Измерение толщины покрытия металла

Обновлено: 20.05.2024

азотированием и гальваническим никелированием) слоев толщиной примерно до 10 мм, нанесенных на ферромагнитный основной материал, с погрешностью около 10—15 %. Измерения проводятся в отдельных точках и всегда дискретны.

11.1.2.2. Методы, основанные на измерении магнитного потока

Плотность магнитного потока зависит от магнитной проницаемости материала, через который проходят магнитные силовые линии. Если в замкнутый контур магнитных силовых линий ввести ферромагнитный материал с неферромагнитным или слабо ферромагнитным покрытием, то плотность магнитного потока может служить мерой толщины этого покрытия.

На рис. 11.8 показана схема измерения изменения магнитного потока с помощью так называемого зонда Холла. Принцип измерения толщины покрытия посредством фиксации изменения геометрии магнитных силовых линий пояснен на рис. 11.9.

Этот метод позволяет измерять толщину неферромагнитных или слабо ферромагнитных (лаковых, цинковых, медных, свинцовых и др.) покрытий, нанесенных на ферромагнитный основной материал. Диапазон измеряемых толщин составляет от 0 до 10 мм, погрешность измерений — около ±10%. При использовании двухполюсного ярма всегда определяют сумму толщин слоев, лежащих ниже обоих сердечников полюсов.

Измерения производятся в точках и всегда дискретно.

11.1.2.3. Метод, основанный на измерении магнитной индукции

На сердечник катушки устанавливают вторую (измерительную) обмотку, в которой индуцируется напряжение, пропорциональное магнитному потоку. Это напряжение, которое после усиления и выпрямления индуцируется стрелочным прибором, при прочих равных условиях является мерой толщины покрытия.

На рис. 11.10 показаны схемы двух устройств, предназначенных для измерения толщины покрытия этим методом.

Метод, основанный на измерении магнитной индукции, позволяет измерять толщину неферромагнитных покрытий, нанесенных на ферромагнитный основной материал. Диапазон измеряемых толщин — от 0 до 10 мм, средняя погрешность измерений невелика и составляет от ±3 до ±5 %.

При большой глубине проникновения магнитного поля можно измерять также толщину ферромагнитных покрытий, нанесенных на неферромагнитный основной ма

териал. При этих условиях толщина измеряемого слоя в большинстве случаев должна быть, как правило, меньше 1 мм.

Аппаратура проста по конструкции и в обслуживании, она позволяет проводить измерения в точках, причем только в дискретном режиме.

И. 1.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Многие электрические характеристики материала при определенных условиях прямо зависят от его толщины. К ним относятся электропроводность, диэлектрические свойства изолирующих слоев и индукция тока под действием электромагнитного поля. Разработано несколько методов, основанных на измерении этих характеристик.

11.1.3.1. Методы измерения электропроводности

Существуют различные методы измерения толщины покрытия, в основе которых лежит измерение электропроводности. Но основным принципом, используемым во всех вариантах, является зависимость электрического сопротивления материала покрытия от его толщины. Два из таких варианта схематически показаны.

Рис. 11.11 иллюстрирует схему измерения поверхностного сопротивления токопроводящего покрытия на токонепроводящем основном материале. С помощью зондов A₁ и A₂ через покрытия пропускают ток I. Пропорциональное сопротивлению напря

жение U, возникающее на зондах S₁ и S₂, индицируется на шкале, калиброванной в единицах длины в соответствии со следующим соотношением:

Если ток I постоянный, то измеряемое напряжение U обратно пропорционально толщине d_s покрытия и наоборот: при постоянном напряжении U ток I пропорционален d_s. Измеренное значение соответствует средней толщине покрытия между зондами S₁ и S₂.

Этим методом можно измерять толщину покрытий из токопроводящего или полупроводящего материала, нанесенного на непроводящий основной материал. Он позволяет измерять толщины от 0 до 30 мм в зависимости от материала покрытия, причем погрешность измерений может составлять ±2%. Процесс измерений—дискретный.

Простое устройство пригодно также для измерений толщины покрытий из окисных материалов, нанесенных на алюминий, цинк, кадмий, серебро и олово; ошибка измерений составляет ±15%. Измерения производятся дискретно.

Один из вариантов этого метода позволяет измерять начальный диффузионный ток. Его величина примерно пропорциональна толщине тонкого токонепроводящего покрытия, нанесенного на проводящий основной материал. При этом приложенное напряжение повышают до тех пор, пока незадолго до достижения напряжения пробоя между зондами через образец не начнет протекать так называемый начальный диффузионный ток. В этот момент величина тока, фиксируемого с помощью гальванометра, резко возрастает.

11.1.3.2. Емкостной метод

Конденсатор с катушкой образуют колебательный контур, имеющий определенную резонансную частоту.

Если диэлектрик конденсатора изменяется, например, за счет увеличения или уменьшения толщины изолирующего покрытия, то частота колебательного контура также изменяется. При этом толщина покрытия d_s пропорциональна квадрату частоты колебательного контура (d_s — f 2 ).

Толщина покрытия определяется следующим соотношением:

где е — диэлектрическая проницаемость; А — площадь измерительного электрода; f — частота колебательного контура; L—индуктивность катушки.

Так как у специальных измерительных устройств 4п 2 eAL = const, то

Этот дискретный метол пригоден для измерения толщины токонепроводящих покрытий, превышающих 0,01 мкм, нанесенных на проводящий основной материал. Погрешность измерений составляет примерно +5 %.

11.1.3.3. Метод измерения вихревых токов

Если через катушку пропустить переменный ток, то в расположенном под нею токо-проводящем металле возникают вихревые токи, которые посредством индукции оказывают воздействие на первичный ток катушки. Это изменение первичного тока зависит от электрических и магнитных свойств, а также геометрии и, следовательно, толщины металлического слоя.

Этот метод универсален и применим для самых различных комбинаций материалов, поскольку электропроводности при соответствующих составах материала покрытия и основного материала или магнитные проницаемости в случае ферромагнитных материалов достаточно различны. Точность измерения этим методом тем больше, чем больше это различие.

Метод измерения, основанный на измерении вихревых токов, чаще всего применяют для следующих комбинаций материалов:

— токонепроводящее покрытие (элоксаль, лак, пластмасса) на электропроводном неферромагнитном основном материале (Al, Си, Zn и их сплавы). Диапазон измеряемых толщин составляет от 0 до 500 мкм;

— электропроводный неферромагнитный слой (Al, Си, Zn и их сплавы) на токонепроводящем основном материале. При таких комбинациях материалов глубина проникновения вихревых токов должна быть больше, чем у измеряемого электропроводного покрытия. При этом можно измерять толщины от менее 1 мкм до нескольких мм;

— электропроводное неферромагнитное покрытие на электропроводном основном материале (например, медь на цинке, золото на латуни и т. п.). Основными условиями при этом являются: глубина проникновения вихревых токов должна быть больше толщины покрытия, а электропроводности материала покрытия и основного материала должны быть достаточно различны (примерно в три раза).

Погрешность измерений этим методом, имеющим различные варианты, составляет в среднем от +3 до ±5 %. Он позволяет осуществлять только дискретные измерения.

11.1.4. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

Этот метод измерения основан на использовании эффекта возникновения электрического напряжения между материалом покрытия и основным материалом, если между местами контактов имеется разность температур. Если испытательный щуп создает на поверхности слоя определенную температуру, то при заданной комбинации материалов термонапряжение, возникающее вследствие градиента температур в покрытии и основном материале, зависит от толщины покрытия.

Принцип термоэлектрического метода измерения показан .

Метод применим для всех комбинаций материалов, которые обеспечивают термонапряжение, достаточно большое для надежных измерений (несколько сот мкВ),

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Измерение толщины покрытия металла

ГОСТ Р 55042-2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Non-destructive testing. Evaluation of metallic coating thickness by ultrasound. General requirements

Дата введения 2014-01-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004* "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 1.0-2012, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД"), Нижегородским филиалом Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института машиноведения им.А.А.Благонравова Российской академии наук (НФ ИМАШ РАН)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 132 "Техническая диагностика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2012 г. N 699-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Практически во всех отраслях промышленности используются различные металлические покрытия, наносимые на поверхность технических объектов. В случаях, когда покрытия наносятся на поверхность потенциально опасных технических объектов, предъявляются повышенные требования к допустимой погрешности толщины покрытий. Это относится к упрочняющим и в особенности к восстановительным покрытиям.

В соответствии с ГОСТ 27750 определение толщины покрытия осуществляют следующими методами: магнитными (метод магнитного потока, пондеромоторный метод и индукционный метод), вихретоковым, термоэлектрическим и ионизирующего излучения.

Основным недостатком магнитных методов является требование резкого отличия магнитных свойств материалов основания (оно должно быть ферромагнитным) и покрытия, что выполнятся далеко не во всех случаях.

Наибольшее применение вихретоковый метод получил для определения толщины неметаллических покрытий на основании из цветных металлов. При использовании его для определения толщины покрытий, нанесенных на основания из черных металлов, имеющих ненормированное электрическое сопротивление, возникает недопустимо большая погрешность.

Термоэлектрический метод обладает высокой погрешностью, не позволяющей использовать его для определения толщины покрытий элементов на поверхности ответственных технических объектов, а метод ионизирующего излучения не находит широкого распространения ввиду повышенных требований к безопасности.

Настоящий стандарт разработан с целью обеспечения методической основы применения акустического метода определения толщины металлических покрытий на металлических основаниях при любых сочетаниях магнитных и электрических свойств материалов покрытия и основания.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на акустический метод определения толщины металлических покрытий на металлических основаниях.

Стандарт устанавливает основные требования к порядку определения толщины покрытий с использованием поверхностных акустических волн Рэлея, распространяющихся вдоль поверхности объекта контроля с нанесенным на нее металлическим покрытием, обладающим хорошей адгезией к материалу основания.

Устанавливаемый стандартом метод может быть применен как при лабораторных исследованиях, так и при эксплуатации технических объектов различного назначения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.362-79 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение толщины покрытий. Термины и определения

ГОСТ 12.1.001-89 Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.019-79* Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 12.1.019-2009, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.013.0-91 Система стандартов безопасности труда. Машины ручные электрические. Общие требования безопасности и методы испытаний

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 32-74 Масла турбинные. Технические условия

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 6259-75 Реактивы. Глицерин. Технические условия

ГОСТ 6616-94 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия

ГОСТ 6651-94* Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6651-2009, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 17299-78 Спирт этиловый технический. Технические условия

ГОСТ 26266-90 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования

ГОСТ 27750-88 Контроль неразрушающий. Покрытия восстановительные. Методы контроля толщины покрытий

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя "Национальные стандарты", опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 8.362 и ГОСТ 9.008.

Толщина лакокрасочного покрытия и ее измерение

О том, какой должна быть толщина лакокрасочного покрытия на металлоконструкциях и как ее правильно подобрать, можно узнать здесь.

Толщина лакокрасочного покрытия является основным параметром, характеризующим его долговечность.

Фактически любое покрытие в физическом смысле является барьером, отделяющим защищаемую от коррозии поверхность от внешней среды, и в общем случае чем выше толщина такого барьера, тем более длительной будет защита от коррозии.

Сегодня невозможно представить проект антикоррозионной защиты или окрасочную спецификацию без указания толщин слоев системы покрытия. Толщина отдельных слоев и системы в целом назначается согласно требованиям стандартов или по результатам ускоренных испытаний, и только добившись необходимой толщины можно быть уверенным в том, что система проработает в течение заданного времени.

Правила 80/20 и 90/10 для замеров толщины лакокрасочного покрытия

Очевидно, что нанести покрытие, обеспечив требуемую проектную (номинальную) толщину с точностью до микрона, невозможно, и поэтому в окрасочной спецификации должен быть установлен диапазон допустимых толщин, который, как правило, согласовывается сторонами проекта. Минимально допустимая толщина часто определяется по правилу 80/20, в соответствии с которым 20% выполненных замеров могут иметь толщину не менее 80% от номинального значения, а остальные 80% замеров должны иметь толщину не менее номинальной. Существует также практика применения правила 90/10 (читается аналогично правилу 80/20): например, определение толщин в соответствии с этим правилом предусматривает стандарт PSPC для окраски балластных танков судов. По согласованию между сторонами возможны и другие варианты назначения минимально допустимой толщины.

Максимальная допустимая толщина лакокрасочного покрытия

Что касается максимальной допустимой толщины, то здесь ясности меньше и, соответственно, больше дискуссий. Например, ISO 12944-5 рекомендует не допускать трехкратного превышения номинальной толщины, при этом указывает, что для некоторых покрытий и систем может существовать критическая максимальная толщина. Для таких покрытий, продолжает ISO 12944-5, необходимо руководствоваться указаниями производителя.

Действительно, последняя оговорка очень важна, и возможность трехкратного превышения номинальной толщина допустима не для всех случаев и не для всех покрытий. Дело в том, что все конструкции в процессе эксплуатации испытывают деформации, и вместе с конструкцией те же деформации испытывает и нанесенное покрытие. Чем больше толщина, тем менее эластичным будет покрытие, и тем быстрее оно разрушится в ходе деформационных циклов. Поэтому для конструкций, подвергающихся значительным деформациям, особенно в сочетании с большими температурными градиентами, необходимо очень тщательно подходить к ограничению максимально допустимой толщины, и самым надежным источником информации в данном случае является опыт и рекомендации производителя покрытия.

Другая сторона этой проблемы состоит в том, что независимо от условий эксплуатации не все покрытия способны работать при большой толщине. Так, например, многие цинкэтилсиликатные покрытия растрескиваются при трехкратном превышении толщины еще до начала эксплуатации. Опять же, определяющую роль при назначении максимально допустимой толщины играют рекомендации производителя.

Толщиномеры для определения толщины лакокрасочного покрытия

Измерение толщины сухого покрытия может производиться разрушающими и неразрушающими способами.

Для измерения толщины неразрушающим способом используются специальные приборы – толщиномеры. В зависимости от магнитных свойств подложки наиболее популярными являются толщиномеры, работающие по принципу магнитной индукции (магнитные подложки) и вихревых токов (немагнитные подложки).

Углеродистая конструкционная сталь обладает магнитными свойствами, соответственно, для нее применяются магнитные толщиномеры, работающие по принципу магнитной индукции. Пример такого толщиномера показан на Рис.1.

Рисунок 1. Магнитный толщиномер. На сегодняшний день на рынке представлены множество моделей, которые имеют единый корпус и съемные датчики для магнитных и немагнитных подложек.

При работе с магнитным толщиномером необходимо помнить о погрешности измерений, обусловленной тем, что на создаваемое прибором магнитное поле могут влиять следующие факторы:

а) геометрия окрашиваемой поверхности:

на поверхностях, имеющих кривизну, замеры могут быть ошибочны;
некоторые модели толщиномеров имеют ограничения по толщине подложки
существует понятие краевого эффекта, который проявляется в том, что замер может быть некорректным вблизи кромки. ГОСТ 31993-2013 «Материалы лакокрасочные. Определение толщины покрытия» указывает, что измерения необходимо проводить на расстоянии не менее 20 мм от края поверхности.

б) свойства материала окрашиваемой поверхности, например, проницаемость, проводимость, а также свойства, обусловленные какой-либо предварительной обработкой (см. рекомендации производителя прибора);

в) шероховатость окрашиваемой поверхности;

г) другие магнитные поля (остаточный магнетизм подложки и внешние магнитные поля). Так, например, выполняющиеся в непосредственной близости сварочные работы могут быть причиной неточных замеров толщины покрытия. Остаточный магнетизм подложки может проявляться, например, в районе сварных швов.

При выполнении замеров часто возникает вопрос о том, на каких участках и сколько замеров выполнять. ISO 12944-7 указывает, что это является предметом договоренности сторон, а, например, стандарт SSPC PA2 требует выполнять пять замеров на каждые 10 квадратных метров контролируемой поверхности и определять среднее значение (в зависимости от общей площади окрашенной поверхности количество замеров может меняться). Согласно требованиям ISO 19840 на одном квадратном метре площади нужно делать не менее 5 замеров и не менее 10 замеров, если площадь составляет от 1 до 3 квадратных метров, и т.д. Оптимальным вариантом является ситуация, когда требования по замеру толщин прописаны в проектной спецификации.

ISO 19840 (измерение толщины сухой пленки на шероховатых поверхностях)

Отдельного рассмотрения заслуживает стандарт ISO 19840 «Защита от коррозии с помощью защитных лакокрасочных систем. Измерение толщины сухой пленки на шероховатых поверхностях и критерии приемки», и это связано с тем, что в большинстве случаев приходится иметь дело именно с шероховатыми поверхностями. На шероховатых поверхностях толщина покрытия над пиками и во впадинах рельефа будет разной, при этом минимальная толщина будет иметь место над пиками, то есть именно эти участки поверхности будут самыми слабыми с точки зрения защиты от коррозии. Задача исполнителя работ, таким образом, сводится к тому, чтобы обеспечить необходимую толщину над пиками рельефа поверхности.

На шероховатой поверхности магнитные толщиномеры определяют толщину покрытия от средней линии рельефа (см. Рис. 2), то есть фактическая эффективная толщина покрытия (толщина над пиками) будет всегда меньше, чем значение, определяемое толщиномером.

Рисунок 2. Средняя линия рельефа шероховатой поверхности (ТСП – толщина сухого покрытия)

ISO 19840 предлагает следующее решение этой ситуации: в зависимости от величины шероховатости определяется поправочное значение (см. Табл. 1), учитывающее влияние профиля поверхности, которое впоследствии вычитается из значения толщины, полученного путем замера.

Таблица 1. Поправочные значения, учитывающие влияние профиля поверхности

Шероховатость поверхности согласно ISO 8501-3

Поправочное значение, мкм

Если шероховатость поверхности неизвестна, то поправочное значение принимается равным 25 мкм.

На каждой конструкции присутствуют участки, определение толщины на которых затруднительно. К таким участкам относятся, например, сварные швы, свободные кромки, различные вырезы и труднодоступные места. С точки зрения защиты от коррозии эти участки являются критическими: в частности, сварные швы являются более электроотрицательными по отношению к основному металлу, т.е. являются анодом и разрушаются интенсивнее, чем основной металл. Если говорить о труднодоступных участках, то на них не всегда удается качественно нанести покрытие, в связи с чем контроль толщины на этих участках особенно важен.

Перечисленные выше критические участки обычно трудно прокрашивать методом распыления, поэтому для них предусмотрена дополнительная защита в виде полосового окрашивания. Если в дополнение к каждому основному слою нанести полосовой слой, то защита от коррозии будет надежной, однако, необходимо соблюдать аккуратность и не превысить максимально допустимую толщину во избежание растрескивания покрытия.

В тех случаях, когда нанести основной слой распылением затруднительно (кромки вырезов малого диаметра, труднодоступные места и т.п.), и нанесение возможно только кистью, контроль толщины можно производить визуально при условии, что наносимые слои имеют контрастные цвета. Толщина одного сухого слоя, нанесенного кистью, как правило, составляет от 50 до 80 мкм, и если знать, какое количество слоев было нанесено, то можно получить приблизительное представление об общей толщине всего покрытия. Также существуют толщиномеры, позволяющие определять толщину в конкретной точке поверхности (см. Рис.3).

Общая процедура выполнения замеров толщины покрытия выглядит следующим образом:

Проверка точности показаний толщиномера на неокрашенной эталонной металлической пластинке. Тестовый эталон должен быть абсолютно гладким и иметь нулевую шероховатость (точность в соответствии с точностью показаний толщиномера).
Проверка точности показаний толщиномера на тестовых пленках (фольга или пластик). Пленка кладется на неокрашенный металлический эталон, после чего выполняется тестовый замер. Необходимо помнить, что пленки считаются расходными материалами и деформируются в процессе эксплуатации: при разглядывании поверхности пленки под увеличением можно увидеть царапины и вмятины от нажатия датчика толщиномера. Поэтому тестовые пленки рекомендуется менять с определенным интервалом.

Пленки также могут пригодиться при определении толщины физически высохшего, но недостаточно твердого покрытия, то есть в тех ситуациях, когда при установке датчика толщиномера на окрашенной поверхности остается углубление. В этом случае можно положить на поверхность пленку известной толщины и выполнить замер, после чего вычесть из полученного значения толщину пленки.

Для проверки точности показаний толщиномера взамен пленок могут также использоваться окрашенные эталоны с известной толщиной нанесенного покрытия.

3. Выполнение замеров в соответствии с выбранным стандартом или проектными требованиями.

4. Вычитание поправки на шероховатость (для шероховатых поверхностей).

При измерении толщины необходимо убедиться, что на окрашенной поверхности в месте замера отсутствуют:

– включения (замер будет некорректен);

– потеки и наплывы (измерение может быть возможно, однако, значительное превышение толщины на таких участках может привести к растрескиванию покрытия в процессе эксплуатации);

– сухая аэрозоль, осевшая на поверхность в процессе нанесения (измерение возможно, однако, сухая аэрозоль не является эффективной пленкой и не создает защиту от коррозии). Перед проведением замеров сухая аэрозоль должна быть удалена.

Кроме того, необходимо убедиться в чистоте датчика толщиномера.

Толщиномер Paint Inspection Gauge

Для разрушающего контроля толщины покрытий обычно применяется толщиномер Paint Inspection Gauge. Такой толщиномер бывает полезен в случае сомнений в качестве нанесенного покрытия: например, если необходимо проверить количество слоев и толщину каждого отдельного слоя.

Толщиномер Paint Inspection Gauge использует метод клиновидного среза. С помощью шкалы прибора на срезе можно определить количество слоев и толщину каждого слоя.

Измерение толщины металлических покрытий

Наряду с химическим составом, фазовой структурой, твердостью, шероховатостью и пористостью покрытия решающую роль зачастую играет его толщина. Кроме того, толщина слоя является основным критерием при приемке покрытия или изделия в целом. Существующие методы измерения толщины покрытия постоянно совершенствуются, а область их применения расширяется; разрабатываются также новые методы, более совершенные, чем имеющиеся, или позволяющие проводить измерения там, где другие методы неэффективны.

Развитие технологии нанесения покрытий в направлении увеличения производительности и автоматизации производства требует внедрения методов, обеспечивающих непрерывный и бесконтактный процесс измерения. Но это не означает вытеснения из практики других методов, они и далее сохранят свое значение, например для контроля качества копий (изготавливаемых из благородных металлов), небольших деталей с покрытием, а также в области металловедения. Большинство из описываемых ниже методов измерения толщины покрытия основано на том, что свойства материалов покрытия и защищаемой поверхности имеют определенные различия, причем эти различия имеют скачкообразный характер на поверхности раздела. Дополнительные трудности возникают при необходимости измерения толщины промежуточных слоев, образующихся за счет диффузии, и методов измерения характеристик которых не существует (как, например, для покрытий, наносимых погружением в расплав, плакированием, а также для покрытий, наносимых на кромку листа из газовой фазы).

11.1. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ 11.1.1. радиометрические методы

Радиометрические методы основаны на использовании способности радиоактивных излучений вступать во взаимодействие с материалом. Эффектами, сопровождающими этот процесс и представляющими интерес для измерения толщины покрытий, являются обратное рассеяние и поглощение излучения, а также возбуждение атомов, вызывающее их собственное излучение.

11. 1.1.1. Метод, основанный на измерении обратного рассеяния

При внедрении пучка радиоактивных частиц в материал их рассеяние происходит во всех направлениях. Доля частиц, отраженных под углом 180° (обратно рассеянных), в этом методе используется в качестве меры толщины рассеивающего слоя. Эта так называемая интенсивность обратного рассеяния в случае применения определенного источника излучения (радиоизотопа) и постоянной геометрии датчиков зависит от порядкового номера вещества в периодической системе и толщины измеряемого

слоя. Эмпирически было найдено следующее соотношение между интенсивностью обратного рассеяния /₀бр. интенсивностью насыщения I_н, коэффициентом обратного рассеяния м_г и толщиной слоя d_s :

Принцип метода пояснен на рис. 11.1; некоторые радиоизотопы, используемые при измерениях обратного рассеяния Р-излучения.

Метод, основанный на измерении обратного рассеяния, применим для всех комбинаций материалов, для которых порядковые номера (Z_Q — основного материала, Z_n — материала покрытия) достаточно отличаются друг от друга. Ориентировочно принимают, что должно выполняться условие | Z₀— Z_n| > 3.

Так как при этом порядковый номер материала покрытия может быть как больше, так и меньше порядкового номера основного материала, интенсивность обратного рассеяния, фиксируемая при измерениях, увеличивается или уменьшается при увеличении толщины покрытия. Причина этого эффекта пояснена на рис. 11.2.

На рис. 11.5 показана схема установки для определения толщины покрытия рентгенофлуоресцентным методом.

В зависимости от свойств и качества обоих материалов измерения можно проводить при возбуждении атомов того или другого из них. В случае возбуждения атомов материала покрытия мерой толщины слоя является только интенсивность флуоресцентного излучения. При возбуждении же атомов основного материала толщину слоя оценивают по поглощению флуоресцентного излучения основного материала.

Этот метод особенно пригоден для измерения толщины очень тонких покрытий, примерно до 10 мкм. При этом должно выполняться условие |Z_D — Z_n | > 1. Диаметр поля измерения должен быть не менее 10 мм.

Погрешность измерений этим методом в большинстве случаев несколько ниже, чем при использовании метода, основанного на измерении обратного рассеяния.

Рентгенофлуоресцентный метод позволяет проводить измерения как в непрерывном, та"к и в дискретном режиме.

11.1.2. МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ

Измерения толщины покрытия на базе магнитных явлений основаны на прямом или косвенном использовании взаимодействия сил или изменения геометрии и интенсивности магнитного поля в качестве измеряемой величины. Основной магнитной характеристикой как материала покрытия, так и основного материала, которая позволяет судить о толщине слоя, является магнитная проницаемость. При этом датчиками служат как постоянные, так и электромагниты.

11.1.2.1. Методы, основанные на измерении силы притяжения

При приближении магнита к ферромагнитной детали она намагничивается, появляющаяся при этом сила притяжения между обоими полюсами зависит от расстояния между магнитом и изделием. Сила притяжения (сила, требуемая для отрыва магнита от основного материала, покрытого слоем ферромагнетика) является мерой толщины покрытия.

На рис. 11.6. и 11.7 показаны два устройства для измерения толщины покрытия, основанные на измерении сил, возникающих под действием магнитного поля.

Этот метод позволяет измерять толщину неферромагнитных (например, лаковых, пластмассовых, цинковых, медных) и слабо ферромагнитных (например, полученных

Читайте также: