涂层厚度检测方法及标准化+文献综述(3)
时间:2017-02-27 10:47 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
表面工程技术在过去的20多年中经历了从单一到复合再到纳米技术的发展历程。表面工程在设备失效零部件修复、新零部件表面强化和表面修饰等方面，一般采取两种方法进行处理：(1)表面强化，如表面喷丸、电火花表面强化以及表面热处理和表面化学处理等；(2)表面涂覆，常用的技术有电镀和电刷镀、喷涂、堆焊以及表面黏涂等。在采用覆层技术对零部件表面进行处理时，其表面覆层厚度的检测就显得尤为重要。若覆层太薄，可能满足不了零部件表面性能的要求，达不到表面处理的目的；若覆层太厚，不仅造成材料的浪费，还会造成覆层内应力过大，降低了覆层的结合强度，特别是对零部件配合面的表面处理，要保证零部件表面处理后的尺寸和新品零部件的设计尺寸相一致，以满足产品设计时的配合公差；若覆层厚薄不均，亦会对涂镀层的多种力学物理性能产生不良影响 。为此，要求采取一定的手段对覆层厚度进行测量[6]。以下主要对零部件表面涂镀层厚度的测量方法进行了综述，并对其发展进行了展望。 1.2.3测试方法分类 按有无破坏性，表面涂镀层厚度测试方法可分为有损检测和无损检测。有损检测方法主要有计时液流测厚法、溶解法、电解测厚法等，这种方法一般比较繁琐，主要用于实验室。目前也有便携式测厚仪，适合在现场使用。常用的无损检测方法有库仑一电荷法、磁性测厚法、涡流测厚法、超声波测厚法和放射测厚法等，各种无损测厚法均有成型的仪器设备，使用起来方便简单，且无需对表面涂镀层进行破坏[1]。因此，该方法已得到了广泛的应用。 1.2.4常用测量方法研究发展 （1） 电量法测厚 镀层电量法测厚的根本原理是根据1838年建立的法拉第定律测量，即通过安培小时计测量刷镀过程中的电量，然后在假设所有通过电量均用于镀层沉积的条件下计算镀层的厚度： 这种方法只需要在电镀电源上配置一个安培电流计，在刷镀过程中实时记录电镀过程所消耗的电量，并根据上式计算得到镀层的厚度。目前基本上所有的电镀电源均配备有安培电流计，可实现镀层厚度的实时测量。同时，采用该原理进行镀层厚度的自控仪已经开发出来并投入了实际应用[7]。其优点是方便快捷，可实现镀层厚度的实时测量，缺点是测量精度不高。这是由于镀液的耗电系数是随镀液的种类、温度、pH值和刷镀时的压力以及电流密度的变化而改变的，并且其相互之间的关系非常复杂。但是，采用该方法进行镀层厚度测量时，一般认为耗电系数是恒定的，因而导致了测量结果的系统误差。 （2）电解法测厚 电解法的原理是在镀层表面的已知面积上，以恒定的直流电流在适当的溶液中溶解镀层金属。当镀层金属溶解完毕，裸露基体金属或中间层镀层时，电解池电压发生跃变，即指示测量已达终点。镀层的厚度根据溶解镀层金属消耗的电量、镀层被溶解的面积、镀层金属的电化当量、密度及阳极溶解的电流效率计算确定。 （3）磁性测厚 磁性测厚法可分为2种：磁吸力测厚法和磁感应测厚法。 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[7]。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。 (责任编辑：qin) |