一发展
库仑测厚仪是武汉材保所从上世纪70年代中期开始,从日本引进并在两年内消化,在材保所第一代工程师,宋植堤同志的努力下、于1978年终于研制出库仑测厚仪,但由于当时的历史背景只能用分离电子元器件制作,仪器主要技术指标都能达到要求、是国内第一个完全用自己的知识产权、自己制造该仪器。
随着国际电子产品和电子元器件的不但更新,及电镀技术不断提高、电子元器件以走向了集成电路化,国外的库仑测厚仪以从测量单金属镀种发展成、智能型能测量多层镍、合金镀层等高技术要求的库仑测厚仪,分离元件制作的库仑测厚仪达不到这个要求。于是武汉材保所在80年代中期电气仪表室组织了公关,在原有的基础上,自主研制智能型电解测厚仪、经过两年多努力、终于研制出ZD-B智能电解测厚仪,并通过部级技术鉴定(原机械工业部),该仪器经国家经委批准为国家级新产品。根据中华人民共和国计量和计量法实施细则的有关规定,于90年代初经湖北省计量局(现在的技术监督局)对ZD-B智能电解测厚仪进行计量器具新产品实验、实验结果表明机符合定型计量器具的技术指标、获得计量器具检验合格证书和生产许可证。
随着时代的发展,电脑不断的普及,也随全国各地的使用厂家提出新的镀种要求,如:电镀铟、锆、钛、化学镀镊等,我们于2001年研制的ZD-B新型计算机测厚系统,这是当时世上唯一能与通用电脑配接使用的测厚仪。它的问世解决了单金属镀种、合金镀种、多层镍、线材、等许多技术难点,可以由电脑操纵测量的全过程,仪器可靠性大为提高。可以自动记录测量过程中电解电位等全部数据,并以曲线图形显示在PC机的屏幕上。所有数据可以保存在计算机的硬盘上作为档案资料。通过测量曲线分析、可以知道是否有合金层。
2004年、我们又通过改进电源的稳定性和线路板的结构及改变焊接和装配工艺、提高了仪器的稳定性和可靠性,增强了安全性。
二库仑法测厚原理
库仑法测厚是对被测部分的金属镀层进行局部阳极溶解通过阳极溶解镀层达到材料基体时的电位变化来进行镀层厚度的测量。
库仑法测厚,将被测金属镀层作为阳极,并置于电解液中进行电解,所溶解的金属量与通过的电流和溶解时间的乘积成比例,既与消耗的电量成比例。
在库仑法测厚中、通常选用电解液的电流效率η接近于100%。
三计算方程
在η=100%的情况下、若阳极溶解镀层的面积保持一定,则被测量镀层厚度可按下式计算,
d=XQ
式中:Q-溶解被测镀层厚度d所消耗的电量,Q=It(c)
X-给定金属镀层、电解液和电解池情况下的常数。
X在电流效率η=100%的情况下、根据阳极溶解面积、电化摩尔质量和镀层金属密度进行计算,也可按已知厚度的镀层进行测量来确定。通常按这种方式制作的测厚仪称作电量计式电解测厚仪。
如果阳极溶解被测镀层面积和电流都保持一定值,则被测量镀层厚度可按下式计算:
d=Vt
式中:t–阳极溶解被测镀层厚度D所经过的时间
V-给定金属镀层、电解液、电解池和电流情况下的阳极溶解速度。
按这种方式制作的测厚仪称作计时式电解测厚仪或库仑测厚仪。在国内30年来一直都在生产计时式电解测厚仪。
四测厚仪相关知识
1英文翻译thickness gauge
2分类:X射线测厚仪
纸张测厚仪
薄膜测厚仪
涂层测厚仪
在线测厚仪
超声测厚仪
压力测厚仪
白光干涉测厚仪
电解式测厚仪
机械接触式测厚仪
测厚仪指的是用来测量材料及物体厚度的一种常见仪器,通常根据裁量对象的不同,也采用相应的测厚仪,例如超声波测厚仪、涂层测厚仪、激光测厚仪等,虽然他们的种类比较繁多,但是其使用方法大致是一样。下面为大家介绍,测厚仪在使用过程中应注意哪些问题?
1.测厚仪在使用的过程中,应当注意标准片集体的金属磁性和表面粗糙度应当与试件相似。
2.在测量的过程中,应当注意侧头与试样表面保持垂直。
3.在测量时,应当注意基体金属的临界厚度,如果大于这个厚度测量就不受基体金属厚度的影响。
4.在测量的过程中,应当注意试件的曲率对测量的影响。
5.在使用时,应当确保周围的其他电器不回产生磁场,从而干扰了磁性测厚法。
6.测量时要注意不要在内转角处和靠近试件边缘处测量,因为一般的测厚仪试件表面形状的忽然变化很敏感。
7.在测量时要保持压力的恒定,否则会影响测量的读数。
8.在进行测试的时候要注意仪器测头和被测试件的要直接接触,因此超声波测厚仪在进行对侧头清除附着物质。
对材料表面保护、装饰形成的覆盖层,如涂层、镀层、敷层、贴层、化学生成膜等,在有关国家和国际标准中称为覆层(coating)。
覆层厚度测量已成为加工工业、表面工程质量检测的重要一环,是产品达到优等质量标准的必备手段。为使产品国际化,我国出口商品和涉外项目中,对覆层厚度有了明确的要求。
覆层厚度的测量方法主要有:楔切法,光截法,电解法,厚度差测量法,称重法,X射线荧光法,β射线反向散射法,电容法、磁性测量法及涡流测量法等。这些方法中前五种是有损检测,测量手段繁琐,速度慢,多适用于抽样检验。
X射线和β射线法是无接触无损测量,但装置复杂昂贵,测量范围较小。因有放射源,使用者必须遵守射线防护规范。X射线法可测极薄镀层、双镀层、合金镀层。β射线法适合镀层和底材原子序号大于3的镀层测量。电容法仅在薄导电体的绝缘覆层测厚时采用。
随着技术的日益进步,特别是近年来引入微机技术后,采用磁性法和涡流法的测厚仪向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一步。测量的分辨率已达0.1微米,精度可达到1%,有了大幅度的提高。它适用范围广,量程宽、操作简便且价廉,是工业和科研使用广泛的测厚仪器。
采用无损方法既不破坏覆层也不破坏基材,检测速度快,能使大量的检测工作经济地进行。
测量原理与仪器
一. 磁吸力测量原理及测厚仪
永久磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系,这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型,所以磁性测厚仪应用广泛。测厚仪基本结构由磁钢,接力簧,标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后,将测量簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力,磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。
这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源,测量前无须校准,价格也较低,很适合车间做现场质量控制。
二. 磁感应测量原理
采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪 ,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高(几乎达一个数量级)。现代的磁感应测厚仪,分辨率达到0.1um,允许误差达1%,量程达10mm。
磁性原理测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油待业的各种防腐涂层。
三. 电涡流测量原理
高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1um,允许误差1%,量程10mm的高水平。
采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适。