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涂鍍層測厚儀原理

文/ 發(fā)布于 2019-10-23 瀏覽次數(shù)：2128

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， 射線熒光法66射線反向散射法，楔切法，光截法，電解法，厚度差測量法，稱重法等等。這些方法中前5種方法為無損測業(yè)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
        永久磁鐵 (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。新型的產(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。

圖1：磁吸引力測厚儀麥考特

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)磁率之差足多大(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。近年來的電路設(shè)計引入穩(wěn)頻，鎖相，溫度補償?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】。

磁性原理測厚儀可應(yīng)用來精確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。

圖2：磁感應(yīng)測厚儀DeltaScope FMP30

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)電基體越近，則渦流越大，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0.1ym，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、鍛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話。

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唯有一種無損的、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。

圖4：超聲波涂層測厚儀QUINTSONIC 7

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，通過陽極洛解鍍層達(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休到的一小塊面積的鍍層金屬，而基體不受影響。庫法確保測量結(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，操作者不需要專業(yè)知識。庫侖法又是唯有能夠澳量復(fù)合鍍層、多層鍍層的方法。例如測量 鐵上依次鍍上的銅、鑷、鉻等。

圖5：庫侖電解測厚儀Couloscope CMS2 STEP 

六.放射法測量原理
        X射線和β射線法是無接觸無損測腿，何 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。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。

圖6：X射線測厚儀