厚度分析

前段时间看到有版友提到X射线分析深度与样品厚度的问题，在此，我查阅了一些资料，现在给大家分享一下。X射线分析深度与样品厚度 X射线在物质中的穿透深度与波长有关。波长越短，穿透深度越大。波长相同时，物质的平均原子序数越小（轻元素含量高），穿透深度越大。换句话说，样品所发射的荧光X射线的波长越短，及样品中的轻元素含量越高，则获得的试样深部的信息就越多。也就意味着，荧光X射线的波长越长，所得到的样品表面附近的信息就越多，或仅包含表面附近的信息。也因此，元素越轻越易受到样品表面的影响。 测定短波长X射线时，或者分析主成分为轻元素的样品时，如果样品的厚度不够，即使测定组成相同的样品，X射线强度也会因样品厚度不同而变化。图10.6是Ni箔样品中Ni的荧光X射线强度与试样厚度的关系曲线。在组成不变的情况下，X射线强度不再随样品厚度增加而变化时的厚度称为无限厚。除了薄膜分析之外，易受样品厚度影响的典型分析实例是树脂中重金属元素的分析。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/04/201104201724_290037_1601823_3.jpg 图10.6 样品厚度与X射线强度的关系 在分析树脂中Cd时，X射线强度随样品厚度而变化。将粒状树脂标准样品经热压后制成2 mm厚的圆片，作为Cd分析的校准样品。使用相同的样品，通过改变样品厚度或样品加入量，测定Cd的X射线强度。结果表明，即使是同一样品，因厚度或加入量的不同，测定强度也会发生很大变化。表10.2是以2mm厚的圆片校准，得到的不同厚度样品的定量结果。因此，在某些类型的样品分析中，因样品厚度不同所造成的分析误差是相当大的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/04/201104201732_290041_1601823_3.jpg 由于被测样品或元素（谱线）是否受样品厚度影响对样品制备方法及测定条件的研究确定有很大影响，要进行高精度分析，就应事先对此进行检查。

电泳涂装已成熟应用于汽车整车及零部件的制造生产中，十分适合涂装汽车车身、量大或结构复杂的工件。[align=center] [img=,263,188]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171356411123_4098_928_3.png!w263x188.jpg[/img] [/align][align=center]图1：轿车车身进行阴极电泳涂装工艺[/align]据世界腐蚀组织（WCO）初步估计，通过使用有效的腐蚀防护技术，能减少1万亿美元的资金损失。而电泳涂装工艺是保障工件的腐蚀防护质量的重要因素。[align=center] [img=,257,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171356512807_1740_928_3.png!w257x193.jpg[/img][img=,258,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171401363560_5603_928_3.png!w258x193.jpg[/img][/align][align=center]图2 汽车车身出现腐蚀现象[/align]电泳漆膜厚度直接影响电泳涂装质量，从而影响防腐蚀、防冲击、附着力等性能。举个例子，若涂层厚度过薄，无法有效阻断所有的紫外线，最终出现腐蚀现象；若涂层厚度过厚，涂层失去弹性并在压力下形成裂纹，最终也会出现腐蚀现象。示意图如下图3所示。[align=center][img=,417,305]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171401511579_6357_928_3.png!w417x305.jpg[/img][/align][align=center]图3 涂层厚度对涂装质量的影响[/align]因此，最佳解决方案是在涂装工艺中将漆膜厚度有效控制在最小的允许容差范围内（允许容差范围=合格范围上限值-合格范围下限值）。[url=http://www.tumoshi.com/flex]瑞士涂魔师ATO非接触膜厚分析设备[/url]利用基材与涂层之间的储热特性，非接触无损精准测量金属基材上电泳漆涂层厚度。[size=19px][color=#ff0000]在涂层未烘干的湿膜状态下即可实时测出干膜厚度[/color][/size]，为精确控制漆膜厚度提供可靠的数据支撑。在工件进入烘炉前就能快速监测真实膜厚，及时发现问题并调整设备参数使膜厚达到合格范围，大大缩短了工艺时间和降低返工率。[align=center] [img=,243,162]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171403000556_1946_928_3.png!w243x162.jpg[/img] [img=,250,162]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171403247711_1478_928_3.png!w250x162.jpg[/img][/align]通常，测量设备的精度要求是允许容差范围的1/40。但传统干膜测厚仪，精确度只有1~2个微米，这1~2微米的40倍就是40~80微米，在微米级的允许容差内，这明显是达不到电泳涂装要求的。[align=center][size=18px][size=19px]涂魔师Flex VS 传统电磁感应测厚仪[/size][/size][/align][size=19px]A、重复性对比测试[/size][size=19px]视频1 ：[/size]使用电磁感应测厚仪测量金属基材上厚度为6.5微米的阴极电泳漆膜；该样品是从大型金属板上剪下来的，并且漆膜厚度在0.2微米内波动；点击查看视频[align=center][url=http://1253484012.vod2.myqcloud.com/2e4ea7bdvodgzp1253484012/3cbb13255285890805044111586/JHXIrFfcHVcA.mp4][font=宋体][size=13px][color=#2e3033]视频[/color][/size][/font][font=Arial, sans-serif][size=13px][color=#2e3033]1[/color][/size][/font][font=宋体][size=13px][color=#2e3033]：电磁感应膜厚仪测量金属板上阴极电泳漆膜厚度[/color][/size][/font][font=Arial, sans-serif][size=13px][color=#2e3033]([/color][/size][/font][font=宋体][size=13px][color=#2e3033]重复性测试[/color][/size][/font][font=Arial, sans-serif][size=13px][color=#2e3033])[/color][/size][/font][/url][/align]由测试结果可见：1、电磁感应测厚仪的标准偏差为0.7微米，因此该方法只适用于允许容差范围在30微米及以上的应用。2、使用显微镜观察经过接触测厚的样品，可以发现样品表面出现因探头接触而造成的涂层损坏现象。[size=19px]视频2：[/size]使用涂魔师Flex非接触膜厚分析仪对相同样品的同一个测试点进行重复性测试，测试距离约10cm；点击查看视频[align=center][font=宋体][size=13px][color=#2e3033][url=http://1253484012.vod2.myqcloud.com/2e4ea7bdvodgzp1253484012/3ad664f35285890805044078966/eHaIkLEqcQkA.mp4]视频2：涂魔师Flex测量金属板上阴极电泳漆膜厚度(重复性测试)[/url][/color][/size][/font][/align]由上述测试可知：涂魔师 Flex的标准偏差为0.07微米，证明涂魔师满足允许容差范围约为3微米的电泳涂装行业测量要求。[size=19px]B、探究测量工件边缘是否对测厚设备精度存在影响[/size][size=19px]视频3：[/size]使用电磁感应测厚仪依次对样品中心区域和4个边角进行膜厚测量。点击查看视频[align=center][font=宋体][size=13px][color=#2e3033][url=http://1253484012.vod2.myqcloud.com/2e4ea7bdvodgzp1253484012/3cbb899a5285890805044112034/xGWqyCB9I3sA.mp4]视频3：磁感应膜厚仪测量金属板上阴极电泳漆膜厚度(验证边缘效应影响)[/url][/color][/size][/font][/align]由视频3可见：样品边角比中心区域的膜厚测量值要大。这是因为电磁感应测厚仪的探头在边缘位置的磁力线分布与离边缘更远距离位置不一样。通常，后者的测量值会与前者的测量值偏离10-20%。当测量点接近边缘、或者基材的曲率半径发生变化时，接触式测厚探头必须重新校准。[size=19px][/size][size=19px]视频4：[/size]使用涂魔师 Flex依次对样品中心区域和4个边角进行膜厚测量。点击查看视频[align=center][url=http://1253484012.vod2.myqcloud.com/2e4ea7bdvodgzp1253484012/3cbb92815285890805044112266/b1FEOAy68VgA.mp4]视频4：涂魔师Flex测量金属板上阴极电泳漆膜厚度(验证边缘效应测试)[/url][/align]从上述视频可知：使用涂魔师Flex测量样品中心区域和边缘区域的膜厚数据差异很小。因此，涂魔师非接触测厚技术对于不规则形状的工件和边缘膜厚也能精准测量。[align=center][size=18px][size=19px]与传统金属接触式测厚仪相比，涂魔师非接触膜厚分析仪具有以下优势：[/size][/size][/align]1、 在湿膜状态下实时快速精确测出干膜厚度，精度高达0.5微米2、 高精度测量曲面、弯角、边缘部位，不受工件表面形状限制，如弹簧、螺钉等。3、 高精度，精度比干膜测厚仪更好；4、 一键快速测试，允许产品摇晃倾斜，测量距离和角度无严格限制；5、 多种基材材质（玻璃、碳纤维、MDF、橡胶、金属等）和涂层类型（粉末涂料、水性涂料、含金属涂层、润滑油、粘胶剂等）都适用，并且无需更换测量探头，一机通用；6、 提供手持式Flex和在线式Inline等多款机型，满足在生产线上不间断连续测厚，数据实时存档与反馈，有助于提高工件涂装质量；目前已有众多欧美知名涂装厂家成功引入涂魔师非接触测厚技术进行工艺及产线的优化升级，并对改造结果十分满意。[align=center][size=19px][size=18px]案例分析：D?rken MKS（德尔肯）公司[/size][/size][/align][align=right]---德国知名防腐蚀涂层系统（达克罗涂层）制造商[/align][align=center][size=19px][img=,172,172]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171406503479_2438_928_3.png!w172x172.jpg[/img][/size][/align][size=19px]遇到的难题：[/size]涂层涂装后，只能等到涂层烘干后才能测量涂层厚度，导致在客户现场调试设备需要花费几天时间，工作效率过低；[align=center][img=,231,231]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/11/202011171406591617_4879_928_3.png!w231x231.jpg[/img][/align][size=19px]解决方案：[/size]使用涂魔师非接触测厚设备，在涂层烘干前立即测量涂层湿膜实时精确得出干膜厚度，及时调整涂装系统参数，大大缩短在客户现场涂装系统的调试时间。[size=19px]客户评价：[/size]“我们使用涂魔师来测量固化前的锌片涂层防腐蚀系统（达克罗涂层），节省我们大量的时间成本。该设备具有快速测量、测量精度高和重复性好等优点，成为高效调整工艺参数和监测工艺质量的关键工具。” 综上所述，涂魔师ATO非接触膜厚分析技术十分适合应用于测量阴极电泳漆膜厚度，为生产厂家提供可靠详细的膜厚测量数据，快速判断是原料还是喷涂设备出现问题，从而控制漆膜在较小允许容差范围内，提高涂装工艺稳定性，有效减少产品质量缺陷。