无损检测技术是一门理(lǐ)论上综合性较强，又(yòu)非常重视实践环节的很(hěn)有(yǒu)发展前途的學(xué)科(kē)。它涉及到材料的物(wù)理(lǐ)性质、产品设计、制造工艺、断裂力學(xué)以及有(yǒu)限元计算等诸多(duō)方面。 在化工、電(diàn)子、電(diàn)力、金属等行业中，為(wèi)了实现对各类材料的保护或装饰作用(yòng)，通常要采用(yòng)喷涂、有(yǒu)色金属覆盖以及磷化、阳极氧化处理(lǐ)等方法，这样，便出现了涂层、镀层、敷层、贴层或化學(xué)生成膜等概念，我们称之為(wèi)“覆层”。覆层的厚度测量已成為(wèi)金属加工工业已用(yòng)户进行成品质量检测必备的*重要的工序。是产品达到上等标准的必备手段。 目前，國(guó)内外已普遍按统一的國(guó)际标准测定涂镀层厚度，覆层无损检测的方法和仪器的选择随着材料物(wù)理(lǐ)性质研究方面的逐渐进步而更加至关重要。 有(yǒu)关覆层无损检测方法，主要有(yǒu)：楔切法、光截法、電(diàn)解法、厚度差测量法、称重法、X射線(xiàn)莹光法、β射線(xiàn)反射法、電(diàn)容法、磁性测量法及涡流测量法等。这些方法中除了后五种外大多(duō)都要损坏产品或产品表面，系有(yǒu)损检测，测量手段繁琐，速度慢，多(duō)适用(yòng)于抽样检验。X射線(xiàn)和β射線(xiàn)反射法可(kě)以无接触无损测量，但装置复杂昂贵，测量范围小(xiǎo)。因有(yǒu)放射源，故使用(yòng)者必须遵守射線(xiàn)防护规范，一般多(duō)用(yòng)于各层金属镀层的厚度测量。電(diàn)容法一般仅在很(hěn)薄导電(diàn)體(tǐ)的绝缘覆层厚度测试上应用(yòng)。磁性测量法及涡流测量法，随着技术的日益进步，特别是近年来引入微处理(lǐ)机技术后，测厚仪向微型、智能(néng)型、多(duō)功能(néng)、高精度、实用(yòng)化方面迈进了一大步。测量的分(fēn)辨率已达0.1μm，精度可(kě)达到1％。又(yòu)有(yǒu)适用(yòng)范围广，量程宽、操作简便、价廉等特点。是工业和科(kē)研使用(yòng)*广泛的仪器。采用(yòng)无损检测方法测厚既不破坏覆层也不破坏基材，检测速度快，故能(néng)使大量的检测工作经济地进行。我金硕特公司现对以下分(fēn)别介绍几种常规测厚的方法分(fēn)别介绍。 磁性测量原理(lǐ) 一、磁吸力原理(lǐ)测厚仪利用(yòng)長(cháng)久磁铁测头与导磁的钢材之间的吸力大小(xiǎo)与处于这两者之间的距离成一定比例关系可(kě)测量覆层的厚度，这个距离就是覆层的厚度，所以只要覆层与基材的导磁率之差足够大，就可(kě)以进行测量。鉴于大多(duō)数工业品采用(yòng)结构钢和热轧冷轧钢板冲压成形，所以磁性测厚仪应用(yòng)*广。测量仪基本结构是磁钢，拉簧，标尺及自停机构。当磁钢与被测物(wù)吸合后，有(yǒu)一个弹簧在其后逐渐拉長(cháng)，拉力逐渐增大，当拉力钢大于吸力磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小(xiǎo)即可(kě)获得覆层厚度。一般来讲，依不同的型号又(yòu)不同的量程与适应场合。在一个约350º角度内可(kě)用(yòng)刻度表示0～100µm；0～1000µm；0～5mm等的覆层厚度，精度可(kě)达5％以上，能(néng)满足工业应用(yòng)的一般要求。这种仪器的特点是操作简单、强固耐用(yòng)、不用(yòng)電(diàn)源和测量前的校准，价格也较低，很(hěn)适合車(chē)间作现场质量控制。 二、磁感应原理(lǐ)测厚仪磁感应原理(lǐ)是利用(yòng)测头经过非铁磁覆层而流入铁基材的磁通大小(xiǎo)来测定覆层厚度的，覆层愈厚，磁通愈小(xiǎo)。由于是電(diàn)子仪器，校准容易，可(kě)以实多(duō)种功能(néng)，扩大量程，提高精度，由于测试条件可(kě)降低许多(duō)，故比磁吸力式应用(yòng)领域更广。当软铁芯上绕着線(xiàn)圈的测头放在被测物(wù)上后，仪器自动输出测试電(diàn)流，磁通的大小(xiǎo)影响到感应電(diàn)动势的大小(xiǎo)，仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。早期的产品用(yòng)表头指示，精度和重复性都不好，后来发展了数字显示式，電(diàn)路设计也日趋完善。
近年来引入微处理(lǐ)机技术及電(diàn)子开关，稳频等*新(xīn)技术，多(duō)种获**的产品相继问世，精度有(yǒu)了很(hěn)大的提高，达到1%,分(fēn)辨率达到0.1µm，磁感应测厚仪的测头多(duō)采用(yòng)软钢做导磁铁芯，線(xiàn)圈電(diàn)流的频率不高，以降低涡流效应的影响，测头具有(yǒu)温度补偿功能(néng)。由于仪器已智能(néng)化，可(kě)以辨识不同的测头，配合不同的软件及自动改变测头電(diàn)流和频率。一台仪器能(néng)配合多(duō)种测头，也可(kě)以用(yòng)同一台仪器。可(kě)以说，适用(yòng)于工业生产及科(kē)學(xué)研究的仪器已达到了了非常实用(yòng)化的阶段。利用(yòng)電(diàn)磁原理(lǐ)研制的测厚仪，原则上适用(yòng)所有(yǒu)非导磁覆层测量，一般要求基本的磁导率达500以上。覆层材料如也是磁性的，则要求与基材的磁导率有(yǒu)足够大的差距（如钢上镀镍层）。磁性原理(lǐ)测厚仪可(kě)以应用(yòng)在**测量钢铁表面的油漆涂层，瓷、搪瓷防护层，塑料、橡胶覆层，包括镍铬在内的各种有(yǒu)色金属電(diàn)镀层，化工石油行业的各种防腐涂层。对于感光胶片、電(diàn)容器纸、塑料、聚酯等薄膜生产工业，利用(yòng)测量平台或辊（钢铁制造）也可(kě)用(yòng)来实现大面积上任一点的测量。電(diàn)涡流测量原理(lǐ)電(diàn)涡流测厚法主要应用(yòng)于金属基體(tǐ)上各种非金属涂镀层的测量。利用(yòng)高频交流電(diàn)在作為(wèi)探头的線(xiàn)圈中产生一个電(diàn)磁场，将探头靠近导電(diàn)的金属體(tǐ)时，就在金属材料中形成涡流，且随与金属體(tǐ)的距离减小(xiǎo)而增大，该涡流会影响探头線(xiàn)圈的磁通，故此反馈作用(yòng)量是表示探头与基體(tǐ)金属之间间距大小(xiǎo)的一个量值，因為(wèi)该测头用(yòng)在非铁磁金属基體(tǐ)上测量覆层厚度，所以通常我们称该测头為(wèi)非磁性测头。非磁性测头一般采用(yòng)高频高导磁材料做線(xiàn)圈铁芯，常用(yòng)铂镍合金及其它新(xīn)材料制作。与磁性测量原理(lǐ)比较，他(tā)们的電(diàn)原理(lǐ)基本一样，主要區(qū)别是测头不同，测试電(diàn)流的频率大小(xiǎo)不同，信号大小(xiǎo)、标度关系不同。在*新(xīn)的测厚仪中，通过不断改进测头结构，在配合微電(diàn)脑技术，由自动识别不同测头来调用(yòng)不同的控制程序，分(fēn)别输出不同的测试電(diàn)流和改变标度变换软件，终于使两种不同类型的的测头接与同一台测厚仪上，降低了用(yòng)户负担，基于同一思想，可(kě)配接达10种侧头的测厚仪极大地扩展了测厚范围（达10万倍以上），可(kě)测包括导磁材料表面上的非导磁覆层，导電(diàn)材料上的非导電(diàn)覆层及不导電(diàn)材料上的导電(diàn)层，基本上满足了工业生产多(duō)数行业的需要。
采用(yòng)電(diàn)涡流原理(lǐ)的测厚仪，原则上所有(yǒu)导電(diàn)體(tǐ)上的非导電(diàn)體(tǐ)覆层均可(kě)测量，如航天航空器表面、車(chē)辆、家電(diàn)、铝合金门窗及其他(tā)铝制品表面的漆，塑料涂层及阳极氧化膜。有(yǒu)些特种用(yòng)途如某种金属上的金刚石镀层及其它喷镀不导電(diàn)层。覆层材料也可(kě)以有(yǒu)一定的导電(diàn)性，通过校准同样也可(kě)以测量，但要求两者的导電(diàn)率之比至少相差3～5倍以上（如铜上镀铬）。校准的原则是没有(yǒu)覆层的校准试样与被测物(wù)的基材应有(yǒu)：成分(fēn)相同，厚度相同（主要在于厚度小(xiǎo)于仪器规定的*小(xiǎo)值约0.5mm以下时），有(yǒu)相同的曲率半径，如被测面积小(xiǎo)于仪器技术参数的要求（直径约20mm以下），还应有(yǒu)相同的被测面积。如覆层含有(yǒu)导電(diàn)成份，校准试样的覆层也应与被测物(wù)的覆层有(yǒu)相同的导電(diàn)性能(néng)。校准试样的覆层经过其它（包括有(yǒu)损测试方法）测试后标定厚度或用(yòng)已标定的校准薄片做覆层，就可(kě)以在其上面按说明书的方法校准测厚仪。校准后就可(kě)以在被测产品上进行快速无损检测。校准薄片一般用(yòng)三醋酸酯薄膜或经苯酚树脂浸渍过的硬纸。微電(diàn)脑测厚一般有(yǒu)多(duō)个校准值存贮。随着被测产品的不同位置、材料变化、更换测头等均可(kě)分(fēn)别校准并存贮。实际使用(yòng)时直接调用(yòng)各校准值，就无须重新(xīn)调校了。这即是所谓“速换基准”。大大提高了检测效率。测试数据在智能(néng)化仪器里一般可(kě)以存贮、打印、计算统计数据供分(fēn)析，还有(yǒu)可(kě)以打印直方图的功能(néng)使覆层厚度分(fēn)布一目了然。如设置了上下极限还可(kě)以使统计数据更加准确，测量时所有(yǒu)超限的点都有(yǒu)声响提醒注意并不取入做统计计算用(yòng)。 影响测量值的因素与解决方法
使用(yòng)测厚仪与使用(yòng)其他(tā)仪器一样，既要掌握仪器性能(néng)，也需了解测试条件。使用(yòng)磁性原理(lǐ)和涡流原理(lǐ)的覆层测厚仪都是基于被测基體(tǐ)的電(diàn)、磁特性及与探头的距离来测量覆层厚度的，所以，被测基體(tǐ)的電(diàn)磁物(wù)理(lǐ)特性与物(wù)理(lǐ)尺寸都要影响磁通与電(diàn)涡流的大小(xiǎo)。即影响到测量值的可(kě)靠性，下面就这方面的问题作一下介绍。 1.边界间距如果探头与被测體(tǐ)边界、孔眼、空腔、其他(tā)截面变化处的间距小(xiǎo)于规定的边界间距，由于磁通或涡流载體(tǐ)截面不够将导致测量误差。如必须测量该点的覆层厚度，只有(yǒu)预先在相同条件的无覆层表面进行校准，才能(néng)测量。（注：*新(xīn)的产品有(yǒu)透过覆层校准的独特功能(néng)可(kě)达3～10％的精度） 2.基體(tǐ)表面曲率在一个平直的对比试样上校准好一个初始值，然后在测量覆层厚度后减去这个初始值。或参照下条。 3.基體(tǐ)金属*小(xiǎo)厚度基體(tǐ)金属必须有(yǒu)一个给定的*小(xiǎo)厚度，使探头的電(diàn)磁场能(néng)完全包容在基體(tǐ)金属中，*小(xiǎo)厚度与测量器的性能(néng)及金属基體(tǐ)的性质有(yǒu)关，在这个厚度之上刚好可(kě)以进行测量而不用(yòng)对测量值修正。对于基體(tǐ)厚度不够而产生的影响，可(kě)以采取在基材下面紧贴一块相同材料的措施予以消除。如难以决断，或无法加基材则可(kě)以通过与已知覆层厚度的试样进行对比来确定与额定值的差值。并且在测量中考虑这点而对测量值作相应的修正或参考第2条修正。而那些可(kě)以标定的仪器通过调整旋钮或按键，便可(kě)以得到准确的直读厚度值。反之利用(yòng)厚度太小(xiǎo)产生的影响又(yòu)可(kě)以研制直接测铜箔厚度的测厚仪，如前所述。 4.表面粗糙度和表面清洁度在粗糙度表面上為(wèi)获得一个有(yǒu)代表性的平均测量值必须进行多(duō)次测量才行。显而易见，不论是基體(tǐ)或是覆层，越粗糙，测量值越不可(kě)靠。為(wèi)获得可(kě)靠的数据，基體(tǐ)的平均粗糙度Ra应小(xiǎo)于覆层厚度的5％。而对于表面杂质，则应予去除。有(yǒu)的仪表上下限，以剔除那些“飞点”。 5.探头测量板的作用(yòng)力探头测量时的作用(yòng)力应是恒定的。并应尽可(kě)能(néng)小(xiǎo)。才不致使软的覆层发生形变，以致测量值下降。活产生大的波动，必要时，可(kě)在两者之间垫一层硬的，不导電(diàn)的，具有(yǒu)一定厚度的硬性薄膜。这样通过减去薄膜厚度就能(néng)适当地得到剩磁。 6.外界恒磁场、電(diàn)磁场和基體(tǐ)剩磁应该避免在有(yǒu)干扰作用(yòng)的外界磁场附近进行测量。残存的剩磁，根据检测器的性能(néng)可(kě)能(néng)导致或多(duō)或少的测量误差，但是如结构钢，深冲成形钢板等一般不会出现上述现象。 7.覆层材料中的铁磁成份和导電(diàn)成份覆层中存在某些铁磁成分(fēn)，如某种颜料时，会对测量值产生影响，在这种情况下，对用(yòng)作校准的对比试样覆层应具有(yǒu)与被测物(wù)覆层相同的電(diàn)磁特性，经校准后使用(yòng)。使用(yòng)的方法可(kě)以是将同样的覆层涂在铝或铜板试样上，用(yòng)電(diàn)涡流法测试后获得对比标准试样。 |