Измерение толщины покрытия – это приоритетная задача

Если толщина покрытия больше заданной, это влияет на внешний вид и долговечность покрытия.

Если толщина пленки, образованной на изделии, меньше, чем задано техническими требованиями, это может отрицательно сказаться на внешнем виде и долговечности покрытия. Расположение краски и гладкость зависят от толщины покрытия. Долговечность, адгезионнные свойства, коррозионная стойкость и устойчивость к растрескиванию снижаются, когда толщина покрытия меньше, чем заданная спецификацией. Однако, если толщина покрытия больше, чем требуется согласно спецификации, то цех нерационально тратит краску.

И хотя толщина покрытия – это не единственный фактор, который влияет на внешний вид и долговечность, все-таки это важный фактор, поскольку даже небольшое увеличение толщины пленки может заметно сказаться на цене.

Если покрытчик наносит на деталь на 2,5 микрона (0,1 мил) больше покрытия, чем указанные в спецификации 15,25 микрон (0,6 мил), то избыточное использование составит приблизительно 14%. В уравнении 1 показана формула для расчета избыточного нанесения покрытия с объемом сухого остатка 33%.

Поскольку толщина сухой пленки важна для качества изделия, на которое наносится покрытие, и его стоимости, первостепенная задача состоит в ее измерении. Впрочем, решить эту приоритетную задачу не так просто, как кажется.

Толщину покрытия можно измерить двумя способами: методом разрушающего контроля и методом неразрушающего контроля.

При разрушающем испытании пленки обычно разрезают деталь или покрытие, а затем оптически или механически измеряют толщину пленки. Как правило, это более точное испытание, однако обычно оно не практикуется в цехах по нанесению покрытий.

При неразрушающем испытании не повреждается покрытие и подложка, его легко использовать в цехах по нанесению покрытий. При неразрушающих измерениях толщины обычно используется магнитный, магнитно-индукционный метод или метод вихревых токов. Приборы магнитного и магнитно-индукционного методов измерения обычно используются для немагнитных покрытий на подложках из черных металлов. Приборы, предназначенные для измерения методом вихревых токов, обычно используются для непроводящих покрытий на подложках из цветных металлов, например, алюминия. Точность неразрушающих измерений толщины сухой пленки зависит от прибора и оператора.

ПОЛУЧЕНИЕ ТОЧНЫХ ДАННЫХ

Как правило, стоимость измерительного прибора напрямую связана с его точностью. Чем дороже прибор, тем выше его точность. Однако если оператор неквалифицирован или не имеет достаточных знаний о приборе и методе измерения толщины покрытия, предполагаемая точность измерений может значительно снизиться. Точность измерений также зависит от подложки и калибровки прибора.

Магнитные свойства стальных сплавов меняются в зависимости от типа стали, и эти изменения также влияют на измерение толщины покрытия. Это продемонстрировано на графике 1, где представлены данные по стальным подложкам без покрытия. Прибор был откалиброван с помощью подложки и калибровочных пластин с известной толщиной, входящих в комплект.

График 1. Измерение толщины пленки на подложках из оголенной стали.

Если разница в подложках не учитывается и прибор калибруется только для одного типа подложки, а затем используется для измерения подложек других типов, то данные измерений толщины электроосажденных и отделочных покрытий будут недостоверными.

График 1 интересен тем, что, хотя ни на одной стальной детали нет покрытия, показания прибора для деталей X и Z не равны нулю. Возникает вопрос, следует ли добавлять или вычитать базовые показания из окончательных показаний. Если измерение толщины стальной подложки отрицательное, следует ли вычесть это показание из окончательного измеренного значения, таким образом получив более высокое значение толщины пленки? Если базовое значение толщины положительное, следует ли вычесть его из окончательного измеренного значения, что в результате уменьшит итоговое показание? Чтобы ответить на эти вопросы и продемонстрировать влияние калибровки на показания толщины, был проведен следующий эксперимент:

На детали A, B, C и D было нанесено электроосажденное покрытие.

Деталь A – прокатная стальная заготовка со штампованным углублением; на нее было нанесено электроосажденное покрытие и отделочный верхний слой (смотрите рисунок 1).

Рисунок 1. Деталь A с электроосажденным покрытием (справа) и с отделочным покрытием (слева).

Деталь B – прокатная стальная заготовка, похожая на деталь A, штампованную в U-образной форме.

Детали C и D изготовлены из литой стали. Оголенные подложки и электроосажденное покрытие измеряли с помощью прибора, откалиброванного по подложке детали A с помощью калибровочной пластины толщиной 50,8 микрон. (Деталь A аналогична большинству деталей, обрабатываемых в конкретном цехе, и предполагается, что прибор для измерения толщины в этом цехе настроен под эту деталь. Калибровочная пластина толщиной 50,8 микрон будет находиться на уровне середины требуемой толщины покрытия).

Подложка, электроосажденное покрытие и верхнее покрытие детали A были измерены после использования трех разных подложек для калибровки прибора. Для калибровки использовали: стальную пластину, подложку из комплекта прибора и подложку детали A.

Для всех деталей был сделан поперечный срез и измерены значения толщин слоев методом оптической микроскопии. Микроскопическое исследование поперечного сечения детали A показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Поперечное сечение детали A после нанесения отделочного покрытия.

Для измерений в этом эксперименте использовался средний по стоимости ручной измерительный прибор, подобный тем, которые обычно применяют в цехах по нанесению покрытий. Такие приборы изготавливают разные производители, поэтому результаты испытаний могут отличаться в зависимости от прибора и производителя.

Чтобы обеспечить максимальную точность измерений, калибруйте прибор по подложке.

КАЛИБРОВОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерения подложки деталей показаны на графике 2, измерения толщины электроосажденного покрытия с поправкой на подложку и без нее показаны на графике 3. Результаты показали, что калибровка по подложке – это лучший способ обеспечить достоверность измерений толщины именно для этой подложки. Кроме того, из графика 3 видно, что поправка на подложку не всегда дает точный результат. Измерения толщины верхнего слоя с поправкой на подложку / электроосажденный слой и без нее показаны на графике 4. Эти измерения, выполненные прибором, который был откалиброван по подложке детали, не точны, однако предел погрешности составляет менее 1%. Точность показаний, полученных после калибровки прибора по его собственной подложке, была на 3% ниже. Вызывают интерес показания, полученные после калибровки прибора по пластине. Они были точными с поправкой на подложку и на 5% менее точными без поправки на подложку.

График 2. Измерения подложки.

График 3. Показания толщины электроосажденного покрытия с поправкой на подложку и без нее в сравнении с поперечным сечением.

График 4. Показания толщины верхнего слоя с поправкой на подложку / электроосажденное покрытие в сравнении с поперечным сечением.

Результаты этого эксперимента показали, что лучший способ обеспечить точность измерений толщины – это калибровка прибора по подложке, которая и будет измеряться. Кроме того, эксперимент показал, что поправка на подложку не всегда обеспечивает более точный результат. Чтобы обеспечить максимальную точность измерений, лучше проверить прибор и метод калибровки механическими или оптическими средствами.

Джозеф Субда, Компания AXALTA COATING SYSTEM

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Какова толщина вашего покрытия?
Какова толщина вашего покрытия?
Начиная с цеха единичного производства и заканчивая роботизированной линией сборки, жизненно важно, чтобы продукт был…
Дел Уильямс
30.06.2020
470
Итоги выставки ExpoCoatingMoscow
Итоги выставки ExpoCoatingMoscow
ExpoCoating Moscow – ключевая в России специализированная международная выставка материалов и оборудования для обработки поверхности,…
28.11.2022
70
Открыта регистрация на выставку ExpoCoating Moscow
Открыта регистрация на выставку ExpoCoating Moscow
25-27 октября 2022 года в МВЦ «Крокус Экспо» пройдет ключевая выставка материалов и оборудования для…
15.06.2022
1618
ExpoCoating Moscow 2023
ExpoCoating Moscow 2023
24-26 октября 2023 года в МВЦ «Крокус Экспо» пройдет ключевая выставка материалов и оборудования для…
17.01.2023
28
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Способность композиционных химических никелевых покрытий взаимодействовать с разнообразными частицами делает их крайне полезными для применения…
Майкл Фелдштейн
17.05.2021
313
25-27 октября 2022 года пройдет выставка ExpoCoating Moscow
25-27 октября 2022 года пройдет выставка ExpoCoating Moscow
ExpoCoating Moscow - ключевая выставка материалов и оборудования для обработки поверхности, нанесения покрытий и гальванических…
03.10.2022
104