渦流涂層測厚技術的基本原理和標準

現代工程材料開發與應用實踐表明，鋁、銅、鋅等各種有色金屬材料及其合金材料在航空、建材、冶金、輕工、機械、儀表、化工等行業的廣泛應用，往往都需借助氧化膜、油漆、噴塑、橡膠等表面覆蓋層的防腐保護，延長其使用壽命。應用電渦流技術開發的渦流涂鍍層測厚儀，則是無損測量上列非磁性金屬基體上非導電覆蓋層厚度的有效手段。

　　渦流涂層測厚儀的基本工作原理是：當測頭與被測試樣接觸時，測頭裝置所產生的高頻電磁場，使置于測頭下面的金屬導體產生渦流，其振幅和相位是導體與測頭之間非導電覆蓋層厚度的函數，即該渦流產生的交變電磁場會改變測頭參數，而測頭參數變量的大小則取決于涂鍍層的厚度。通過測量測頭參數變量的大小，并將這一電信號轉換處理，即可得到被測涂鍍層的厚度值。

　　二、渦流涂層測厚方法標準概況

　　在國家標準GB/T4957-85《非磁性金屬基體上非導電覆蓋層厚度測量渦流方法》(等效采用標準ISO 2360-1982)中，對涂層測厚儀的標準、操作程序和影響測量精度的因素及其注意事項作了詳細地闡述。其中有關影響測量精度因素的條款，應視作渦流涂鍍層測厚儀開發應用必須遵循的指導性文件，這些影響測量精度的主要因素包括：

　　1、覆蓋層厚度大于25μm時，其誤差與覆蓋層厚度近似成正比。

　　2、基體金屬的電導率對測量有影響，它與基體金屬材料成分及熱處理方法有關。

　　3、任何一種測厚儀都要求基體金屬有一個臨界厚度，只有大于這個厚度，測量才不會受基體金屬厚度的影響。

　　4、涂層測厚儀對試樣測定存在邊緣效應，即對靠近試樣邊緣或內轉角處的測量是不可靠的。

　　5、試樣的曲率對測量有影響，這種影響將隨著曲率半徑的減小明顯地增大。

　　6、基體金屬和覆蓋層的表面粗糙度影響測量精 度，粗糙程度增加，影響增大。

　　7、渦流測厚儀對妨礙測頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質敏感，因此測量前應清除測頭和覆蓋層表面的污物，測量時應使測頭與測試表面保持恒壓垂直接觸。

　　以上各項要點，既嚴格規范了顧客實施測厚全過程的工作質量，又為生產廠商提供了儀器開發必須遵循的設計依據，因而有力地促進了渦流測厚技術的總體發展。

對材料表面保護、裝飾形成的覆蓋層，如涂層、鍍層、敷層、貼層、化學生成膜等，在有關國家和標準中稱為覆層。

　　覆層厚度測量已成為加工工業、表面工程質量檢測的重要一環，是產品達到優等質量標準的*手段。為使產品化，我國出口商品和涉外項目中，對覆層厚度有了明確的要求。

　　覆層厚度的測量方法主要有：楔切法、光截法、電解法、厚度差測量法、稱重法、X射線熒光法、β射線反向散射法、電容法、磁性測量法及渦流測量法等。這些方法中前五種是有損檢測，測量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗。

　　X射線和β射線法是無接觸無損測量，但裝置復雜昂貴，測量范圍較小。因有放射源，使用者必須遵守射線防護規范。X射線法可測極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線法適合鍍層和底材原子序號大于3的鍍層測量。電容法僅在薄導電體的絕緣覆層測厚時采用。

　　隨著技術的日益進步，特別是近年來引入微機技術后，采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實用化的方向進了一步。測量的分辨率已達0.1微米，精度可達到1%，有了大幅度的提高。它適用范圍廣，量程寬、操作簡便且價廉，是工業和科研使用zui廣泛的測厚儀器。

　　采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材，檢測速度快，能使大量的檢測工作經濟地進行。

　　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，分辨率達磁感應測厚儀_電渦流測量原理_磁吸力測量原理及測厚儀_電渦流原理的測厚儀到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。