0 概 述
表面工程技术有着广泛的应用领域,表面性能的监控和测量发展极为重要。体现表面性能的指标有很多,如硬度、厚度、结合强度、附着强度、耐磨性、耐腐蚀性、抗破裂性等,其中涂层和镀层的厚度是一项重要的参数。通过测量涂层和镀层的厚度也可以间接反映表面的耐磨性、耐腐蚀性等。因此,涂层和镀层的厚度测量常常作为评判表面性能的初检而得以广泛使用。
目前,对金属覆盖层厚度的测量方法主要有阳极溶解库仑法、轮廓尺寸测量方法、X射线光谱测量法、β射线反向散射法、横断面厚度显微镜测量方法、磁性法;对铝和铝合金阳极氧化膜厚度的测量方法主要有重量法、分光束显微法、涡流法;对复合金属覆层厚度的测量方法主要有金相法、X荧光法、容量法、重量法、X射线光谱测量法等。
其中,能够无损检测覆盖层厚度的方法为磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量的磁性方法、非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度测量的涡流方法、X射线光谱测量法和β射线反向散射法。但是在X射线光谱仪和β射线反向散射法应用上,由于检测设备价格太高,往往作为检测的高档设备供实验室使用,而在现场大量使用基于磁性方法和电涡流方法的测厚仪。
1 磁性法和涡流法的测量原理
1.1 磁性法
当测头与覆盖层接触时,测头的磁头与磁性金属基体构成一个闭合磁路,由于非磁性覆盖层的存在,使磁路磁阻变化,导致磁通量变化。一般覆盖层厚度越厚,磁通量越小,感应电动势越小。通过测量其变化,可导出覆盖层的厚度。
1.2 涡流法
利用高频交变电流在测头的线圈中产生高频交变电场,当测头与覆盖层接触时,测头下面的导体产生电涡流,并对测头中线圈产生反馈作用,通过测量反馈作用的大小可导出覆盖层的厚度。
1.3 数字式磁性法、电涡流法测厚仪的原理图
2 部分磁性法和涡流法测厚仪性能特点及对比
目前,磁性方法和电涡流方法的测厚仪技术上已经很成熟。国内品牌的测厚仪与国外品牌的测厚仪在性能指标上完全相当。部分磁性法和涡流法测厚仪性能特点及对比分别见表1和表2。
EPK公司一直致力于开发和生产各种用于表面处理行业的精密测量仪器。如MINITEST4100系列广泛应用于机械制造行业。各大汽车制造商和几乎所有行业的知名厂商都把EPK公司的仪器作为自己质量保证的重要手段。
3 结 语
近年来,我国在磁性和电涡流测厚仪方面的技术已经有了很大的进步,已有不少的仪器设备给制造业等提供更全面的检测手段,来保障这些行业水平的提高。随着我国机械加工水平的不断提高和高科技需求对制造工艺要求的提高,表面工程越来越显示出其重要性,有时甚至对某项设备或工程起决定性作用。磁性法和电涡流法测厚技术作为一种表面工程性能的监控和测量手段,它在电子、机械、航空航天等行业中的应用十分广泛,也受到更多科技和制造业人士的重视。
但是应该看到,我国表面工程性能的监控和测量技术起步较晚,无论是在理论上还是经验上,与国际先进水平都有很大的差距。特别是作为一种监控和测量技术,需要大量的实践应用实例来对仪器进行必要的修正和改进,而国内监控和测量技术提供厂商与使用者之间,普遍存在沟通不畅和重视不够的问题,因此也限制了表面工程性能的监控和测量技术良好发展。因此随着我国制造业和建筑业等行业对检测方面要求的提高,磁性法和电涡流法测厚仪技术还有很多工作要做,有很多的问题要解决。
作为长期从事磁性法和电涡流法测厚仪生产和开发的时代集团,已经在加强对自己产品在应用方面的投入和重视,也与广大使用单位建立了良好的互动机制。时代集团还将会在今后的时间里在理论和标准方面继续开展工作,而且还将继续推出各种不同类型产品,来满足更多行业和更新的需求,为我国的无损检测仪器和测量事业作出自己应有的贡献。
(彭雪莲,时代集团公司,北京100084)
