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8种常用涂膜厚度测量方法!
2022年10月21日    新闻来源:中网行业信息网    |  投稿

涂膜厚度是影响产品质量、工艺控制和成本控制的重要变量。薄膜厚度的测量可以用许多不同的仪器来完成,确定哪种方法适合给定涂层测量的问题包括涂层类型、基材材料、涂层厚度范围、零件的尺寸和形状以及设备成本。


粉末和液体涂料也有一些方法可以在固化前测量薄膜涂料在线coatingol.com


1.磁性拉断式测厚仪

磁性拉力计使用永磁体、校准弹簧和刻度尺。磁铁和磁钢之间的吸引力将两者拉到一起。随着将两者分开的涂层厚度增加,将磁铁拉开变得更容易。涂层厚度是通过测量该拉脱力来确定的。较薄的涂层将具有更强的磁吸引力,而较厚的薄膜将具有相对较小的磁吸引力。使用磁力计进行测试对表面粗糙度、曲率、基板厚度和测试材料的成分很敏感。


磁性拉力计坚固、简单、便宜、便携,通常不需要任何校准调整。在质量目标在生产过程中只需要少量读数的情况下,它们是一种很好的低成本替代方案。

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拉力计通常是铅笔型或回滚表盘型号。铅笔型仪表型号使用安装在螺旋弹簧上的磁铁,该螺旋弹簧垂直于涂层表面工作。大多数铅笔式拉力计都有大磁铁,设计为只能在一个或两个位置工作,这部分地补偿了重力。更精确的版本可使用微小、精确的磁铁在难以触及的小表面上进行测量。当仪表指向下方、上方或水平时,三重指示器可确保准确测量,公差为 ±10%。


回滚表盘模型是最常见的磁性拉断量规形式。一块磁铁连接到一个旋转平衡臂的一端,并连接到一个校准的游丝上。通过用手指旋转表盘,弹簧会增加磁铁上的力并将其从表面拉出。这些仪表易于使用,并具有平衡臂,可让它们在任何位置工作,不受重力影响。它们在爆炸性环境中是安全的,通常由涂装承包商和小型粉末涂料操作使用。典型容差为 ±5%。


2.磁和电磁感应仪器

磁感应仪器使用永磁体作为磁场源。霍尔效应发生器或磁电阻器用于感测磁体磁极处的磁通密度。电磁感应仪器使用交变磁场。用细线线圈缠绕的软铁磁棒用于产生磁场。第二线圈用于检测磁通量的变化。


这些电子仪器测量磁性探头靠近钢表面时其表面的磁通密度变化。探头表面通量密度的大小与与钢基板的距离直接相关。通过测量通量密度,可以确定涂层厚度。


电子磁力计有多种形状和尺寸。他们通常使用恒压探头来提供不受不同操作员影响的一致读数。读数显示在液晶显示器 (LCD) 上。他们可以选择存储测量结果,对读数进行即时分析,并将结果输出到打印机或计算机以供进一步检查。典型容差为 ±1%。


应仔细遵循制造商的说明以获得最准确的结果。ASTM D7091、ISO 2178和ISO 2808中提供了标准测试方法。


3.涡流测厚仪

涡流技术用于无损测量有色金属基材上非导电涂层的厚度。传导高频交流电(1 MHz 以上)的细线线圈用于在仪器探头的表面建立交变磁场。当探头靠近导电表面时,交变磁场将在表面上产生涡流。基材特性和探头与基材的距离(涂层厚度)会影响涡流的大小。涡流会产生它们自己的相反电磁场,励磁线圈或相邻的第二个线圈可以感应到该电磁场。


涡流涂层测厚仪的外观和操作类似于电子磁性测量仪。它们用于测量所有有色金属的涂层厚度。与磁性电子仪表一样,它们通常使用恒压探头并在 LCD 上显示结果。他们还可以选择存储测量结果或对读数进行即时分析并输出到打印机或计算机以供进一步检查。典型容差为 ±1%。测试对表面粗糙度、曲率、基材厚度、金属基材类型和与边缘的距离很敏感。


ASTM B244和ISO 2360中提供了该测试的应用和性能的标准方法。现在,仪表将磁原理和涡流原理结合到一个单元中是很常见的。有些通过根据基材自动从一种操作原理切换到另一种操作原理来简化测量任何金属上的大多数涂层的任务。


4.超声波测厚仪

超声波测厚仪的超声波脉冲回波技术用于在不损坏涂层的情况下测量非金属基材(塑料、木材等)上涂层的厚度。

仪器的探头包含一个超声波换能器,它通过涂层发送脉冲。脉冲从基板反射回换能器并转换为高频电信号。回波波形被数字化和分析以确定涂层厚度。在某些情况下,可以测量多层系统中的各个层。

该器件的典型容差为 ±3%。ASTM D6132中提供了该测试的应用和性能的标准方法。


5.千分尺测厚仪

千分尺有时用于检查涂层厚度。它们具有测量任何涂层/基材组合的优点,但缺点是需要接触裸露的基材。接触涂层表面和基材底面的要求可能会受到限制,而且它们通常不够灵敏,无法测量薄涂层。

必须进行两次测量:一次有涂层,另一次没有。两个读数之间的差异,即高度变化,被认为是涂层厚度。在粗糙表面上,千分尺测量最高峰值以上的涂层厚度。


6.破坏性测试

一种破坏性厚度技术是在横截面上切割涂层部分,并通过使用光学显微镜观察切口来测量薄膜厚度。另一种横截面技术使用比例显微镜通过干膜涂层观察几何切口。精密切割轮用于制作穿过涂层并进入基材的小而精确的 V 形槽。可提供配备切割尖端和照明放大镜的量规。


虽然这种破坏性方法的原理很容易理解,但仍有测量误差的机会。准备样品和解释结果需要技巧。将测量标线调整到锯齿状或模糊的界面可能会产生不准确,尤其是在不同操作员之间。当无法使用廉价的非破坏性方法或作为确认非破坏性结果的一种方式时,使用此方法。ASTM D4138概述了该测量系统的标准方法。


7.X射线荧光法

X 射线荧光是一种非破坏性和非接触式方法,用于确定层厚度并根据 DIN 到 DIN EN ISO 3497 对金属涂层材料进行材料分析。该方法可以定义层厚度和各个层的成分,多层和合金层。


8.重量式测厚仪

通过测量涂层的质量和面积,可以确定厚度。最简单的方法是在涂层前后对零件进行称重。确定质量和面积后,使用以下公式计算厚度:


T = (mx 10) / (A xd)

其中 T 是以微米为单位的厚度,m 是以毫克为单位的涂层质量,A 是以平方厘米为单位的测试面积,d 是以克每立方厘米为单位的密度。


当基材粗糙或涂层不均匀时,很难将涂层的质量与厚度联系起来。实验室最有能力处理这种耗时且通常具有破坏性的方法。


固化前的厚度测量

湿膜厚度 (WFT) 测量仪有助于确定需要多少湿材料才能达到指定的干膜厚度,前提是已知固体的体积百分比。它们测量所有类型的湿有机涂层,例如平坦或弯曲光滑表面上的油漆、清漆和清漆。


在应用过程中测量湿膜厚度表明需要由应用程序立即校正和调整。在薄膜干燥或化学固化后对其进行修正需要耗费大量额外的劳动时间,可能导致薄膜污染,并可能导致涂层附着力和涂层系统完整性问题。

确定正确的湿膜厚度 (WFT) 的公式,无论有没有稀释剂,如下所示:


没有稀释剂:

WFT =(所需干膜厚度)/(固体体积百分比)

用稀释剂:

WFT = (所需干膜厚度 / 固体体积百分比) / (100% + 添加的稀释剂百分比)


湿膜最常使用湿膜梳或轮测量。湿膜梳是一块扁平的铝板、塑料板或不锈钢板,每个面的边缘都有校准槽口。在涂层应用后立即将量规平直牢固地放置在要测量的表面上,然后将其取下。湿膜厚度位于最高涂层缺口和下一个未涂层缺口之间。缺口量规测量既不准确也不灵敏,但它们可用于确定尺寸和形状禁止使用更精确方法的物品上涂层的近似湿膜厚度。(参见ASTM D1212。)


量规应用于光滑的表面,没有不规则性,并且应沿曲面的长度而不是宽度使用。在快干涂层上使用湿膜测量仪会产生不准确的测量结果。ASTM D4414概述了用缺口规测量湿膜厚度的标准方法。


湿膜轮(偏心辊)使用三个圆盘。量规在湿膜中滚动,直到中心圆盘接触湿膜。它接触的点提供了湿膜厚度。粉末涂料可以在固化之前使用简单的手持梳子或超声波测量仪进行测量。未固化粉末膜梳的工作方式与湿膜量规大致相同。梳子被拖过粉膜,厚度介于留下标记且有粉末附着在其上的编号最高的牙齿与未留下标记且没有粉末附着于其上的第二高的牙齿之间。这些量规相对便宜,精度为 ±5 mm。它们仅适合作为指导,因为固化膜在流动后可能会有所不同。量规留下的痕迹可能会影响固化膜的特性。


超声波设备可以无损地用于光滑金属表面上的未固化粉末,以预测固化膜的厚度。探头位于距离待测表面很近的位置,读数显示在设备的 LCD 上。测量不确定度为±5 mm。

标签:辅料与设备产品资讯涂料检测
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