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镀锌层厚度测量方法

2014-04-21 15:20:02

  在国家标准GB/T6463-1986《金属和其它覆盖层厚度测量方法评述》中,将覆盖层厚度测量方法分为无损法和破坏法两类。常用的无损检测法包括:磁性法、涡流法、射线超声波法、X射线荧光法等,破坏检测方法包括:称重法、金相显微镜法、电解法等。

  现在在紧固件企业一般采用:称重法、金相显微镜法、磁性法和射线超声波法进行镀层厚度测量。下面给予介绍。

  1、称重法

  国家标准GB/T13825-2008《金属覆盖层黑色金属材料热镀锌层单位面积质量称重法》指出,称重法的原理是将已知表面积的试样浸于缓蚀性酸性溶液中,通过称量镀层溶液前后试样的质量,确定试样的质量损失,按试样的质量损失计算试样单位面积上镀锌层的质量。热浸镀锌单位面积质量 的单位以g/m3表示,按照下式计算:

  

  式中M1-------试样退镀前的质量,g;

  M2-------试样退镀后的质量,g;

  A--------试样的暴露面积,mm2。

  采用称重法测量镀层厚度的优点是测出的结果为镀层的平均重量,准确率高,检测故已成为镀层普遍采用的方法,但不同的仪器在不同的操作条件下,由不 同的操作者用相同的方法进行检测,结果的再现性约为平均值的±5%。作为比较传统的浸泡退镀法来说,无论在检测方法,操作水平、环境、设备和结果误差等方面也都备受挑战,该方法进行的破坏试验,对成品将造成一定的损失;由于工艺的影响,镀锌紧固件存在层纯度不够,含有铜、铁、砷的杂质,或者镀锌层不均匀。这些缺陷对产品防腐蚀性能的副作用非常大,但通过称重法测得的镀锌量的结果很难发现这些问题。

  2、金相显微镜法

  国家标准GB/T6462-2005《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》指出,显微镜法测量覆盖层厚度简单且直观,其基本原理是:在待测紧固件上选取有代表性的部位,然后经过适当制样,通过金相显微镜,在图像放大下,用较正过的目镜测微尺或精度较高的标尺测量覆盖层横断面的宽度,即为覆盖层的厚度。如今,随着光学显微镜向数字化光电图像显示发展,数字化显微镜图像检测技术开始应用到覆盖层测厚领域。该技术使用高分辨CCD和CMOS摄像机,将显微镜的光学图像转换到计算机中,然后用专用的测量软件系统进行图像测量。覆盖层厚度的显微镜测量技术应用较早,在国内外适应用广泛,其突出的特点为:①直观、重现性好。②测量范围宽,不受覆盖层厚度大小的影响,从几微米到几百微米都可以准确测量。③适用面广,不但可以测量各种电镀层和氧化膜,还可以测量釉瓷等。④测量具有破坏性,用该方法测量产品必修报废。⑤测量水平与试验人员技术有很大关系,技术熟练有助于提高测量结果的准确性。

  正是由于显微镜法测厚具有以上的特点,因此,该方法常用来仲裁,或用来测量精度较高的紧固件产品,或用来较正其它测厚方法。

  3、磁性法

  国家标准GB/T4956-1985《磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量 磁性方法》指出,磁性测量方法的原理,或是测量永久磁铁(探头)和基体金属之间由于存在覆盖层而引起磁引力的变化,或是测量通过覆盖层和基体金属磁路的磁阻变化。因此,磁性测厚仪也包含两种类型,一类是测量某一磁体与基体金属之间的磁引力,另一类是测量通过覆盖层和基体金属磁通路的磁阻。

  磁吸力测厚法的测厚原理: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或一定比例关系,这个距离就是覆盖层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆盖层与基体材料的磁导率之间足够大,就可进行测量。

  磁感应测厚仪的基本原理:利用基体上的非铁磁性涂覆层在测量磁回路中形成非铁磁间隙,使线圈的磁感应强度减弱,当测量的是非铁磁性基体上的磁性涂覆层厚度时,则随着涂覆层厚度的增加,其磁感应强度也会增加。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以测量导磁基体上的非导磁覆层厚度,一般要求基体材料磁导率在 500H/m以上。如果覆盖层材料也有磁性,则要求与基体材料的导磁率之差足够大(如在钢上镀镍)。

  磁性原理测厚仪可用来精确测量钢铁紧固件表面的磷化层、电镀层、油漆层或釉瓷、塑料覆层等。现代的磁感应测厚仪分辨率达到0.1μm,允许误差1%,量程10mm。其特点是具有无损、快速和能直接测量待检表面上任一处的优点,同时操作简便、坚固耐用,不用电源、测量前无须较准、价格较低,适合车间生产现场质量控制。

  4、超声波法

  国家标准GB/T11344-1989《接触式超声波脉冲回波法测厚》面指出,超声波测厚仪是根据超声波反射原理来进行厚度测量的,当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时,脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。

  超声波测厚仪具有以下特点:超轻超薄机身,便于单手操作;两点较准功能;使得测量值更为准确;独有蓝色背景灯光,各种环境下清晰可视,低功能,两节干电池可使用200h以上;适合测量所有导声材料,如钢、铁、陶瓷、有机玻璃等。但是,目前国内还没有用到,国外极少数厂家有这样的仪器,适合多层涂覆厚度测量或磁性测厚和电涡流测厚方法无法测量的场合。其最大的特点是,只需一次测量即可测定多层涂层的总厚度及指定的各层厚度,且精度可达到(2μm±3%)。

     
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