镀层厚度测量仪器校准方法探讨

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1、镀层厚度测量仪器校准方法探讨0前言作为近年来新兴的一个技术门类，金属表面处理技术在现代社会中越来越受到重视。利用电镀、化学镀、热喷涂、气相沉积等方法为金属基体赋予一层新的镀层，既可提高基体的硬度、耐磨性、耐腐蚀性，也可赋予材料表面某种特殊的功能特性如导电、导热、高反光性等，同时还具有美观装饰作用，因此镀层在当前工业生产实践中应用十分广泛。镀层厚度一直是衡量镀层质量的重要指标，目前己出现许多可直接或间接测量镀层厚度的仪器设备。木文将主要介绍几种常用镀层测量仪器的工作原理和特性，并对其检定和仪器校准方法进行探讨。1镀层厚度测量仪器分类通常镀层厚度测量

2、仪器按是否在测量时对镀层造成破坏进行分类，主要分为无损和有损（破坏）两类仪器。无损类仪器主要有磁性和电涡流测厚仪、超声波测厚仪、台阶仪或轮廓仪、X射线荧光测厚仪等；有损类仪器主要有电解式测厚仪以及需要制作破坏式断面样品的金相显微镜、扫描电子显微镜等。2常用测量仪器及其检定、校准方法2.1磁性和电涡流测厚仪磁性测厚仪按工作原理分为磁吸力式和磁感应式两种。磁吸力式测厚仪的工作原理主要是通过测量永久磁铁（测头）与导磁基体之间因镀层引起的磁吸力变化，得到镀层厚度大小，主要形式有手持式和笔式两种。该类仪器操作简单、无需电源、价格低廉，适合在午间做现场初步质

3、量控制。磁感应式测厚仪是通过测量测头与基体金属之间因镀层引起的磁通量或磁阻变化，经计算获得镀层厚度；电涡流式测厚仪则是通过测量测头与基体之间涡流信号的变化得到镀层厚度。两种测厚仪的工作原理不同，主要表现在测头不同、信号频率不同以及信号大小、标度的不同。磁性测厚仪一般用于测量磁性金属基体上的非磁性镀层或其它非金属覆盖层，如钢材表面的知、Cr镀层以及油漆、塑料、搪瓷等；电涡流测厚仪主要用于测量非磁性基体上的非导屯涂层，如有色金属表面的氧化层、油漆层和涂料等。两种仪器的测量范围通常为（0—1500）pm,最大可达30nma,仪器的最高分辩率可达0.lt

4、un,精度可达到±1%以上。有些厂家将两种类型测厚仪结合在一起，同时配备磁性探头（F型）和非磁性探头（N型）以方便测量,或配备一个同时具有F型和N型探头功能的州型探头，实现在磁性和非磁性基体上的口动转换测量。磁性和电涡流测厚仪均可制成便携式,适用于现场检测，但其对基体和待测镀层的选择性较人，应用具有一定局限性。磁性、电涡流测厚仪依据“JJG818—2005磁性、电涡流式覆层厚度测量仪检定规程”进行检定,所用检定设备为具有一定厚度均匀性耍求的厚度标准片（通常为均匀性较好的塑料薄膜片），该标准片的厚度首先经电感式测微仪或精密测长机测量标定后用于测厚仪

5、检定。依据规程检定的主要项口为示值误差及示值重复性，经检定合格的磁性和电涡流测厚仪已基本符合实际样品的检测要求。2.2电解式测厚仪电解式测厚仪主要利用阳极溶解库仑法对镀层厚度进行测量，其工作原理是根据镀层/慕体类型选用适当的电解液，阳极溶解精确限定面积的表面镀层，通过电解池电压的变化测定镀层的完全溶解，镀层的厚度值通过电解所需时间及所消耗的电量计算得到。电解式测厚仪适合测量单层金属镀层（如Au、Ag、盈、cu、Ni、Cr等）、多层金属镀层（如Cu/Ni/Cr等）以及合金镀层和合金化扩散层的厚度。除可以测量平面试样镀层，配合不同类型电解池还可以测量

6、圆柱形和线材的镀层厚度。此外，电解式测厚仪的一个突出优点是适合测量多层鎳镀层的厚度及其电位差。电解测厚仪的测量误差一般控制在±10%以内，且不受基体材料彩响、操作简便、成本较低，在国内外电镀行业得到了一定的应用。目前，国内还没有电解式测厚仪的计•量检定规程或校准规范，各计量部门校准该类仪器时尚未形成统一的方法，实际中主要参考JJC,818利用电解式测厚仪专用的标准片对仪器的示值误差和重复性进行检查。笔者认为在该类仪器使用中，橡胶电解池的腐蚀损耗较人，应定期对电解池胶圈尺寸进行检查以校准阳极溶解面积。此外，针对该类仪器国内尚未有商品化的标准片销售，

7、各计量机构主要通过购置国外的标准厚度片开展和关校准工作。目前可供选择的标准片种类和规格极其有限，很难保证校准后的仪器真正符合用户的实际使用要求。国内计量部门应尽快制定国家校准规范并研制各类符合实际校准需耍的标准厚度片O2.3X射线荧光测厚仪x射线荧光测厚仪是一种基于能量色散方法的非破坏性定量分析仪器，其测量原理是由X射线管产生初级X射线照射在被分析的样品上，样品受激发而辐射出的二次X射线（X荧光）被探测器接收，此二次辐射具有该样品材料的波长和能量特征，同时镀层厚度和二次辐射强度也有一定的关系，经多道分析及能谱分析处理后，计算被测样品的镀层厚度。该

8、设备适合用于测定电子、半导体、首饰、表面处理等行业多种金属材料成份和多种镀层厚度的需要。X射线荧光测厚仪由于测量速度快、精度高、对样品无