涡流涂层测厚技术的基本原理和标准

现代工程材料开发与应用实践表明，铝、铜、锌等各种有色金属材料及其合金材料在航空、建材、冶金、轻工、机械、仪表、化工等行业的广泛应用，往往都需借助氧化膜、油漆、喷塑、橡胶等表面覆盖层的防腐保护，延长其使用寿命。应用电涡流技术开发的涡流涂镀层测厚仪，则是无损测量上列非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度的有效手段。

　　涡流涂层测厚仪的基本工作原理是：当测头与被测试样接触时，测头装置所产生的高频电磁场，使置于测头下面的金属导体产生涡流，其振幅和相位是导体与测头之间非导电覆盖层厚度的函数，即该涡流产生的交变电磁场会改变测头参数，而测头参数变量的大小则取决于涂镀层的厚度。通过测量测头参数变量的大小，并将这一电信号转换处理，即可得到被测涂镀层的厚度值。

　　二、涡流涂层测厚方法标准概况

　　在国家标准GB/T4957-85《非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度测量涡流方法》(等效采用标准ISO 2360-1982)中，对涂层测厚仪的标准、操作程序和影响测量精度的因素及其注意事项作了详细地阐述。其中有关影响测量精度因素的条款，应视作涡流涂镀层测厚仪开发应用必须遵循的指导性文件，这些影响测量精度的主要因素包括：

　　1、覆盖层厚度大于25μm时，其误差与覆盖层厚度近似成正比。

　　2、基体金属的电导率对测量有影响，它与基体金属材料成分及热处理方法有关。

　　3、任何一种测厚仪都要求基体金属有一个临界厚度，只有大于这个厚度，测量才不会受基体金属厚度的影响。

　　4、涂层测厚仪对试样测定存在边缘效应，即对靠近试样边缘或内转角处的测量是不可靠的。

　　5、试样的曲率对测量有影响，这种影响将随着曲率半径的减小明显地增大。

　　6、基体金属和覆盖层的表面粗糙度影响测量精 度，粗糙程度增加，影响增大。

　　7、涡流测厚仪对妨碍测头与覆盖层表面紧密接触的附着物质敏感，因此测量前应清除测头和覆盖层表面的污物，测量时应使测头与测试表面保持恒压垂直接触。

　　以上各项要点，既严格规范了顾客实施测厚全过程的工作质量，又为生产厂商提供了仪器开发必须遵循的设计依据，因而有力地促进了涡流测厚技术的总体发展。

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，在有关国家和标准中称为覆层。

　　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*手段。为使产品化，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zui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

　　*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zui广。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，分辨率达磁感应测厚仪_电涡流测量原理_磁吸力测量原理及测厚仪_电涡流原理的测厚仪到0.1um，允许误差达1%，量程达10mm。

　　磁性原理测厚仪可应用来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。