车漆厚度检测

第五节 车漆厚度仪器检测

一、车漆的作用

各种车辆车体表面的漆膜通常对被涂装基体具有装饰性和防护性双重作用，漆膜厚度是一项最重要的控制指标，其意义在于：

 (1)防止因膜厚不适当导致的漆膜缺陷。比如现场涂装中漆膜的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关。

 (2)帮助外观指标的调整。常见的漆膜外观指标如光泽、色差、桔皮等都需要以膜厚控制作为基础。上诉指标都明显受到膜厚，特别是面漆膜厚的影响，因此，在涂装质量控制中，把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。

(3)成本的控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外，涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚测量并对其进行控制不仅有助于涂装质量的稳定，还有利于涂料的节约。统计显示在汽车涂装过程中，采用同样的设备喷涂时，是否对膜厚进行精确的测量和控制其所消耗的涂料相差25%以上。

二、车漆膜厚度仪器测量方法

1、概述

目前汽车漆膜厚度测量的方法各异，仪器多样，应用时需根据被涂装基体的材质(磁性、非磁性)、表面形态(平整、粗糙、平面、曲面)和漆膜性质 (导电、非导电)及测定环境(实验室、涂装现场)等不同条件合理选择，以提高测试精度，确保涂装质量。漆膜厚度的无损检测，迄今已采用了磁性法、 涡流法、X射线荧光分析法等多种检测方法。但就上述各种方法应用的广度和深度说来，则以磁性法和涡流法的应用最为普遍，且技术进展迅速。但目前各种汽车漆膜测厚仪除了X射线光谱法都存在受被测基体材料性质限制的缺陷。

汽车漆膜测厚仪只是漆膜测厚仪中的一种，其特殊性在于需根据被测体的材质厚度不同而特殊考虑和设计，因此要了解汽车漆膜厚度仪的研究现状，首先得对各种漆膜测厚仪进行了解。目前在金属基体漆膜厚度测量方面，应用方法很多，如: 湿膜厚度测量法、磁性法、磁阻法、同位素 X 射线荧光分析法、横断面厚度显微镜测量方法、涡流法。下面将逐一介绍各种检测手段以及其用于汽车漆膜厚度检测时的优缺点。

2、湿膜厚度测量法

用来测量湿膜厚度的仪器主要有两种形式，分别是圆盘形和锯齿形，如图 1-1 所示为圆盘型湿膜测厚仪，如图 1-2 所示为锯齿形湿膜测厚仪。

    图 1-1 圆盘形湿膜测厚仪      图 1-2 锯齿形湿膜测厚仪

湿膜厚度测量法精确度高，按其量程分可以有十几种型号，从 0-25µm到0-3000µm不等，可以用来测量平直表面和弯曲表面上漆膜的湿膜厚度，测量精度±5%。但可以看得出此类检测方法是以破坏漆膜为检测前提的，因此它可以使用于价格低廉设备的漆膜检测，而且这种检测方法只适合局部采样测量，不适用于大面积漆膜厚度的测量。

 3、磁性测厚法

磁性测厚仪用于测定黑色金属表面上非导磁性漆膜的厚度。绝大部分钢铁表面的漆膜都用这种方法来测定其厚度，拉开法磁性测厚仪是对该仪器的另一种形象的称谓。拉开法磁性测厚仪是由一块永磁铁、校准弹簧和刻度盘组成。使用时利用磁铁被拉开时的吸力的大小来测定漆膜的厚度。漆膜表面的不平整度、曲率大小、工件的厚度、和被测基体材料中的金属元素含量都会对其测量结果产生影响。而且该类型仪器只适用于一天内检测次数不多的场合。其优点是结构简单、价格低廉、便于携带、通常不需要校正。

4、磁阻法电磁感应测厚法

磁性物体在靠近钢铁表面时会发生磁通量的变化，磁通量的大小与漆膜厚度直接有关，磁阻法电磁感应测厚仪就是根据磁通量的变化来测定漆膜厚度的。磁感应测厚仪中带有一个永磁铁，永磁铁周围存在一个固定磁场，根据测厚仪中的霍尔效应发生器或磁控电阻器检测铁磁通量的变化来测定漆膜的厚度。电磁测厚仪主要有一体式和分离式两大类。磁阻法测厚仪携带和使用方便，大面积的漆膜和容易接近的铁基漆膜常使用这种方法，使用者可以在手臂能触及的范围内用单手测量漆膜的厚度，漆膜厚度可以方便的在液晶屏上显示。而且其测量误差仅为±1%。使用分离式测厚仪时其柔性探头可以到达难以测量的地方，探头种类和样式多，可以满足不同场合使用的要求。其缺点在于受被测体材料限制，只适用于导磁性材料漆膜的测厚，而且不同导磁材料含有合金成分的不同也会限制其使用范围。

 5、同位素X射线荧光测厚法

 X射线荧光就是被分析样品在X射线照射下发出的X射线，它包含了被分析样品化学组成的信息，通过对X射线荧光的分析确定被测样品中各组分含量的仪器就是X射线荧光分析仪。由于每种元素的原子能级都是特定的，它被激发后跃迁时释放出的X射线的能量也是特定的，称之为特征X射线。通过测定特征X射线的能量，便可以确定相应元素的存在，而特征X射线的强弱则代表该元素的含量。

该测试仪由探测器和主机系统两部分组成。从 X荧光分析测量原理可以看出镀层被激发区的特征 X 射线的强度与镀层和漆膜元素含量多少成正比。在一定被激发区的测量区域内，漆膜元素百分比含量是固定的，因而所测得的X 荧光强度与该测量范围漆膜的厚度成一定正比例关系。在一定的厚度范围内，镀层和漆膜的厚度与激发区的特征X射线的强度成正比例关系，因此只要测量该范围内的X荧光强度值，即可算出漆膜的厚度。X射线荧光测试仪具有自动稳谱功能，无需经常性较正；在镀锌层厚度测量中完全实现了自动化，可广泛用于工业在线生产控制。实际应用效果表明该分析仪在对工业镀层和汽车漆膜厚度进行在线测量时其测量精度可达2%~4%，是一种具有快速、简便、无损等优点的新型分析方法。但是该仪器结构复杂、体积较大给其使用带来了极大的不便，而且造价昂贵。

6、横断面厚度显微镜测量方法

横截面测量法是一种将漆膜切开后在截面上用显微镜测量其厚度的方法。常用的截面漆膜厚度测量是这样进行的：先在漆膜上开出一条一定形状的切口，然后用显微镜观察切口的截面，显微镜中的刻度与切口垂直。使用横截面测量方法时要用专用的割刀在图层上割出一条 V 型槽，V 型槽的底部要切入基材。市场上供应的横截面法测厚仪大多是成套的，包括割刀和带照明和刻度的显微镜。可以看出横截面测量法涉及仪器众多，给使用带来了很大不便，而且测量时还需破坏被测基体，而且测量时仅适合局部采样。虽然精度很高而且目前也有应用于汽车漆膜厚度检测中，但是他的缺点众多，并逐渐退出汽车工业中漆膜测后领域。

7、涡流法漆膜测厚仪

涡流漆膜测厚仪的基本工作原理是，当探头与被测漆膜接触时，探头装置所产生的高频电磁场，使置于测头下的金属导体产生涡流，其振幅和相位是导体与探头之间非导电覆盖层厚度的函数。即该涡流产生的交变电磁场会改变探头参数，而探头参数变量的大小则取决于漆膜的厚度。通过测量探头参数变量的大小，并将这一电信号转换处理，即可得到被测漆膜的厚度值。现在国内外具代表性典型仪器的主要参数和功能特征及应用性能分叙如下：

 20 世纪90年代初期，中外合资上海华阳检测仪器有限公司率先推出的 HCC-25 型电涡流测厚仪，是一种小型、便携、适用于涂装现场的测试的智能仪器，其测量范围为 0～1200µm；测量精度为±3 %H+1µm [注:H 为标称值]。它采用了耐磨导套式探头和单片机技术，具有以 4 位LCD显示 测量的平均值、最大值、最小值、标准偏差和测量次数 5 项数据统计功能,属国产涡流测厚仪的升级换代产品。

20 世纪 90 年代末沈阳市天星测控技术研究所开发面市的 ED300型涡流测厚仪，除可自动校正、自动纠错和自动统计显示5项测量数据外，还备有电源欠压提示、自动关机和蜂鸣报告故障功能。其测量范围为0～50m和0～100m任选；测量精度为±3%±0.5m。应用实践表明，该仪器性能稳定可靠，操作方便，测量重现性好。