下限，以剔除那些“飛5探頭測(cè)量板的作用力探頭測(cè)量時(shí)的作用力應(yīng)是恒定的。并應(yīng)盡可能小。才不致使軟的覆層發(fā)生形變，以致測(cè)量值下降?；町a(chǎn)生大的波動(dòng)，必要時(shí)，可在兩者之間墊一層硬的，不導(dǎo)電的，具有一定厚度的硬性薄膜。 這樣通過(guò)減去薄膜厚度就能適當(dāng)?shù)氐玫绞?磁。6外界恒磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)和基體剩磁應(yīng)該避免在有干擾作用的外界磁場(chǎng)附近進(jìn)行測(cè)量。殘存的剩