涂層測厚儀的分(fen)類以及測量原理

對材料表面保護、裝(zhuang)飾形成的(de)覆(fu)蓋層(ceng)，如(ru)涂層(ceng)、鍍層(ceng)、敷層(ceng)、貼層(ceng)、化學(xue)生成膜等，在有關國家和標準中稱為覆(fu)層(ceng)（coating）。

覆層厚(hou)度測(ce)量(liang)已成為加工(gong)工(gong)業(ye)、表(biao)面工(gong)程(cheng)質量(liang)檢測(ce)的重要一環，是產品(pin)達到優(you)等質量(liang)標準(zhun)的*手段。為使產品(pin)化，我國出口商品(pin)和涉(she)外項目中，對(dui)覆層厚(hou)度有(you)了明確(que)的要求。 

覆層厚度的(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)方法(fa)(fa)主(zhu)要有：楔切法(fa)(fa)、光截法(fa)(fa)、電解法(fa)(fa)、厚度差測(ce)(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)、稱重法(fa)(fa)、X射(she)(she)線(xian)熒光法(fa)(fa)、β射(she)(she)線(xian)反(fan)向散射(she)(she)法(fa)(fa)、電容法(fa)(fa)、磁性(xing)測(ce)(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)及渦流(liu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)等(deng)。這些方法(fa)(fa)中前五(wu)種(zhong)是有損(sun)檢測(ce)(ce)(ce)，測(ce)(ce)(ce)量(liang)手段繁瑣(suo)，速度慢，多適用(yong)于抽樣檢驗(yan)。

X射線和β射線法是無(wu)(wu)接觸無(wu)(wu)損測量(liang)，但(dan)裝置復雜昂貴，測量(liang)范(fan)圍較小。因有放射源，使(shi)用者必須遵守射線防護規(gui)范(fan)。X射線法可(ke)測極(ji)薄鍍(du)層(ceng)、雙(shuang)鍍(du)層(ceng)、合金鍍(du)層(ceng)。β射線法適(shi)合鍍(du)層(ceng)和底材(cai)原子序號大于3的(de)鍍(du)層(ceng)測量(liang)。電容法僅在(zai)薄導(dao)電體的(de)絕緣覆層(ceng)測厚時(shi)采用。 

隨著技(ji)術的(de)日(ri)益進(jin)步(bu)，特別是近(jin)年來引入微機技(ji)術后，采用(yong)(yong)磁性法和渦流法的(de)測(ce)厚儀(yi)向微型(xing)、智能(neng)(neng)、多功能(neng)(neng)、高(gao)(gao)精(jing)度(du)、實用(yong)(yong)化的(de)方向進(jin)了(le)一步(bu)。測(ce)量的(de)分辨率已達0.1微米，精(jing)度(du)可達到(dao)1%，有了(le)大(da)幅度(du)的(de)提高(gao)(gao)。它適用(yong)(yong)范圍廣(guang)，量程寬、操作簡便且價(jia)廉，是工業和科研使用(yong)(yong)zui廣(guang)泛的(de)測(ce)厚儀(yi)器(qi)。 ;

采用無損方法既不破(po)壞覆層也(ye)不破(po)壞基(ji)材(cai)，檢(jian)測速(su)度快，能使大量的(de)檢(jian)測工作經濟地進行。 

測量原理與儀器

一． 磁(ci)吸(xi)力測量原理及測厚儀

*磁(ci)鐵（測(ce)頭）與(yu)(yu)導(dao)磁(ci)鋼材之間(jian)的(de)吸力(li)大(da)(da)小與(yu)(yu)處于這兩者之間(jian)的(de)距離(li)成一定(ding)比例關系，這個距離(li)就(jiu)是覆(fu)層(ceng)的(de)厚度(du)。利用(yong)這一原(yuan)理制成測(ce)厚儀，只要覆(fu)層(ceng)與(yu)(yu)基材的(de)導(dao)磁(ci)率之差足夠大(da)(da)，就(jiu)可進行(xing)測(ce)量(liang)。鑒于大(da)(da)多數工業品(pin)采用(yong)結(jie)構鋼和(he)熱軋(ya)冷軋(ya)鋼板沖壓(ya)成型，所以(yi)磁(ci)性測(ce)厚儀應用(yong)zui廣。測(ce)厚儀基本結(jie)構由磁(ci)鋼，接(jie)力(li)簧，標尺及自停機構組成。磁(ci)鋼與(yu)(yu)被(bei)測(ce)物吸合(he)后，將(jiang)測(ce)量(liang)簧在其后逐漸拉長(chang)，拉力(li)逐漸增大(da)(da)。當拉力(li)剛好(hao)大(da)(da)于吸力(li)，磁(ci)鋼脫離(li)的(de)一瞬間(jian)記錄下(xia)拉力(li)的(de)大(da)(da)小即可獲得覆(fu)層(ceng)厚度(du)。新型的(de)產品(pin)可以(yi)自動完成這一記錄過程。不同的(de)型號有不同的(de)量(liang)程與(yu)(yu)適用(yong)場合(he)。 

這種儀(yi)器的(de)特(te)點是操(cao)作簡(jian)便、堅固耐用(yong)、不(bu)用(yong)電源，測量前無須校準(zhun)，價格(ge)也較低(di)，很適合(he)車間做現場質量控制。

二． 磁感(gan)應測(ce)量原理 

采用(yong)(yong)磁(ci)感(gan)(gan)應原理(li)(li)時(shi)，利用(yong)(yong)從(cong)測(ce)頭經過非鐵磁(ci)覆(fu)層(ceng)(ceng)而流(liu)(liu)入(ru)鐵磁(ci)基體的(de)磁(ci)通(tong)的(de)大(da)小(xiao)，來測(ce)定覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)。也(ye)可(ke)以測(ce)定與(yu)之(zhi)對應的(de)磁(ci)阻(zu)的(de)大(da)小(xiao)，來表示(shi)其覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)。覆(fu)層(ceng)(ceng)越(yue)厚(hou)，則(ze)(ze)磁(ci)阻(zu)越(yue)大(da)，磁(ci)通(tong)越(yue)小(xiao)。利用(yong)(yong)磁(ci)感(gan)(gan)應原理(li)(li)的(de)測(ce)厚(hou)儀，原則(ze)(ze)上(shang)(shang)可(ke)以有導(dao)磁(ci)基體上(shang)(shang)的(de)非導(dao)磁(ci)覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)。一般要求基材(cai)(cai)(cai)導(dao)磁(ci)率(lv)在500以上(shang)(shang)。如果覆(fu)層(ceng)(ceng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)也(ye)有磁(ci)性，則(ze)(ze)要求與(yu)基材(cai)(cai)(cai)的(de)導(dao)磁(ci)率(lv)之(zhi)差(cha)(cha)足夠大(da)（如鋼上(shang)(shang)鍍(du)鎳）。當軟(ruan)芯上(shang)(shang)繞著線(xian)圈(quan)的(de)測(ce)頭放在被測(ce)樣(yang)本上(shang)(shang)時(shi)，儀器自動輸出測(ce)試電(dian)(dian)流(liu)(liu)或(huo)測(ce)試信號。早期的(de)產(chan)品采用(yong)(yong)指針式表頭，測(ce)量(liang)(liang)感(gan)(gan)應電(dian)(dian)動勢的(de)大(da)小(xiao)，儀器將該信號放大(da)后(hou)來指示(shi)覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)。近年來的(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)設計引入(ru)穩頻、鎖相、溫度(du)(du)補償等地新(xin)技術，利用(yong)(yong)磁(ci)阻(zu)來調制測(ce)量(liang)(liang)信號。還(huan)采用(yong)(yong)設計的(de)集成電(dian)(dian)路(lu)(lu)，引入(ru)微機，使測(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)(du)和重現性有了大(da)幅(fu)度(du)(du)的(de)提高（幾(ji)乎達一個數(shu)量(liang)(liang)級）。現代的(de)磁(ci)感(gan)(gan)應測(ce)厚(hou)儀，分辨率(lv)達磁(ci)感(gan)(gan)應測(ce)厚(hou)儀_電(dian)(dian)渦流(liu)(liu)測(ce)量(liang)(liang)原理(li)(li)_磁(ci)吸力測(ce)量(liang)(liang)原理(li)(li)及測(ce)厚(hou)儀_電(dian)(dian)渦流(liu)(liu)原理(li)(li)的(de)測(ce)厚(hou)儀到(dao)0.1um，允許誤差(cha)(cha)達1%，量(liang)(liang)程達10mm。 

磁性原理測厚儀可(ke)應用來(lai)測量鋼鐵表面的(de)(de)油漆層(ceng)，瓷、搪瓷防護(hu)層(ceng)，塑料、橡(xiang)膠(jiao)覆層(ceng)，包括鎳鉻在內的(de)(de)各種有色(se)金屬(shu)電(dian)鍍層(ceng)，以(yi)及化工石油待業的(de)(de)各種防腐(fu)涂(tu)層(ceng)。

三． 電(dian)渦流測量原理(li) 

高(gao)(gao)頻(pin)交(jiao)流(liu)信(xin)號在測(ce)(ce)(ce)頭線(xian)圈中產生電磁(ci)場，測(ce)(ce)(ce)頭靠(kao)近導(dao)(dao)體時，就(jiu)在其(qi)(qi)中形(xing)成渦流(liu)。測(ce)(ce)(ce)頭離導(dao)(dao)電基體愈(yu)(yu)(yu)近，則渦流(liu)愈(yu)(yu)(yu)大(da)，反(fan)射(she)阻抗也愈(yu)(yu)(yu)大(da)。這個反(fan)饋(kui)作(zuo)用(yong)量表征了測(ce)(ce)(ce)頭與導(dao)(dao)電基體之(zhi)(zhi)間(jian)距離的(de)大(da)小，也就(jiu)是(shi)導(dao)(dao)電基體上非導(dao)(dao)電覆層(ceng)厚(hou)(hou)度的(de)大(da)小。由于這類測(ce)(ce)(ce)頭專門測(ce)(ce)(ce)量非鐵磁(ci)金屬基材(cai)(cai)上的(de)覆層(ceng)厚(hou)(hou)度，所(suo)以(yi)通常稱(cheng)之(zhi)(zhi)為(wei)非磁(ci)性(xing)測(ce)(ce)(ce)頭。非磁(ci)性(xing)測(ce)(ce)(ce)頭采用(yong)高(gao)(gao)頻(pin)材(cai)(cai)料(liao)做線(xian)圈鐵芯，例如鉑鎳合金或其(qi)(qi)它新材(cai)(cai)料(liao)。與磁(ci)感應原理比較，主(zhu)要(yao)區別是(shi)測(ce)(ce)(ce)頭不同，信(xin)號的(de)頻(pin)率不同，信(xin)號的(de)大(da)小、標度關系(xi)不同。與磁(ci)感應測(ce)(ce)(ce)厚(hou)(hou)儀一樣，渦流(liu)測(ce)(ce)(ce)厚(hou)(hou)儀也達到了分辨率0.1um，允許誤(wu)差1%，量程10mm的(de)高(gao)(gao)水平。

采(cai)用(yong)電渦流(liu)原(yuan)理(li)的測(ce)厚儀(yi)，原(yuan)則上對所有導(dao)電體(ti)上的非導(dao)電體(ti)覆(fu)(fu)層均可(ke)測(ce)量，如(ru)航天航空(kong)器表面、車輛、家(jia)電、鋁(lv)合金(jin)門窗及其它(ta)鋁(lv)制(zhi)品表面的漆，塑(su)料涂(tu)層及陽極氧化膜。覆(fu)(fu)層材料有一定的導(dao)電性，通過校準同(tong)樣也可(ke)測(ce)量，但要求兩者的導(dao)電率之比至少相差3-5倍（如(ru)銅上鍍鉻）。雖(sui)然鋼鐵(tie)基體(ti)亦為導(dao)電體(ti)，但這類任務還是采(cai)用(yong)磁性原(yuan)理(li)測(ce)量較(jiao)為合適.