涂鍍層測厚儀相關(guān)測試原理及應(yīng)用

時(shí)間：2010-12-30閱讀：4051

涂鍍層測厚儀相關(guān)測試原理及應(yīng)用

涂鍍層測厚儀根據(jù)測量原理一般有以下五種類型:

1.磁性測厚法

　　適用導(dǎo)磁材料上的非導(dǎo)磁層厚度測量.導(dǎo)磁材料一般為:鋼\鐵\銀\鎳.此種方法測量精度高

2.渦流測厚法

　　適用導(dǎo)電金屬上的非導(dǎo)電層厚度測量.此種方法較磁性測厚法精度低

3.超聲波測厚法

　　目前國內(nèi)還沒有用此種方法測量涂鍍層厚度的,國外個(gè)別廠家有這樣的儀器,適用多層涂鍍層厚度的測量或則是以上兩種方法都無法測量的場合.但一般價(jià)格昂貴\測量精度也不高.

4.電解測厚法

　　此方法有別于以上三種,不屬于無損檢測,需要破壞涂鍍層.一般精度也不高.測量起來較其他幾種麻煩

5.放射測厚法

此種儀器價(jià)格非常昂貴（一般在10萬RMB以上）,適用于一些特殊場合.

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(gè)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zui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(dòng)完成這一記錄過程。不同的型號(hào)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(jiān)固耐用、不用電源，測量前無須校準(zhǔn)，價(jià)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(shí)，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(duì)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(shí)，儀器自動(dòng)輸出測試電流或測試信號(hào)。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭，測量感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，儀器將該信號(hào)放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計(jì)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(hào)。還采用設(shè)計(jì)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(gè)數(shù)量級(jí)）?，F(xiàn)代的磁感應(yīng)測厚儀，分辨率達(dá)到0.1um，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，以及化工石油待業(yè)的各種防腐涂層。

三．電渦流測量原理

　　高頻交流信號(hào)在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場，測頭靠近導(dǎo)體時(shí)，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(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y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(hào)的頻率不同，信號(hào)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0.1um，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(duì)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

影響涂層測厚儀測量值精度的因素

1．影響因素的有關(guān)說明

　　a 基體金屬磁性質(zhì)

　　磁性法測厚受基體金屬磁性變化的影響（在實(shí)際應(yīng)用中，低碳鋼磁性的變化可以認(rèn)為是輕微的），為了避免熱處理和冷加工因素的影響，應(yīng)使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)；亦可用待涂覆試件進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　b 基體金屬電性質(zhì)

　　基體金屬的電導(dǎo)率對(duì)測量有影響，而基體金屬的電導(dǎo)率與其材料成分及熱處理方法有關(guān)。使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　c 基體金屬厚度

　　每一種儀器都有一個(gè)基體金屬的臨界厚度。大于這個(gè)厚度，測量就不受基體金屬厚度的影響。本儀器的臨界厚度值見附表1。

　　d 邊緣效應(yīng)

　　本儀器對(duì)試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處進(jìn)行測量是不可靠的。

　　e 曲率

　　試件的曲率對(duì)測量有影響。這種影響總是隨著曲率半徑的減少明顯地增大。因此，在彎曲試件的表面上測量是不可靠的。

　　f 試件的變形

　　測頭會(huì)使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測出可靠的數(shù)據(jù)。

　　g 表面粗糙度

　　基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對(duì)測量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差，每次測量時(shí)，在不同位置上應(yīng)增加測量的次數(shù)，以克服這種偶然誤差。如果基體金屬粗糙，還必須在未涂覆的粗糙度相類似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對(duì)儀器的零點(diǎn)；或用對(duì)基體金屬?zèng)]有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對(duì)儀器的零點(diǎn)。

　　g 磁場

　　周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場，會(huì)嚴(yán)重地干擾磁性法測厚工作。

　　h 附著物質(zhì)

　　本儀器對(duì)那些妨礙測頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質(zhì)敏感，因此，必須清除附著物質(zhì)，以保證儀器測頭和被測試件表面直接接觸。

　　i 測頭壓力

　　測頭置于試件上所施加的壓力大小會(huì)影響測量的讀數(shù)，因此，要保持壓力恒定。

　　j 測頭的取向

　　測頭的放置方式對(duì)測量有影響。在測量中，應(yīng)當(dāng)使測頭與試樣表面保持垂直。

2．使用儀器時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)定

　　a 基體金屬特性

　　對(duì)于磁性方法，標(biāo)準(zhǔn)片的基體金屬的磁性和表面粗糙度，應(yīng)當(dāng)與試件基體金屬的磁性和表面粗糙度相似。

　　對(duì)于渦流方法，標(biāo)準(zhǔn)片基體金屬的電性質(zhì)，應(yīng)當(dāng)與試件基體金屬的電性質(zhì)相似。

　　b 基體金屬厚度

　　檢查基體金屬厚度是否超過臨界厚度，如果沒有，可采用3.3中的某種方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　c 邊緣效應(yīng)

　　不應(yīng)在緊靠試件的突變處，如邊緣、洞和內(nèi)轉(zhuǎn)角等處進(jìn)行測量。

　　d 曲率

　　不應(yīng)在試件的彎曲表面上測量。

　　e 讀數(shù)次數(shù)

　　通常由于儀器的每次讀數(shù)并不*相同，因此必須在每一測量面積內(nèi)取幾個(gè)讀數(shù)。覆蓋層厚度的局部差異，也要求在任一給定的面積內(nèi)進(jìn)行多次測量，表面粗造時(shí)更應(yīng)如此。

　　f 表面清潔度

　　測量前，應(yīng)清除表面上的任何附著物質(zhì)，如塵土、油脂及腐蝕產(chǎn)物等，但不要除去任何覆蓋層物質(zhì)

涂層測厚儀中F，N以及FN的區(qū)別

F代表ferrous鐵磁性基體，F(xiàn)型的涂層測厚儀采用電磁感應(yīng)原理，來測量鋼、鐵等鐵磁質(zhì)金屬基體上的非鐵磁性涂層、鍍層，例如：漆、粉末、塑料、橡膠、合成材料、磷化層、鉻、鋅、鉛、鋁、錫、鎘、瓷、琺瑯、氧化層等。

　　N代表Non- ferrous非鐵磁性基體，N型的涂層測厚儀采用電渦流原理；來測量用渦流傳感器測量銅、鋁、鋅、錫等基體上的琺瑯、橡膠、油漆、塑料層等。

　　FN型的涂層測厚儀既采用電磁感應(yīng)原理，又采用采用電渦流原理，是F型和N型的二合一型涂層測厚儀,用途見上。

哪類不銹鋼是磁性 哪類是非磁性

人們常以為磁鐵吸附不銹鋼材，驗(yàn)證其優(yōu)劣和真?zhèn)危晃鼰o磁，認(rèn)為是好的，貨真價(jià)實(shí)；吸者有磁性，則認(rèn)為是冒牌假貨。其實(shí)，這是一種極其片面的、不切實(shí)的錯(cuò)誤的辨別方法。

　　不銹鋼的種類繁多，常溫下按組織結(jié)構(gòu)可分為幾類：

　　1．奧氏體型：如304、321、316、310等；是無磁或弱磁性

　　2．馬氏體或鐵素體型：如404B，430、420、410等；是有磁性的。

　　通常用作裝飾管板的不銹鋼多數(shù)是奧氏體型的304材質(zhì)，一般來講是無磁或弱磁的，但因冶煉造成化學(xué)成分波動(dòng)或加工狀態(tài)不同也可能出現(xiàn)磁性，但這不能認(rèn)為是冒牌或不合格，這是什么原因呢？

　　上面提到奧氏體是無磁或弱磁性，而馬氏體或鐵素體是帶磁性的，由于冶煉時(shí)成分偏析或熱處理不當(dāng)，會(huì)造成奧氏體304不銹鋼中少量馬氏體或鐵素體組織。這樣，304不銹鋼中就會(huì)帶有微弱的磁性。

　　另外，304不銹鋼經(jīng)過冷加工，組織結(jié)構(gòu)也會(huì)向馬氏體轉(zhuǎn)化，冷加工變形度越大，馬氏體轉(zhuǎn)化越多，鋼的磁性也越大。如同一批號(hào)的鋼帶，生產(chǎn)Φ76管，無明顯磁感，生產(chǎn)Φ9.5管。因泠彎變形較大磁感就明顯一些，生產(chǎn)方矩形管因變形量比圓管大，特別是折角部分，變形更激烈磁性更明顯。

　　要想*消除上述原因造成的304鋼的磁性，可通過高溫固溶處理開恢復(fù)穩(wěn)定奧氏體組織，從而消去磁性。

　　特別要提出的是，因上面原因造成的304不銹鋼的磁性，與其他材質(zhì)的不銹鋼，如430、碳鋼的磁性*不是同一級(jí)別的，也就是說304鋼的磁性始終顯示的是弱磁性。

　　這就告訴我們，如果不銹鋼帶弱磁性或*不帶磁性，應(yīng)判別為304或316材質(zhì)；如果與碳鋼的磁性一樣，顯示出強(qiáng)磁性，因判別為不是304材

涂層測厚儀的技術(shù)

　目前，國內(nèi)國外不管是出名的品牌還是一般的生產(chǎn)廠家，其測厚儀的操作方法均需要如下步驟：

　　1調(diào)零，即在特定的零板上調(diào)零，或在需要測量的原基材上調(diào)零；

2根據(jù)測量產(chǎn)品的不同測量范圍，用適當(dāng)?shù)臏y試片調(diào)值，以減少測量上的誤差。這種方法一般情況下，儀器新購使用時(shí)還是沒有什么問題的，只是比較繁瑣一點(diǎn)。但當(dāng)探頭使用一段時(shí)間后，問題就出來了。操作中我們的儀器測量精度大大減小了。很難把握。原因在于產(chǎn)品的原理，這是一個(gè)致命的缺陷，即探頭是使用一根磁鐵繞線圈。通上電流后產(chǎn)生磁場，這個(gè)磁場是不規(guī)則的。還好，現(xiàn)在有一款新型的涂層測厚儀，它采用的是的磁感技術(shù)。也就是我們知道的霍爾效應(yīng)，霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的。通過研究霍爾電壓與工作電流的關(guān)系，測量電磁鐵磁場、磁導(dǎo)率、研究霍爾電壓與磁場的關(guān)系 , 霍爾發(fā)現(xiàn)這個(gè)電位差 UH與電流強(qiáng)度 I H 成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 成正比，與薄片的厚度 d 成反比。這個(gè)磁場是就變成規(guī)則的。該原理運(yùn)用在涂層測厚儀上面就無需再調(diào)測試片了。特別是測量圓弧的或凹面的產(chǎn)品時(shí)，使用更為簡單和方便了。

EPk涂層測厚儀和電火花檢測儀

　　MikroTest系列涂層測厚儀一、 MikroTest涂層測厚儀產(chǎn)品名錄

　　麥考特測厚儀根據(jù)量程大小可分為G6，F(xiàn)6，G7，F(xiàn)7，S3，S5，S10和S20以及筆式測厚儀等各種不同規(guī)格的測厚儀,zui小的測量范圍是0-100微米，zui大的是7.5-20毫米；又根據(jù)表現(xiàn)形式分為圓盤指針式的和數(shù)字顯示的（如新型的G7，F(xiàn)7等）；還根據(jù)外觀的不同分為香蕉形的（俗稱）和筆式測厚儀,特別要注意的是，EPK還有二種特殊規(guī)格的麥考特測厚儀：即測量銅鋁塑料基底上鍍鎳的Ni50，Ni100和測量鐵基底上鍍鎳的NiFe50。

　　二、 MikroTest涂層測厚儀測量原理及應(yīng)用

　　所有MikroTest涂層測厚儀都是依據(jù)磁吸力的測量原理進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。測量磁鋼與磁性基體間的磁吸力與盤狀彈簧的彈力平衡，盤狀彈簧的旋轉(zhuǎn)彈力的大小與涂層厚度有直接關(guān)系。

　　MikroTest涂層測厚儀中G6，F(xiàn)6，G7，F(xiàn)7，S3，S5，S10和S20型主要用于測量鋼鐵基體上的非磁性涂鍍層；Ni50和Ni100主要用于測量銅鋁塑料基底上鍍鎳；NiFe50主要用于測量鋼鐵基體上的鍍鎳層。

　　三、 MikroTest涂層測厚儀技術(shù)參數(shù)

型號(hào)	測量范圍	讀值精度 ±	zui小測量區(qū)直徑mm	基體zui小厚度mm	適用場合
Mikrotest 6 G	0-100um	1um或5％讀值	20mm	0.5	鋼、鐵基體上電鍍層、漆、搪瓷、塑料、橡膠層等
Mikrotest 6 F	0-1000um	3um或5％讀值	30mm	0.5
Mikrotest 6 S3	0.2-3mm	5％讀值	30mm	1.0
Mikrotest 6 S5	0.5-5mm	5％讀值	50mm	1.0
Mikrotest 6 S10	2.5-10mm	5％讀值	50mm	2.0
Mikrotest 6 S20	7.5-20mm	5％讀值	100mm	7.0
Mikrotest 6 Ni50	0-50um	1um或5％讀值	15mm		非鐵基體上鍍鎳層
Mikrotest 6 Ni100	0-100um	1um或5％讀值	15mm
Mikrotest NiFe50	0-50um	2um或8％讀值	20mm	0.5	鋼鐵基體上電鍍鎳
Mikrotest 7 G	0-300um	2um或3％讀值	20mm	0.5	鋼、鐵基體上電鍍層、漆、搪瓷、塑料、橡膠層等
Mikrotest 7 F	0-1500um	5um或3％讀值	30mm	0.5
Mikrotest 7 S5	0.5-5mm	4％讀值	50mm	1.0
Mikrotest 7 S15	3.0-15mm	4％讀值	100mm	7.0

注：表中鋼鐵基體均指未硬化鋼鐵（C15到C45）

　　四、MikroTest涂層測厚儀使用過程中注意事項(xiàng)

　　推動(dòng)指輪時(shí)，不要觸動(dòng)按鈕；盡量保證測量點(diǎn)與兩支撐點(diǎn)在同一平面上；在粗糙表面測量時(shí)，讀數(shù)將偏大。要多次測量求取平均值；測量柱體或圓形邊緣時(shí)，一定要利用儀器測嘴的V型口；測量含碳量高或經(jīng)過熱處理后的硬質(zhì)鋼上涂層時(shí)，測值會(huì)偏大；基體厚度小于臨界厚度時(shí)，測值會(huì)偏大；在凸凹測量會(huì)對(duì)測值有影響，在凸面時(shí)測值偏大、凹面時(shí)測值偏小；五、 MikroTest涂層測厚儀的維護(hù)與保養(yǎng)

　　保證測厚儀遠(yuǎn)離*磁鐵或電磁鐵，遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場、強(qiáng)電場；切勿猛烈碰撞測厚儀使用完后指輪一定要反時(shí)針旋轉(zhuǎn)到二分之一刻度以上的位置再放置在存放點(diǎn)；六、 MikroTest涂層測厚儀的維修

　　針對(duì)轉(zhuǎn)盤停不?。嚎烧{(diào)整卡位銷；針對(duì)轉(zhuǎn)盤推不動(dòng)：檢查驅(qū)動(dòng)發(fā)條、齒輪組；針對(duì)測值不準(zhǔn)：要用工具調(diào)整彈簧；齒輪組卡位：清洗齒輪組；七、 MikroTest涂層測厚儀的符合標(biāo)準(zhǔn)

　　DIN 50981，50982； ASTM B499，E367，D1186，B530，G12； BS5411； DIN EN ISO 2178，2361 MiniTest 600 系列涂層測厚儀（更多介紹：德國epk涂層測厚儀）

　　八、 MiniTest 600涂層測厚儀產(chǎn)品名錄

　　MiniTest 600 系列涂層測厚儀產(chǎn)品主要包括兩種小類型：MiniTest 600B和MiniTest 600，每種小類都可分為F型、N型、FN型三種，因此600系列測厚儀共有6種機(jī)型供選擇。600B型與600型的zui大區(qū)別就是600B是基本型，沒有統(tǒng)計(jì)功能。

　　九、 MiniTest 600涂層測厚儀的測量原理及應(yīng)用

　　F型測頭是根據(jù)磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的，主要測量鋼鐵基體上的非磁性涂鍍層。例如：鋁、鉻、銅、鋅、涂料、橡膠等，也適用于合金和硬質(zhì)鋼。

　　N型測頭是根據(jù)電渦流原理設(shè)計(jì)的，主要測量非鐵磁性金屬和奧氏體不銹鋼上的涂層。例如：鋁、銅、鑄鋅件上的涂料、陽極氧化膜、陶瓷等。

　　FN型測頭是同時(shí)利用磁感應(yīng)原理和電渦流原理設(shè)計(jì)的，一個(gè)測頭就可完成F型和N型兩種測頭所能完成的測量。

　　十、 MiniTest 600涂層測厚儀的測量中的相關(guān)注意事項(xiàng)

測量前一定要在表面曲率半徑、基體材料、厚度、測量面積都與被測樣本相同的無涂層的底材上較零，才可以保證測量的性；每次測量之間間隔幾秒鐘以保證讀數(shù)的準(zhǔn)確性；噴砂、噴丸表面上的涂層也可以測量，但要嚴(yán)格按照說明書的校準(zhǔn)步驟進(jìn)行校準(zhǔn)；不要用力拽或折測頭線，以免線斷；嚴(yán)禁測量表面有酸、堿溶液或潮濕的產(chǎn)品，以免損壞測頭；測量時(shí)測頭軸線一定要垂直于被測工作表面；每次測量應(yīng)有大于3秒的時(shí)間間隔。

十一、 MiniTest 600涂層測厚儀的技術(shù)參數(shù)

測量范圍	F型	0-3000um
N型	0-2000um
FN型（兩用型）	0-3000um（F），0-2000um（N）
允許誤差	±2um或±2-4％讀數(shù)
zui小曲率半徑	5mm（凸）、25mm（凹）
zui小測量面積	Φ20mm
zui小基體厚度	0.5mm（F型）、50um（N型）
測量單位	Um-mils可選
顯示	4位LED數(shù)字顯示
校準(zhǔn)方式	標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)、一點(diǎn)校準(zhǔn)、二點(diǎn)校準(zhǔn)、基礎(chǔ)校準(zhǔn)（華豐公司內(nèi)）
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)	平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、讀數(shù)個(gè)數(shù)、zui大值、zui小值
接口	RS-232（不適合B型）
電源	2節(jié)5號(hào)堿性電池
儀器尺寸	64mmX115mmX25mm
測頭尺寸	Φ15mmX62mm

http://www.tl17.com/ArticleShow.asp?ArticleID=2604

超聲波探傷儀超聲波測厚儀涂層測厚儀粗糙度儀硬度計(jì) 色差計(jì) 光澤度儀風(fēng)速計(jì) 粒子計(jì)數(shù)器推拉力計(jì) 扭力計(jì)

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涂鍍層測厚儀相關(guān)測試原理及應(yīng)用

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