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熱噴涂涂層厚度測量方法介紹

熱噴涂涂層的厚度是衡量涂層質量的重要指標之一。涂層的厚度在很大程度上影響著產品的可靠性和使用價值。通過對涂層厚度的檢測除了評定有公差指標或修復尺寸要求的工件是否合理外還能直接或間接的評估涂層的耐蝕性、耐磨性等性能。因此它是在涂層質量檢驗和工藝研究中被普遍采用的一個指標。

涂層厚度的檢驗一般分為涂層平均厚度和局部厚度兩類檢驗方法。由于局部厚度比平均厚度在實際應用中更能反映產品的質量所以在多數情況下采用測量涂層的局部厚度或局部平均厚度。測厚時至少應在有代表性或規定部位測量三個以上厚度并計算其平均值作為測量厚度的結果。

涂層厚度檢驗方法有破壞檢測法和非破壞檢測法（無損檢測法）兩大類。

1. 顯微鏡斷面測試法

金相顯微鏡法測量涂層厚度屬于物理方法之一。用正常的金相學方法來制作被測涂層的斷面試樣然后在帶有測微目鏡的金相顯微鏡上觀察被測涂層縱斷面的放大圖像從而直接測量涂層的局部厚度。該方法由于在放大一定倍數下直接測量涂層的截面厚度所以具有測量準確度高依據充分判斷直觀等優點但此法在試樣制作時操作比較復雜一般用于厚度控制嚴格、或用其他測厚法對結果有爭議等試件進行校驗和仲裁或實驗室測量時使用。

金相法測厚是采用具有一定倍率和帶有測微目鏡的專用金相顯微鏡來觀察、測量被測涂層的縱斷面厚度的方法。為使涂層的截面符合金相顯微鏡的要求在測厚時事先應將被測涂層進行切割、邊緣保護、鑲嵌、拋光和化學浸蝕制成符合要求的試樣后進行。如果測量平均厚度則應在涂層試樣的截面測量兩個以上視場每個視場以相等的間隔至少測定5點，以平均值或最小值作為涂層的厚度。對熱噴涂涂層可采用20倍的倍率。如圖1所示。

圖1 涂層厚度測定示意圖

2. 千分尺測量法

事先用千分尺測定基材的厚度噴涂后再在原來位置進行測量測量不得少于3點而后以平均值或最小值作為測量厚度。

3. 渦電流式厚度計測量法

常見的厚度計有渦電流式、磁力式、觸頭掃描式等，熱噴涂涂層多使用渦電流式厚度計。渦電流法工作原理是利用一個載有高頻電流線圈的探頭在被測試樣表面產生高頻磁場由此引起金屬涂層內部渦流此渦流產生的磁場又反作用于探頭內線圈使其阻抗變化而工作通過檢測涂層的渦流損耗來確定涂層的厚度。該測厚儀不受工件鐵磁性的限制需要用標樣來進行讀數標定。為了能使測量結果盡量準確應盡可能使標樣的厚度、材質、表面狀態、均勻度等與涂層相一致。

常用的渦流測厚儀有JWH-1JWH-27504型等幾種。

4. 觸頭掃描式測量法

如圖2所示事先用鐵片等把試片局部遮擋起來噴涂后用觸頭掃描式表面粗糙測定器對涂層和基材表面之間的高度進行斷面描繪。

圖2觸頭掃描式測厚示意圖

涂層表面與基材面粗糙度最大高度分別用H1max、H2max表示，有效測量長度（基準、測試長度）用L表示L的選擇可參照表1。

在進行厚度測試時每一試樣應至少測量三個位置取平均值作為涂層厚度。

表1 基準測試長度

Hmax /（μm）	標準測試長度 /（mm）
<25	2.5
25~100	8
100~500	25

這種涂層厚度測定法因測量頭與涂層的接觸狀況、基材厚度、面積、彎曲度不同都會不同程度地影響到測量精度。因此對涂層測厚而言機械測量方法及顯微鏡測量法具有較好的測量精度。

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