幾種膜厚儀用于汽車涂鍍層厚度測量的準確度比較

朱善斌（一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司,廣東　佛山　528200）

幾種膜厚儀用于汽車涂鍍層厚度測量的準確度比較

朱善斌
（一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司,廣東佛山528200）

摘要：涂鍍層厚度的測量方法主要有X射線熒光法,β射線反向散射法,楔切法,磁感應測厚法,電渦流測厚法(包括相位敏感的電渦流測厚法)及超聲波測厚法等.上述幾種測厚法中除楔切法外均為無損檢測法.但X射線熒光法及β射線反向散射法所用的裝置復雜昂貴,且須用到放射源。因此,目前市面上的便攜式涂鍍層測厚儀所應用的基本都是后三種測厚法。

關鍵詞：汽車涂鍍層；膜厚測量；準確度

汽車對涂層厚度有著嚴格的要求.汽車涂鍍層從里到外通常可分為五層:鍍鋅層,電泳底漆層,中涂層,色漆層和罩光清漆層.為保證車身具有良好的防腐性能,電泳底漆層須達到一定厚度.中涂層、色漆層也須具有一定的厚度才能實現其保護電泳底漆及使漆面色彩飽滿的作用.罩光清漆層的膜厚則直接與漆面的光澤度、橘皮效果密切相關.因此,各汽車廠無不在線或離線的監控各涂層的膜厚。

本文以楔切法測量結果為基準,對比了應用磁感應測厚法（DIN ENISO2178/ASTMB499）,電渦流測厚法（DINENISO2360/ ASTMB244）及相位敏感的電渦流測厚法（ISO/DIS21968）的三種涂鍍層測厚儀在測量汽車涂層厚度時的準確度.同時,還對測量準確度存在差異的原因進行了分析并給出各涂鍍層測厚儀最佳的使用條件。

1　儀器及方法

1.1實驗儀器

（1）DUALSCOPE?MP0膜厚儀,可自動識別鐵/非鐵基材,進而分別采用磁感應測厚法或電渦流測厚法測量膜厚,以下簡稱為“膜厚儀1”;

（2）DELTASCOPE?FMP10膜厚儀，采用磁感應測厚法測量膜厚，以下簡稱為“膜厚儀2”；

（3）PHASCOPE?PMP10膜厚儀，采用磁感應測厚法及相位敏感的電渦流測厚法[1]，能同時測定鐵基材料上非磁性金屬鍍層(通常是鍍鋅層)及非導電涂層(即油漆層)的厚度，以下簡稱為“膜厚儀3”；

1.2實驗方法

（1）分別用各自配備的基材板及標準膜片，按照其使用說明校準膜厚儀1～膜厚儀3；

（2）采用與涂裝車身相同的工藝制備紅、金、灰三塊不同顏色的面漆板。用膜厚儀1～膜厚儀3測定這三塊面漆板的涂鍍層厚度，每塊面漆板取四個位點進行測量，每個位點的涂鍍層厚度值測量三次取平均；

（3）用膜厚儀1～膜厚儀3測定三塊電泳板；每塊電泳板取四個位點進行測量，每個位點的涂鍍層厚度值測量三次取平均；

（4）以車身使用的鍍鋅鋼板磨去鍍鋅層后作為基材板，校準膜厚儀1～膜厚儀3后，重復第2-3步；

（5）采用楔切法（即切取板材截面，鑲樣后用光學顯微鏡測量涂鍍層厚度）測定各板材位點的涂鍍層厚度。

2　結果與討論

2.1面漆膜厚測量

膜厚儀1～膜厚儀3使用自帶基材板及標準膜片校準后對紅、金、灰三塊不同顏色面漆板的涂鍍層厚度測量結果如表1所示。表2給出了膜厚儀1～膜厚儀3使用車身基材板校準后對紅、金、灰三塊不同顏色面漆板的涂鍍層厚度測量結果。

從表1可以看出，在使用自帶基材板及標準膜片校準后膜厚儀2的測量精度最高，膜厚儀1次之，膜厚儀3最差。而表2給出的數據則顯示，使用車身基材板及標準膜片校準后膜厚儀3的測量精度最高，膜厚儀2次之，膜厚儀1最差。

對比表1和表2可以發現，使用車身基材板校準可顯著提高膜厚儀3的測量精度；而膜厚儀1和膜厚儀2在使用車身基材板校準后測量精度非但沒有提高，反而有略微降低。

近年來，應用磁感應測厚法的儀器在電路設計引入了穩頻、鎖相等新技術，提高了測量精度并減輕了不同材質對測量結果的影響[2,3]。由本文實驗結果可以看出，在涂鍍層膜厚較高時，膜厚儀1和膜厚儀2在應用磁感應測厚法時測量精度受基體材質的影響已經很小。相比之下，應用相位敏感的電渦流測厚法的膜厚儀3則對基體材質更為敏感。

表1　使用自帶基材板及標準膜片校準后面漆板涂鍍層厚度測量結果

表2　使用車身基材板及標準膜片校準后面漆板涂鍍層厚度測量結果

2.2電泳板膜厚測量

膜厚儀1～膜厚儀3使用自帶基材板及標準膜片校準后對三塊電泳板的涂鍍層厚度測量結果如表3所示。表4給出了使用車身基材板校準后對三塊電泳板的涂鍍層厚度測量結果。

從表3可以看出，在使用自帶基材板及標準膜片校準后膜厚儀2與膜厚儀3的測量精度相當，膜厚儀1稍差。而表4給出的數據則顯示，使用車身基材板及標準膜片校準后膜厚儀3的測量精度最高，膜厚儀2次之，膜厚儀1最差。對比表1和表2可以發現，使用車身基材板校準后三種膜厚儀的測量精度均有所提高,其中膜厚儀3的測量精度提高尤為明顯。

由于電泳板膜厚較低（20～30μm），故而基體材質對測量精度的影響變得顯著。因而使用車身基材板校準可明顯提高三種膜厚儀的測量精度,而應用相位敏感的電渦流測厚法的膜厚儀3對基體材質的敏感性仍然是三種膜厚儀中最高的。

表3　使用自帶基材板及標準膜片校準后電泳板涂鍍層厚度測量結果

表4　使用車身基材板及標準膜片校準后電泳板涂鍍層厚度測量結果

2.3鍍鋅層厚度測量

膜厚儀3可同時測定鋼板表面鍍鋅層及油漆層的厚度。該儀器對面漆板及電泳板鍍鋅層厚度的測量結果如表5和表6所示。

從表5及表6所示的數據可以看出，使用膜厚儀3自帶得基材板校準后測量鋅層厚度的準確度較高（0.2～1.9μm之間）。而使用車身基材進行校準后，鋅層厚度測量準確度明顯下降（2.5～4.5之間）。

膜厚儀3在進行測量時同時獲取鐵質基材上涂鍍層總厚度及鍍鋅層厚度，而后以兩者相減得出油漆層的厚度。結合本文2.1～2.3的實驗結果可見，雖然以車身基材板校準后膜厚儀3測量總膜厚的準確度明顯上升，但由于其測量鍍鋅層厚度的準確度顯著下降，膜厚儀3給出的油漆層厚度數據仍然誤差較大。

表5　面漆板鍍鋅層厚度測量結果

表6　電泳板鍍鋅層厚度測量結果

3　結論

3.1校準方法對測量精度的影響

在測量面漆板涂鍍層總厚度時，使用車身基材板校準能明顯提高膜厚儀3的測量精度，但對于膜厚儀1、膜厚儀2的測量精度幾乎無影響。在測量電泳板涂鍍層總厚度時，使用車身基材板校準能明顯提高三種膜厚儀的測量精度。然而，使用車身基材板校準后膜厚儀3測量鍍鋅層厚度的準確度明顯下降。

3.2三種膜厚儀的最佳使用條件

膜厚儀1和膜厚儀2只能測定涂鍍層的總厚度。在用于測定面漆板膜厚時使用自帶的基材板校準即可，而測定電泳板膜厚時則應使用車身基材板校準。

膜厚儀3雖然可以直接給出油漆層厚度，但實驗發現其測量精度較差。經車身基材板校準之后，使用膜厚儀3測定涂鍍層總厚度的精度要明顯高于膜厚儀1和膜厚儀2。

參考文獻：

[1]楊華，董世運，徐濱士.涂鍍層厚度檢測方法的發展現狀及展望[J].材料保護,2008,41(11):34-37.

[2]姚廣仁.磁性金屬基體上非磁性涂層厚度的無損檢測方法[J].無損檢測,2000,22(05):217-218.

[3]劉彥民，關繼騰.用電容電感補償法檢測非磁性鍍涂層厚度[J].石油大學學報（自然科學版）,1995,19(01):102-105.

作者簡介：朱善斌（1985—），男，廣西北海人，碩士，研究方向：化工技術。