Các vấn đề điển hình khi sử dụng máy đo độ dày lớp phủ
Nguyên lý phân loại và đo lường của máy đo độ dày lớp phủ Với sự tiến bộ của công nghệ, đặc biệt sau sự ra đời của công nghệ máy vi tính trong những năm gần đây, máy đo độ dày sử dụng phương pháp từ tính và phương pháp dòng điện xoáy đã tiến một bước theo hướng thu nhỏ, thông minh, đa chức năng. , độ chính xác cao và thiết thực. Độ phân giải của phép đo đã đạt đến 0,1 micron và độ chính xác có thể đạt tới 1 phần trăm, điều này đã được cải thiện rất nhiều. Nó có phạm vi ứng dụng rộng, phạm vi đo rộng, vận hành dễ dàng và giá thành thấp, là dụng cụ đo độ dày được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Phương pháp không phá hủy không phá hủy lớp phủ cũng như chất nền và tốc độ phát hiện nhanh, điều này có thể làm cho số lượng lớn hoạt động phát hiện trở nên tiết kiệm.
Đo độ dày lớp phủ đã trở thành một phần quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng của ngành công nghiệp chế biến và kỹ thuật bề mặt, đồng thời là phương tiện thiết yếu để sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao. Để sản phẩm có thể được quốc tế hóa, có những yêu cầu rõ ràng về độ dày của lớp ốp trong các mặt hàng xuất khẩu của nước ta và các dự án liên quan đến nước ngoài.
Các phương pháp đo độ dày lớp phủ chủ yếu bao gồm: phương pháp cắt nêm, phương pháp cắt quang, phương pháp điện phân, phương pháp đo chênh lệch độ dày, phương pháp cân, phương pháp huỳnh quang tia X, phương pháp tán xạ ngược tia, phương pháp điện dung, phương pháp đo từ tính và phương pháp đo dòng điện xoáy , v.v. Trong số các phương pháp này, năm phương pháp đầu tiên là thử nghiệm phá hủy, các phương pháp đo cồng kềnh và chậm, hầu hết đều phù hợp để kiểm tra lấy mẫu.
Phương pháp tia X và tia X là các phép đo không tiếp xúc và không phá hủy, nhưng các thiết bị phức tạp và đắt tiền, phạm vi đo nhỏ. Do nguồn phóng xạ nên người sử dụng phải tuân thủ các quy định về bảo vệ bức xạ. Phương pháp X-quang có thể đo lớp phủ rất mỏng, lớp phủ kép và lớp phủ hợp kim. Phương pháp tia thích hợp để đo các lớp phủ và chất nền có số nguyên tử lớn hơn 3. Phương pháp điện dung chỉ được sử dụng khi đo độ dày lớp phủ cách điện của một dây dẫn mỏng.
Nguyên lý đo độ dày lớp phủ và dụng cụ đo Phân loại và nguyên tắc đo của máy đo độ dày lớp phủ
một. Nguyên lý đo lực hút từ và máy đo độ dày
Lực hút giữa nam châm (đầu dò) và thép từ tính tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa hai vật và khoảng cách này chính là độ dày của lớp ốp. Sử dụng nguyên lý này để chế tạo máy đo độ dày, miễn là độ chênh lệch giữa độ thấm từ của lớp phủ và vật liệu nền đủ lớn thì có thể đo được. Do hầu hết các sản phẩm công nghiệp đều được dập và tạo hình bằng thép kết cấu và thép tấm cán nguội cán nóng, máy đo độ dày từ tính được sử dụng rộng rãi nhất. Cấu trúc cơ bản của máy đo độ dày bao gồm thép từ tính, lò xo rơle, cân và cơ chế tự dừng. Sau khi thép từ tính bị hút vào vật đo, lò xo đo sẽ được kéo dài dần sau đó và lực kéo tăng dần. Khi lực kéo chỉ lớn hơn lực hút thì có thể đo được độ dày của lớp phủ bằng cách ghi lại lực kéo tại thời điểm thép từ được tách ra. Các sản phẩm mới hơn có thể tự động hóa quá trình ghi này. Các mô hình khác nhau có phạm vi và dịp áp dụng khác nhau.
Thiết bị này có ưu điểm là vận hành dễ dàng, độ bền cao, không cần nguồn điện, không cần hiệu chuẩn trước khi đo và giá thành thấp. Nó rất thích hợp cho việc kiểm soát chất lượng tại chỗ trong xưởng.
hai. Nguyên lý đo cảm ứng từ
Khi sử dụng nguyên lý cảm ứng từ, độ dày của lớp phủ được đo bằng độ lớn của từ thông truyền từ đầu dò qua lớp phủ không sắt từ vào đế sắt từ. Kích thước của điện trở từ tương ứng cũng có thể được đo để chỉ ra độ dày của lớp phủ. Lớp phủ càng dày thì điện trở càng lớn và từ thông càng nhỏ. Máy đo độ dày sử dụng nguyên lý cảm ứng từ về nguyên tắc có thể có độ dày của lớp phủ không từ tính trên đế từ tính. Nói chung, độ thấm từ của chất nền cần phải trên 500. Nếu vật liệu ốp cũng có từ tính thì cần có sự chênh lệch đủ lớn về độ thấm so với vật liệu cơ bản (ví dụ: mạ niken trên thép). Khi đầu dò có cuộn dây quấn trên lõi mềm được đặt trên mẫu cần kiểm tra, thiết bị sẽ tự động xuất ra dòng điện kiểm tra hoặc tín hiệu kiểm tra. Các sản phẩm đầu tiên sử dụng thước đo con trỏ để đo độ lớn của suất điện động cảm ứng và thiết bị này khuếch đại tín hiệu để biểu thị độ dày của lớp phủ. Trong những năm gần đây, thiết kế mạch đã giới thiệu các công nghệ mới như ổn định tần số, khóa pha, bù nhiệt độ và sử dụng điện trở từ để điều chế tín hiệu đo. Nó cũng sử dụng mạch tích hợp được thiết kế mới và giới thiệu máy vi tính, do đó độ chính xác và khả năng tái tạo của phép đo đã được cải thiện rất nhiều (gần như một bậc độ lớn). Máy đo độ dày cảm ứng từ hiện đại có độ phân giải lên tới 0,1um, sai số cho phép là 1% và phạm vi 10mm.
Máy đo độ dày nguyên lý từ tính có thể được sử dụng để đo lớp sơn trên bề mặt thép, sứ, lớp bảo vệ men, nhựa, lớp phủ cao su, các lớp mạ kim loại màu khác nhau bao gồm niken và crom, và các lớp phủ chống ăn mòn khác nhau cho dầu hóa học ngành công nghiệp.
ba. Nguyên lý đo dòng điện xoáy
Tín hiệu AC tần số cao tạo ra trường điện từ trong cuộn dây đầu dò và khi đầu dò gần dây dẫn, dòng điện xoáy sẽ được hình thành trong đó. Đầu dò càng gần chất nền dẫn điện thì dòng điện xoáy càng lớn và trở kháng phản xạ càng lớn. Lượng phản hồi này đặc trưng cho khoảng cách giữa đầu dò và chất nền dẫn điện, nghĩa là độ dày của lớp phủ không dẫn điện trên chất nền dẫn điện. Vì các đầu dò này chuyên đo độ dày của lớp phủ trên nền kim loại không chứa sắt từ nên chúng thường được gọi là đầu dò không từ tính. Đầu dò không từ tính sử dụng vật liệu tần số cao làm lõi cuộn dây, chẳng hạn như hợp kim bạch kim-niken hoặc các vật liệu mới khác. So với nguyên lý cảm ứng từ, điểm khác biệt chính là đầu dò khác nhau, tần số của tín hiệu khác nhau, mối quan hệ kích thước và tỷ lệ của tín hiệu khác nhau. Giống như máy đo độ dày cảm ứng từ, máy đo độ dày dòng điện xoáy cũng đã đạt độ phân giải cao 0.1um, sai số cho phép là 1 phần trăm và phạm vi 10mm.
Máy đo độ dày sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy về nguyên tắc có thể đo lớp phủ không dẫn điện trên tất cả các dây dẫn điện, chẳng hạn như sơn, lớp phủ nhựa và màng oxy hóa anốt trên bề mặt phương tiện hàng không vũ trụ, xe cộ, thiết bị gia dụng, cửa và cửa sổ hợp kim nhôm và các sản phẩm nhôm khác. Vật liệu ốp có độ dẫn điện nhất định và cũng có thể được đo bằng hiệu chuẩn, nhưng tỷ lệ độ dẫn điện của cả hai phải khác nhau ít nhất 3-5 lần (chẳng hạn như mạ crom trên đồng). Mặc dù nền thép cũng là chất dẫn điện nhưng việc sử dụng nguyên lý từ tính cho loại nhiệm vụ này sẽ phù hợp hơn.
