涂镀层厚度检测方法的发展现状及展望

　　0　前　言

　　表面工程技术在过去的20多年中经历了从单一到复合再到纳米技术的发展历程。表面工程在设备失效零部件修复、新零部件表面强化和表面修饰等方面,一般采取两种方法进行处理: (1)表面强化,如表面喷丸、电火花表面强化以及表面热处理和表面化学处理等; (2)表面涂覆,常用的技术有电镀和电刷镀、喷涂、堆焊以及表面黏涂等[1, 2]。在采用覆层技术对零部件表面进行处理时,其表面覆层厚度的检测就显得尤为重要。若覆层太薄,可能满足不了零部件表面性能的要求,达不到表面处理的目的;若覆层太厚,不仅造成材料的浪费,还会造成覆层内应力过大,降低了覆层的结合强度,特别是对零部件配合面的表面处理,要保证零部件表面处理后的尺寸和新品零部件的设计尺寸相一致,以满足产品设计时的配合公差;若覆层厚薄不均,亦会对涂镀层的多种力学物理性能产生不良影响[3]。为此,要求采取一定的手段对覆层厚度进行测量。以下主要对零部件表面涂镀层厚度的测量方法进行了综述,并对其发展进行了展望。

　　1　测试方法的分类

　　按有无破坏性,表面涂镀层厚度测试方法可分为有损检测和无损检测。有损检测方法主要有计时液流测厚法、溶解法、电解测厚法等,这种方法一般比较繁琐,主要用于实验室。目前也有便携式测厚仪,适合在现场使用。常用的无损检测方法有库仑-电荷法、磁性测厚法、涡流测厚法、超声波测厚法和放射测厚法等,各种无损测厚法均有成型的仪器设备,使用起来方便简单,且无需对表面涂镀层进行破坏。因此,该方法已得到了广泛的应用。

　　2　常用测量方法的研究进展

　　2. 1　电量法测厚

　　镀层电量法测厚的根本原理是根据1838年建立的法拉第定律测量,即通过安培小时计测量刷镀过程中的电量,然后在假设所有通过电量均用于镀层沉积的条件下计算镀层的厚度:

　　δ=QC·S

　　这种方法只需要在电镀电源上配置一个安培电流计,在刷镀过程中实时记录电镀过程所消耗的电量,并根据上式计算得到镀层的厚度。目前基本上所有的电镀电源均配备有安培电流计,可实现镀层厚度的实时测量。同时,采用该原理进行镀层厚度的自控仪已经开发出来并投入了实际应用[4]。其优

点是方便快捷,可实现镀层厚度的实时测量,缺点是测量精度不高。这是由于镀液的耗电系数是随镀液的种类、温度、pH值和刷镀时的压力以及电流密度的变化而改变的,并且其相互之间的关系非常复杂。但是,采用该方法进行镀层厚度测量时,一般认为耗电系数是恒定的,因而导致了测量结果的系统误差。