涂鍍層測厚的無損檢測方法

無損檢測技術(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”。

    覆層的厚度測量已成為金屬加工工業(yè)已用戶進(jìn)行成品質(zhì)量檢測必備的*重要工序。是產(chǎn)品達(dá)到上等標(biāo)準(zhǔn)的必備手

段。目前，國內(nèi)外已普遍按統(tǒng)一的*標(biāo)準(zhǔn)測定涂鍍層厚度，覆層無損檢測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*關(guān)重要。

    有關(guān)覆層無損檢測方法，主要有：楔切法、光截法、電解法、厚度差測量法、稱重法、X射線瑩光法、β射線反射

法、電容法、磁性測量法及渦流測量法等。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，測量

手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗(yàn)。

    X射線和β射線反射法可以無接觸無損測量，但裝置復(fù)雜昂貴，測量范圍小。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量。

    電容法一般*在很薄導(dǎo)電體的絕緣覆層厚度測試上應(yīng)用 。

    磁性測量法及渦流測量法，隨著技術(shù)的日益進(jìn)步，*是近年來引入微處理機(jī)技術(shù)后，測厚儀向微型、智能型、多

功能、**度、實(shí)用化方面邁進(jìn)了一大步。測量的分辨率已達(dá)0.1μm，精度可達(dá)到1％。又有適用范圍廣，量程寬、操

作簡便、價廉等特點(diǎn)。是工業(yè)和科研使用*廣泛的儀器。超聲波物位計(jì),超聲波液位計(jì),超聲波測厚儀。

    采用無損檢測方法測厚既不破壞覆層也不破壞基材，檢測速度快，故能使大量的檢測工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。以下分別介

紹幾種常規(guī)測厚的方法。

    磁性測量原理

    一、磁吸力原理測厚儀

    利用長久磁鐵測頭與導(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)系可測量覆層的厚度，這個距離

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，所以磁性測厚儀應(yīng)用*廣。測量儀基本結(jié)構(gòu)是磁鋼，拉簧，標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)。當(dāng)磁鋼與被測物吸合

后，有一個彈簧在其后逐漸拉長，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。一般來講，依不同的型號又不同的量程與適應(yīng)場合。在一個約350o角度內(nèi)可用刻度表示0～100μm；0～1000μm；

0～5mm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)是操作簡單、強(qiáng)固耐用、不用

電源和測量前的校準(zhǔn)，價格也較低，很適合車間作現(xiàn)場質(zhì)量控制。

    二、磁感應(yīng)原理測厚儀

    磁感應(yīng)原理是利用測頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵基材的磁通大小來測定覆層厚度的，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**度，由于測試條件可降低許多，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頭放在被測物上后，儀器自動輸出測試電流，磁通的大小影響到感應(yīng)電動勢的大小，儀

器 將該信號放大后來指示覆層厚度。早期的產(chǎn)品用表頭指示，精度和重復(fù)性都不好，后來發(fā)展了數(shù)字顯示式，電路設(shè)

計(jì) 也日趨完善。近年來引入微處理機(jī)技術(shù)及電子開關(guān)，穩(wěn)頻等*新技術(shù)，多種獲*的產(chǎn)品相繼問世，精度有了很大

的提高，達(dá)到1%,分辨率達(dá)到0.1μm，磁感應(yīng)測厚儀的測頭多采用軟鋼做導(dǎo)磁鐵芯，線圈電流的頻率不高，以降低渦流

效應(yīng)的影響，測頭具有溫度補(bǔ)償功能。由于儀器已智能化，可以辨識不同的測頭，配合不同的軟件及自動改變測頭電流

和頻率。一臺儀器能配合多種測頭，也可以用同一臺儀器。可以說，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厚儀，原則上適用**非導(dǎo)磁覆層測量， 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）。磁性原理測厚儀可以應(yīng)用在*測量鋼鐵表面的

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)，利用測量平臺或輥（鋼鐵制造）也可用來實(shí)現(xiàn)大面積上任一點(diǎn)

的測量。超聲波物位計(jì),超聲波液位計(jì),超聲波測厚儀,聲發(fā)射 超聲波清洗機(jī) 洗片機(jī).

    微電腦測厚一般有多個校準(zhǔn)值存貯。隨著被測產(chǎn)品的不同位置、材料變化、更換測頭等均可分別校準(zhǔn)并存貯。實(shí)際

使用時直接調(diào)用各校準(zhǔn)值，就無須重新調(diào)校了。這即是所謂“速換基準(zhǔn)”。大大提高了檢測效率。

    測試數(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，測量時**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。

    影響測量值的因素與解決方法

    使用測厚儀與使用其他儀器一樣，既要掌握儀器性能，也需了解測試條件。使用磁性原理和渦流原理的覆層測厚儀

都是基于被測基體的電、磁特性及與探頭的距離來測量覆層厚度的，所以，被測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。即影響到測量值的可靠性，下面就這方面的問題作一下介紹。

1.邊界間距

    如果探頭與被測體邊界、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

將導(dǎo)致測量誤差。如必須測量該點(diǎn)的覆層厚度，只有預(yù)先在相同條件的無覆層表面進(jìn)行校準(zhǔn)，才能測量。（注：*新的

產(chǎn)品有透過覆層校準(zhǔn)的**功能可達(dá)3～10％的精度）

2.基體表面曲率

在一個平直的對比試樣上校準(zhǔn)好一個初始值，然后在測量覆層厚度后減去這個初始值?；騾⒄障聴l。

3.基體金屬*小厚度

    基體金屬必須有一個給定的*小厚度，使探頭的電磁場能完全包容在基體金屬中，*小厚度與測量器的性能及金屬

基體的性質(zhì)有關(guān)，在這個厚度之上剛好可以進(jìn)行測量而不用對測量值修正。對于基體厚度不夠而產(chǎn)生的影響，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，或無法加基材則可以通過與已知覆層厚度的試樣進(jìn)行對比

來確定與額定值的差值。并且在測量中考慮這點(diǎn)而對測量值作相應(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銅箔厚度的測厚儀，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有代表性的平均測量值必須進(jìn)行多次測量才行。顯而易見，不論是基體或是覆層，越粗

糙，測量值越不可靠。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5％。而對于表面雜質(zhì)，則應(yīng)予去

除。 有的儀表上下限，以剔除那些“飛點(diǎn)”。

5.探頭測量板的作用力

    探頭測量時的作用力應(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，以致測量值下降?；町a(chǎn)生大的波

動，必要時，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。這樣通過減去薄膜厚度就能適當(dāng)?shù)氐玫?/p>

剩磁。

6.外界恒磁場、電磁場和基體剩磁

    應(yīng)該避免在有干擾作用的外界磁場附近進(jìn)行測量。殘存的剩磁，根據(jù)檢測器的性能可能導(dǎo)致或多或少的測量誤差，

但是如結(jié)構(gòu)鋼，深沖成形鋼板等一般不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

7.覆層材料中的鐵磁成份和導(dǎo)電成份

    覆層中存在某些鐵磁成分，如某種顏料時，會對測量值產(chǎn)生影響，在這種情況下，對用作校準(zhǔn)的對比試樣覆層應(yīng)具

有與被測物覆層相同的電磁特性，經(jīng)校準(zhǔn)后使用。使用的方法可以是將同樣的覆層涂在鋁或銅板試樣上，用電渦流法測

試后獲得對比標(biāo)準(zhǔn)