長(zhǎng)期以來(lái)，人們都認(rèn)為采用非接觸式和無(wú)損測(cè)量涂層厚度是理想化。但來(lái)自瑞士的兩位研究人員研發(fā)了一種測(cè)量系統(tǒng)，在測(cè)量薄鋅片涂層厚度時(shí)，憑借其高測(cè)量精度證明這技術(shù)是可實(shí)現(xiàn)的。

通過(guò)連續(xù)監(jiān)控涂層工藝，不僅可以優(yōu)化涂層品質(zhì)，而且可以節(jié)省材料，從而大大降低生產(chǎn)成本。

因此，在噴涂工藝中測(cè)量濕漆涂層厚度是許多用戶的愿望。然而，傳統(tǒng)方法只有在工藝結(jié)束和參數(shù)不可再修正時(shí)才會(huì)完成測(cè)量。所以，磁感應(yīng)或渦流涂層厚度測(cè)量方法僅在干燥或烘干后的涂層上進(jìn)行。即使是砂光圖案也只能通過(guò)干漆膜產(chǎn)生-以及必須是非常好的切割工藝。

在蘇黎世應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(ZHAW)，研究人員Andor Bariska和Nils Reinke與各種工業(yè)合作伙伴共同開發(fā)了新型熱膜測(cè)試程序，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了“CoatMaster”在線非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)厚系統(tǒng)并將其投入到成熟的生產(chǎn)中。

該裝置利用涂層的熱性能來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)損和非接觸式測(cè)量其性能。為此，首先用計(jì)算機(jī)控制閃光燈對(duì)濕膜部件進(jìn)行短暫加熱。高速紅外傳感器記錄從5到50厘米距離的熱輻射。然后表面溫度根據(jù)涂層厚度和熱性質(zhì)以特征動(dòng)態(tài)從而衰減。借助專門開發(fā)的算法評(píng)估表面上的動(dòng)態(tài)溫度分布，以定量和可重復(fù)地確定涂層厚度和其他性質(zhì)。

測(cè)量濕膜以及移動(dòng)部件的涂層厚度的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的：可以實(shí)時(shí)檢查工藝中或部件上涂層的厚度分布。因此，如果涂層厚度波動(dòng)太大或超過(guò)預(yù)設(shè)的上限，則可以快速反映工藝偏差。CoatMaster在線非接觸是實(shí)時(shí)測(cè)厚系統(tǒng)可以直接集成到生產(chǎn)線中。引入新系統(tǒng)也能若測(cè)量結(jié)果不符合規(guī)范，可以立即進(jìn)行干預(yù)并重新調(diào)整工藝參數(shù)。

此外，該測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)是具有非常高的測(cè)量精度;可重復(fù)性也高于其他已有的測(cè)量方法，并且精確校準(zhǔn)時(shí)受粗糙度或不平表面的影響很小。即使在具有復(fù)雜幾何形狀和內(nèi)表面的部件上，也可以可靠精確地測(cè)量涂層厚度。

帶鋅片系統(tǒng)的測(cè)試系列

位于德國(guó)Herdecke的Dorken MKS- Systeme GmbH公司為了縮小涂層厚度波動(dòng)和過(guò)度噴涂造成的材料損失，決定聯(lián)系了銷售Coatmaster測(cè)量系統(tǒng)的德國(guó) WinTerthur Instruments AG公司，并且計(jì)劃進(jìn)行廣泛的測(cè)試系列，包括基礎(chǔ)涂層"Delta-Tone 9000" 和"Delta-Protekt KL 101" ，以及表層涂層 "Delta-Seal" (銀色和黑色)。為了比較兩種測(cè)量方法，采用已有的磁感應(yīng)法，在濕態(tài)和鍍膜主態(tài)以及烘干情況下進(jìn)行涂層厚度的測(cè)量。對(duì)于每個(gè)測(cè)量位置，使用重復(fù)五次測(cè)量方法，兩個(gè)重復(fù)測(cè)量變量。方法的一致性是用平均值的差值來(lái)計(jì)算;為了估計(jì)它們的準(zhǔn)確性，使用了重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

CoatMaster的高測(cè)量精度使該設(shè)備特別適用于測(cè)量非常薄的涂層，如鋅片系統(tǒng)

結(jié)果表明，Coatmaster的測(cè)量數(shù)據(jù)與烘干狀態(tài)下磁感應(yīng)基準(zhǔn)測(cè)量值一致。由于新方法只用一次測(cè)量就獲得了很高的精度，因此幾乎不需要測(cè)量。然而，為了獲得能與磁感層厚度測(cè)量相比較的結(jié)果，根據(jù)表面條件，需要達(dá)到170個(gè)測(cè)量值的平均值。

D?rkenMKS-Systeme團(tuán)隊(duì)也對(duì)其高測(cè)量精度表示認(rèn)同。使用傳統(tǒng)測(cè)量方法， + / -1至2μm的偏差是正常的-這看起來(lái)不太多。然而，鋅薄片系統(tǒng)的平均總厚度為8至12微米，這種偏差可能是10%或更高。通過(guò)降低該值，特別是在扁平大型零件的情況下可以節(jié)省巨大的生產(chǎn)成本。此外，在傳統(tǒng)方法的應(yīng)用中，在表面上僅檢測(cè)到單個(gè)測(cè)量點(diǎn)，僅基于總層厚度分布的經(jīng)驗(yàn)值可以忽略，并且基板的粗糙度另外增加波動(dòng)。

對(duì)于CoatMaster，取決于基板的粗糙度的偏差經(jīng)驗(yàn)值在0.1和0.5μm之間。因此，對(duì)于薄膜領(lǐng)域的系統(tǒng)，當(dāng)涉及應(yīng)用方法的精確控制和涂層工藝的優(yōu)化時(shí)，該方法的使用在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上特別有用。

在實(shí)際應(yīng)用中作用顯著

作為大型生產(chǎn)線的一部分，該測(cè)量技術(shù)顯著提高了經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的可靠性。最重要的是，客戶對(duì)能直接應(yīng)用到工藝中以及質(zhì)量和利潤(rùn)得到控制提升是非常感興趣的。與此同時(shí)，尤其對(duì)于大的、平的部件，該系統(tǒng)的重要性更加突出，但也有一些元件的幾何形狀不規(guī)則，所以要求均勻涂層是很難實(shí)現(xiàn)的。DIN a3尺寸的設(shè)備外殼集成到工藝鏈中也得到了實(shí)現(xiàn)。

最近Winterthur Instruments公司將其原來(lái)的激光定位系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED技術(shù)，使 CoatMaster更加人性化。涂層工藝的監(jiān)控可以通過(guò)WLAN從整個(gè)工廠內(nèi)部完成，而不再需要通過(guò)一直安裝的監(jiān)視器進(jìn)行，這為用戶提供了高度的靈活性。