涂鍍層測厚儀相關測試原理及應用

更新時間：2010-12-30 點擊次數：3944

涂鍍層測厚儀相關測試原理及應用

涂鍍層測厚儀根據測量原理一般有以下五種類型:

1.磁性測厚法

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

2.渦流測厚法

　　適用導電金屬上的非導電層厚度測量.此種方法較磁性測厚法精度低

3.超聲波測厚法

　　目前國內還沒有用此種方法測量涂鍍層厚度的,國外個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磁率之差足夠大，就可進行測量。鑒于大多數工業品采用結構鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型，所以磁性測厚儀應用zui廣。測厚儀基本結構由磁鋼，接力簧，標尺及自停機構組成。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，價格也較低，很適合車間做現場質量控制。

二．磁感應測量原理

　　采用磁感應原理時，利用從測頭經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。利用磁感應原理的測厚儀，原則上可以有導磁基體上的非導磁覆層厚度。一般要求基材導磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性，則要求與基材的導磁率之差足夠大（如鋼上鍍鎳）。當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。早期的產品采用指針式表頭，測量感應電動勢的大小，儀器將該信號放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設計引入穩頻、鎖相、溫度補償等地新技術，利用磁阻來調制測量信號。還采用設計的集成電路，引入微機，使測量精度和重現性有了大幅度的提高（幾乎達一個數量級）。現代的磁感應測厚儀，分辨率達到0.1um，允許誤差達1%，量程達10mm。

　　磁性原理測厚儀可應用來測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護層，塑料、橡膠覆層，包括鎳鉻在內的各種有色金屬電鍍層，以及化工石油待業的各種防腐涂層。

三．電渦流測量原理

　　高頻交流信號在測頭線圈中產生電磁場，測頭靠近導體時，就在其中形成渦流。測頭離導電基體愈近，則渦流愈大，反射阻抗也愈大。這個反饋作用量表征了測頭與導電基體之間距離的大小，也就是導電基體上非導電覆層厚度的大小。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。與磁感應原理比較，主要區別是測頭不同，信號的頻率不同，信號的大小、標度關系不同。與磁感應測厚儀一樣，渦流測厚儀也達到了分辨率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，原則上對所有導電體上的非導電體覆層均可測量，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電性，通過校準同樣也可測量，但要求兩者的導電率之比至少相差3-5倍（如銅上鍍鉻）。雖然鋼鐵基體亦為導電體，但這類任務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．影響因素的有關說明

　　a 基體金屬磁性質

　　磁性法測厚受基體金屬磁性變化的影響（在實際應用中，低碳鋼磁性的變化可以認為是輕微的），為了避免熱處理和冷加工因素的影響，應使用與試件基體金屬具有相同性質的標準片對儀器進行校準；亦可用待涂覆試件進行校準。

　　b 基體金屬電性質

　　基體金屬的電導率對測量有影響，而基體金屬的電導率與其材料成分及熱處理方法有關。使用與試件基體金屬具有相同性質的標準片對儀器進行校準。

　　c 基體金屬厚度

　　每一種儀器都有一個基體金屬的臨界厚度。大于這個厚度，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

　　本儀器對試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內轉角處進行測量是不可靠的。

　　e 曲率

　　試件的曲率對測量有影響。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

　　測頭會使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測出可靠的數據。

　　g 表面粗糙度

　　基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對測量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會引起系統誤差和偶然誤差，每次測量時，在不同位置上應增加測量的次數，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位置校對儀器的零點；或用對基體金屬沒有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對儀器的零點。

　　g 磁場

　　周圍各種電氣設備所產生的強磁場，會嚴重地干擾磁性法測厚工作。

　　h 附著物質

　　本儀器對那些妨礙測頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質敏感，因此，必須清除附著物質，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影響測量的讀數，因此，要保持壓力恒定。

　　j 測頭的取向

　　測頭的放置方式對測量有影響。在測量中，應當使測頭與試樣表面保持垂直。

2．使用儀器時應當遵守的規定

　　a 基體金屬特性

　　對于磁性方法，標準片的基體金屬的磁性和表面粗糙度，應當與試件基體金屬的磁性和表面粗糙度相似。

　　對于渦流方法，標準片基體金屬的電性質，應當與試件基體金屬的電性質相似。

　　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中的某種方法進行校準。

　　c 邊緣效應

　　不應在緊靠試件的突變處，如邊緣、洞和內轉角等處進行測量。

　　d 曲率

　　不應在試件的彎曲表面上測量。

　　e 讀數次數

　　通常由于儀器的每次讀數并不*相同，因此必須在每一測量面積內取幾個讀數。覆蓋層厚度的局部差異，也要求在任一給定的面積內進行多次測量，表面粗造時更應如此。

　　f 表面清潔度

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

涂層測厚儀中F，N以及FN的區別

F代表ferrous鐵磁性基體，F型的涂層測厚儀采用電磁感應原理，來測量鋼、鐵等鐵磁質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，驗證其優劣和真偽，不吸無磁，認為是好的，貨真價實；吸者有磁性，則認為是冒牌假貨。其實，這是一種極其片面的、不切實的錯誤的辨別方法。

　　不銹鋼的種類繁多，常溫下按組織結構可分為幾類：

　　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是奧氏體型的304材質，一般來講是無磁或弱磁的，但因冶煉造成化學成分波動或加工狀態不同也可能出現磁性，但這不能認為是冒牌或不合格，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，由于冶煉時成分偏析或熱處理不當，會造成奧氏體304不銹鋼中少量馬氏體或鐵素體組織。這樣，304不銹鋼中就會帶有微弱的磁性。

　　另外，304不銹鋼經過冷加工，組織結構也會向馬氏體轉化，冷加工變形度越大，馬氏體轉化越多，鋼的磁性也越大。如同一批號的鋼帶，生產Φ76管，無明顯磁感，生產Φ9.5管。因泠彎變形較大磁感就明顯一些，生產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穩定奧氏體組織，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，與其他材質的不銹鋼，如430、碳鋼的磁性*不是同一級別的，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，應判別為304或316材質；如果與碳鋼的磁性一樣，顯示出強磁性，因判別為不是304材

涂層測厚儀的技術

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

　　1調零，即在特定的零板上調零，或在需要測量的原基材上調零；

2根據測量產品的不同測量范圍，用適當的測試片調值，以減少測量上的誤差。這種方法一般情況下，儀器新購使用時還是沒有什么問題的，只是比較繁瑣一點。但當探頭使用一段時間后，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。原因在于產品的原理，這是一個致命的缺陷，即探頭是使用一根磁鐵繞線圈。通上電流后產生磁場，這個磁場是不規則的。還好，現在有一款新型的涂層測厚儀，它采用的是的磁感技術。也就是我們知道的霍爾效應，霍爾于1879年發現的。通過研究霍爾電壓與工作電流的關系，測量電磁鐵磁場、磁導率、研究霍爾電壓與磁場的關系 , 霍爾發現這個電位差 UH與電流強度 I H 成正比，與磁感應強度 B 成正比，與薄片的厚度 d 成反比。這個磁場是就變成規則的。該原理運用在涂層測厚儀上面就無需再調測試片了。特別是測量圓弧的或凹面的產品時，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涂層測厚儀產品名錄

　　麥考特測厚儀根據量程大小可分為G6，F6，G7，F7，S3，S5，S10和S20以及筆式測厚儀等各種不同規格的測厚儀,zui小的測量范圍是0-100微米，zui大的是7.5-20毫米；又根據表現形式分為圓盤指針式的和數字顯示的（如新型的G7，F7等）；還根據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用

　　所有MikroTest涂層測厚儀都是依據磁吸力的測量原理進行設計生產的。測量磁鋼與磁性基體間的磁吸力與盤狀彈簧的彈力平衡，盤狀彈簧的旋轉彈力的大小與涂層厚度有直接關系。

　　MikroTest涂層測厚儀中G6，F6，G7，F7，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涂層測厚儀技術參數

型號	測量范圍	讀值精度 ±	zui小測量區直徑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

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

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

　　針對轉盤停不住：可調整卡位銷；針對轉盤推不動：檢查驅動發條、齒輪組；針對測值不準：要用工具調整彈簧；齒輪組卡位：清洗齒輪組；七、 MikroTest涂層測厚儀的符合標準

　　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涂層測厚儀產品名錄

　　MiniTest 600 系列涂層測厚儀產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種機型供選擇。600B型與600型的zui大區別就是600B是基本型，沒有統計功能。

　　九、 MiniTest 600涂層測厚儀的測量原理及應用

　　F型測頭是根據磁感應原理設計的，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鋼。

　　N型測頭是根據電渦流原理設計的，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型測頭是同時利用磁感應原理和電渦流原理設計的，一個測頭就可完成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注意事項

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的準確性；噴砂、噴丸表面上的涂層也可以測量，但要嚴格按照說明書的校準步驟進行校準；不要用力拽或折測頭線，以免線斷；嚴禁測量表面有酸、堿溶液或潮濕的產品，以免損壞測頭；測量時測頭軸線一定要垂直于被測工作表面；每次測量應有大于3秒的時間間隔。

十一、 MiniTest 600涂層測厚儀的技術參數

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
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數字顯示
校準方式	標準校準、一點校準、二點校準、基礎校準（華豐公司內）
統計數據	平均值、標準偏差、讀數個數、zui大值、zui小值
接口	RS-232（不適合B型）
電源	2節5號堿性電池
儀器尺寸	64mmX115mmX25mm
測頭尺寸	Φ15mmX62mm

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

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涂鍍層測厚儀相關測試原理及應用