我们在对材料表面保护、装饰形成的覆盖层如涂层、镀层、敷层、贴层、化学生成膜等在有关国家和国际标准中称为覆层(coating)或涂层。
涂层和覆层测量已成为加工工业、表面工程质量检测的重要一环是产品达到优等质量标准的必备手段。为使产品国际化我国出口商品和涉外项目中对涂层覆层厚度测量有了明确的要求和规定。
涂层厚度的测量方法主要有：楔切法涂层测量光截法涂层测量，设备点检系统电解法涂层测量厚度差测量法称重法涂层测量χ射线荧光法涂层测量β射线反向散射法涂层测量电容法涂层测量磁性测量法和涡流测量法测量厚度等。这些方法中前五种是有损检测测量手段繁琐速度慢多适用于抽样检验。随着科学技术的日益进步特别是近年来我单位引入单片微机技术后采用磁性测量涂层的MC-2000系列和涡流法的MCW-2000B的涂层测厚仪向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一大步。测量的分辨率已达1微米精度可达1%有了大幅度的提高。涂层测厚仪适用范围广、量程宽、操作简便且价廉是工业和科研使用最广泛的涂层测厚仪。
仪器的测量原理
一、磁吸引力测量原理及涂层测厚仪
永久探头与导磁钢材之间的吸力大小与处在这两者之间的距离成一定比例关系。这个距离就是涂层的厚度。根据这一原理制成涂层测厚仪只要涂层与基体的导磁率之间足够大就可进行涂层测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型所以磁性测厚仪应用最广。涂层测厚仪基本结构由磁钢接力簧标尺及自动停机构组成。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。当拉力刚好大于吸引力磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得涂层厚度。这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源测量前无须校准，价格比较低很适合车间做现场质量控制。
二、磁感应法测量涂层的原理
采用磁感应原理测量涂层时利用探头经过非铁磁涂层而流入铁磁基体的磁通的大小来测定涂层厚度。也可以测定与之对应的磁阻大小来表示其涂层覆层厚度。涂层越厚则磁阻越大磁通越小。利用磁感应的涂层测厚仪原则上可以有导磁基体上的非导磁涂层厚度。一般要求基体导磁率在500以上。如果涂层材料也有磁性则要求与基体的导磁率之间的差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的探头放在被测样片上时涂层测厚仪自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头测量感应电动势的大小，涂层测厚仪将该信号放大后来指示涂层厚度。近几年来采用了专业设计的集成电路引入单片微机增加先进的工具使测量精度和重现性有了大幅度的提高。磁性原理涂层测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层瓷、搪瓷防护层塑料、橡胶涂层以及化工石油业的各种防腐涂层的厚度。
三、电涡流测量原理
高频交流信号在探头线圈中产生电磁场探头靠近导体时就在其中形成涡流。探头离导电基体愈近则涡流愈大反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了探头与导电基体之间距离的大小也就是导电基体上非导电涂层厚度的大小。由于这类涂层测厚仪探头专门测量非铁磁金属基体上的涂层厚度所以通常称为非磁性探头。非磁性探头采用高频材料做线圈芯。与磁感应原理比较主要区别是涂层测厚仪探头不同信号频率不同信号的大小、标度关系不同。采用电涡流原理的涂层测厚仪原则上对所有导电基体上的非导电涂层均可测量如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆塑料涂层及阳极氧化膜。涂层材料有一定的导电性通过校准同样也可测量但要求两者导电率之比至少相差3-5倍。虽然钢铁基体亦为导体但这类任务还是采用磁性原理测量涂层厚度较为合适。
影响涂层测厚仪测量的若干因素。磁性法测量厚度受基体金属性变化的影响(在实际应用中低碳钢磁性的变化可认为是轻微的)为了避免热处理和冷加工因素的影响应使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准;基体金属的电导率对测量有影响而基体金属的电导率与其材料成份及热处理方法有关。使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准;每一种仪器都有一个临界厚度大于这个厚度测量就不受基体金属厚度的影响;对试件表面形状的陡变敏感因此在靠近试件边缘或内转角处进行测量是不可靠的;试件的曲率对测量有影响随着曲率半径的减少明显地增大因此在弯曲试件的表面上测量也是不可靠的;探头会使软涂层试件变形因此在这些试件上测不出可靠的数据;基体金属和涂层的表面粗糙度对测量有影响。粗糙度增大影响增大粗糙表面会引起系统误差和偶然误差每次测量时在不同的位置上应增加测量的次数以克服这种偶然误差。如果基体上基体金属粗糙还必须在未涂的粗糙度相类似的基体金属试件上取几个位置校对仪器的零点或用对基体金属没有腐蚀的溶液溶解去除涂层后再校对仪器的零点;周围各种电气设备所产生的强磁场会严重干扰磁性测厚工作;那些妨碍探头与涂层表面紧密接触的附着物质必须清除在测量中要保持压力恒定探头与试件表面保持垂直才能达到精确的测量。
