一、概述

 

膜厚度測量應(yīng)該是所有粉末涂布人員（圖1）的常規(guī)工作。定期測量有助于控制材料成本，管理涂布的效率，并保持表面質(zhì)量。粉末涂料制造商建議可使涂層達(dá)到最佳性能特點(diǎn)的目標(biāo)薄膜厚度范圍并且這些參數(shù)滿足客戶期望。

 

粉末膜厚固化前和固化后的膜厚可以利用幾種不同的儀器進(jìn)行測量。例如見圖2.每個粉末涂覆操作應(yīng)該知道什么設(shè)備是可用的，以及如何使用它。

 

二、測量膜厚的必要性

 

薄膜厚度可以說是在保護(hù)涂層的應(yīng)用和檢查過程中的一個最重要的測量。粉末涂層專用于由制造商指定的厚度范圍進(jìn)行涂覆實(shí)現(xiàn)其預(yù)期的功能。許多成品涂層的物體和外觀性能會直接受到干膜厚度（DFT）的影響。DFT會影響涂層的顏色、光澤、表面輪廓、附著力、柔韌性、耐沖擊性和硬度。如果膜厚不在容差范圍內(nèi)，涂布后的組裝件的安裝也會受其影響。

 

精確測量涂層厚度也有其他的好處。是否能滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、產(chǎn)品質(zhì)量或客戶的要求進(jìn)行過程控制，企業(yè)需要確認(rèn)涂層質(zhì)量避免為返工產(chǎn)品花冤枉錢。通過檢查他們的應(yīng)用設(shè)備，他們保證應(yīng)用的涂層符合制造商的建議。

 

施涂者必須均勻地涂覆粉末涂料，并且要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格表的要求。施涂過大的DFT不僅浪費(fèi)，而且會有不完全固化的可能的風(fēng)險，并且會大大減少涂層系統(tǒng)的整體性能。高膜構(gòu)造通常會導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度低。涂層容易從基材上剝離或破裂。定期檢測可以減少內(nèi)部返工和因加工缺陷而客戶退貨的數(shù)量。

 

三、符合標(biāo)準(zhǔn)

 

粉末涂層厚度的測量要根據(jù)測試是在粉末固化之前或之后來使用不同的測量方法。美國社會測試和材料協(xié)會（ASTM）具有一系列的描述這些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

 

D 4138測試方法描述了用切片儀器測試堅(jiān)固底材的破壞性測量方法。

 

D 7091操作規(guī)程描述了用磁性測厚儀和

 

渦流測厚儀測量金屬底材的非破壞性測量方法。D6132測試方法描述了用超聲波測厚儀

 

測量非金屬底材的非破壞性測量方法。

 

D 7378標(biāo)準(zhǔn)描述了三種測量制備的預(yù)固化粉末涂層的厚度的方法來預(yù)估固化后的厚度。

 

四、膜厚度測量的概要

 

膜厚測量可以在固化和交聯(lián)之前或之后進(jìn)行�；�底的類��、涂層的厚度范圍、涂層的大小和形狀及作業(yè)的經(jīng)濟(jì)能力決定使用的測量方法。

 

在未固化的粉末涂料，高度的測量可以用粉梳子和使用專用的粉末探頭的電子測量儀進(jìn)行測量。由于在固化過程粉末涂層的厚度會減少，所以要確定減少的因素來預(yù)測固化后的DFT。另外，超聲波儀器測量未固化的粉末不用接觸表面并且能自動預(yù)測粉末的固化厚度。

 

固化后，各種手持設(shè)備可在涂層部分上進(jìn)行直接DFT測量。這些非破壞性的測厚儀器要根據(jù)底材的類型來選擇是磁感應(yīng)、還是電渦流或者是超聲波原理。不太常見的方法包括微米測量，破壞性干膜方法如橫切片，和重量（質(zhì)量）的測量。

 

1、標(biāo)準(zhǔn)測量單位

 

在美國粉厚度測量中使用的正常標(biāo)準(zhǔn)單位是密耳;1.0密耳等于千分之一英寸（1/1000英寸）。如果制造商的指定厚度為2.0到5.0密耳，該粉末的最終固化厚度應(yīng)為0.002英寸和0.005英寸之間。測量的公制單位被稱為微米（微米）;25.4微米等于1.0密耳。

 

涂布器必須要均勻地施涂粉末涂料，并且要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格表。這提供了特定粉末規(guī)范的最大利益。大多數(shù)厚度檢測規(guī)范適用于粉末的固化厚度，所以我們看到不同厚度的測量技術(shù)開始出現(xiàn)。

 

2、固化膜厚度測量

 

千分尺是用于檢測DFT的原始儀器之一，并且仍然在今天被應(yīng)用。它具有測量任何涂層/底材組合的優(yōu)點(diǎn)，但是存在要求同時測量裸露基材厚度的缺點(diǎn)。必須進(jìn)行兩次測量：一次包含涂層，而另一次沒有。兩個讀數(shù)，高度變化之間的差，是涂層厚度。

 

有兩種破壞性的技術(shù)也可使用。一個是通過顯微鏡觀察切割切斷的截面中的包覆部分并測量膜厚度。另一種是通過固化的涂層使用縮放顯微鏡查看一個幾何切口。當(dāng)不能使用廉價的，無損的方法，或者當(dāng)非破壞性結(jié)果需要確認(rèn)時需要使用這方法。

 

最普遍的測量固化粉末厚度的方法就是使用電子DFT測量儀。它們是手持式、易于操作，并且成本相對較低。它們根據(jù)材料的類型選擇磁感應(yīng)、電渦流或超聲波原理。

 

當(dāng)零件是由鋼制成的可使用機(jī)械計(jì)。其采用永久磁鐵和一個校準(zhǔn)彈簧。該裝置測量將磁鐵從涂覆鋼表面拉出所需的力。磁拉斷計(jì)是堅(jiān)固耐用，操作簡單，價格低廉，攜帶方便，并且通常不需要任何校準(zhǔn)調(diào)整。它們在一些只需幾個讀數(shù)的生產(chǎn)場合是比較合適且經(jīng)濟(jì)的替代方法。

 

由于具有簡單性、多功能性、準(zhǔn)確性和具有保持記錄功能的原因，電子DFT測量儀器對于大型和小型粉末操作都是非常熱門的選擇。他們使用磁感應(yīng)原理測量鋼底材，使用電渦流原理測量其他金屬底材。有時會集兩種原理于一臺儀器中。測試的結(jié)果直接顯示在易于讀取的液晶顯示屏（LCD）上。多種探頭可選擇用于測量不規(guī)則形狀或精確測量非常薄或非常厚的涂層系統(tǒng)。

 

非金屬底材測量如涂覆的塑料或木材要求使用超聲波脈沖技術(shù)。這為之前行業(yè)無法以合理價格進(jìn)行非破壞性質(zhì)量控制提供一個可能。這種測量技術(shù)的一個好處是在一個多層涂層系統(tǒng)測量所述各個層的可能性。

 

3、預(yù)固化膜厚度測量。

 

到目前為止討論的測量方法已經(jīng)使用在部分固化后的粉末厚度。它也可以，甚至在某些情況下更可取的，在制備后立即測量涂層以預(yù)測固化后的粉末涂層的厚度。

 

如果涂層被不正當(dāng)?shù)厥┩亢�，校正已�?jīng)干燥或化學(xué)固化需要昂貴的額外的勞動時間，可能會導(dǎo)致膜的污染，并可能引入粘合性和涂層系統(tǒng)的完整性的問題。制備過程中測量膜厚度可確定涂布器是否需要立即校正或調(diào)節(jié)。

 

4、干粉末的測量。

 

雖然大多數(shù)粉末涂料規(guī)格規(guī)定了固化的目標(biāo)厚度，這可以在最終固化和交聯(lián)之前確定施涂的粉末是否符合厚度規(guī)格。

 

有很好的理由需要一個準(zhǔn)確的固化DFT預(yù)測值，尤其是在移動線。取決于烘箱的長度，被固化的部分?jǐn)?shù)量，以及固化過程所需的時間和固化后手動測量DFT值的時間，在操作者為做一些必要的修改而在應(yīng)用過程中進(jìn)行干預(yù)之前有一個相當(dāng)充分的延遲時間。

 

如果發(fā)現(xiàn)涂層缺陷，相當(dāng)大的涂覆部分不得不在一個修配環(huán)中重新加工，或者如果重新加工的成本太高，它們甚至可能不得不廢棄。對于某些操作，對于滿足現(xiàn)代加工程序的要求這些缺點(diǎn)是無法接受的。

 

在預(yù)固化、預(yù)凝膠狀態(tài)時測量粉末確保正確的固化膜厚度。這樣能夠在固化前對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和微調(diào)。反過來，這將減少廢料的數(shù)量和過度噴霧情況。準(zhǔn)確的預(yù)測能夠避免剝離和再涂層，不然可能會導(dǎo)致附著力和涂層完整性問題。

 

ASTM D 7378標(biāo)準(zhǔn)描述了測量涂覆粉末涂層的三個程序：

 

A.硬金屬缺口（梳）計(jì)

 

B.帶專用粉末探頭的電子涂層測量儀器

 

C.非接觸式超聲波儀器

 

金屬缺口計(jì)。這儀器通過手拖過涂覆的粉末手動地測量厚度。與濕膜測厚儀的工作原理類似，儀器確定的粉末高度值是在做有一個記號的、并且有粉末粘附在上面的最高編號的齒和沒有留記號的、沒有粉末粘附在上面的第二高的齒之間的高度。這些簡單的工具便宜，但只能精確到幾密爾。測量能夠在一個合適的剛性底材進(jìn)行，但記號將會在當(dāng)粉末在固化過程中流動時沒有被覆蓋的粉末中標(biāo)記。

 

電子測量儀。使用專用的粉末探頭儀器能夠測量涂覆的粉末厚度。內(nèi)置在探頭的微針穿透粉末涂層到底材上。然后將探頭手動壓在粉末層的表面實(shí)現(xiàn)厚度測量。這種方法僅適用于平坦的金屬底材并且可能會在最終產(chǎn)品留下痕跡。

 

上述兩種方法僅用于未固化的粉末涂層的高度測量。但如前所述，大部分厚度說明經(jīng)常是指已固化的粉末厚度。由于粉末涂料通常在固化過程中在厚度減少高達(dá)50％，這兩個步驟需要為每個特定的涂層粉末建立縮減因子來預(yù)測的固化膜厚度。減少因子的確定是通過在已經(jīng)測量的未固化粉末高度的同一位置測量固化粉末涂層的厚度，然后測量前后兩者相減獲得。

 

非接觸式超聲波儀表。ASTM D 7378的方法C描述了一種相對新型的儀器，這種儀器已迅速成為干粉厚度測量一個流行的解決方案。它是一個超聲波儀器能夠非破壞性在未固化的粉末上測量來預(yù)測最終的DFT值，并且不會留下任何影響成品的痕跡。

 

這些儀器是手持式和電池供電的，對于大多數(shù)粉末是開箱即可用。他們的操作簡單和電子設(shè)計(jì)的特點(diǎn)使得其能夠被線路操作者快速且有效地使用。

 

非接觸是涂層厚度測量儀具有無損的決定性優(yōu)勢。這意味著，測量之后，測量的組件可以重新引入到正在進(jìn)行的進(jìn)程中。

 

五、膜厚度測量的精確度

 

這些儀器都是操作簡單的，一個謹(jǐn)慎的用戶應(yīng)該定期驗(yàn)證他們的操作，尤其是當(dāng)符合國際ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序。這三個步驟確保最佳的精度值。

 

1、校準(zhǔn)

 

涂層測厚儀的校準(zhǔn)通常是有設(shè)備制造商在受控環(huán)境中進(jìn)行的一個文件化過程。校準(zhǔn)證書顯示可朔源到一個國家計(jì)量機(jī)構(gòu)就可被發(fā)布。重新校準(zhǔn)沒有標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔，也不是一個絕對的要求，但可以在經(jīng)驗(yàn)和工作環(huán)境的基礎(chǔ)上建立一個標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔。為期1年的校準(zhǔn)間隔是許多儀器制造商提出了一個典型的頻率。

 

2、驗(yàn)證

 

這是一個用戶與已知的參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的精確檢查。這個快速的檢查能夠確保儀器正常測量和用戶正確操作它。對于許多測量儀，精度可以通過測量帶有可追溯到國家計(jì)量機(jī)構(gòu)的分配值的塑料墊片或環(huán)氧樹脂涂層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。

 

3、調(diào)整

 

調(diào)整，或校準(zhǔn)調(diào)整，是校對測量儀的厚度讀數(shù)以匹配已知的參考樣品，為提高測量儀在其測量范圍的特定部分內(nèi)的一個特定的涂層的精確度的行為。此操作在粉末涂料工業(yè)很少需要的，因?yàn)樵诜勰┩繉硬牧现械穆晫W(xué)特性變化不大。

 

六、涂層質(zhì)量控制

 

在當(dāng)今競爭激烈的環(huán)境中，客戶往往會選擇具有堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量控制系統(tǒng)的加工公司。通過在一個有記錄和分析DFT結(jié)果的簡單系統(tǒng)投資，粉末涂布者可以研究趨勢，減少成本，并提供客戶體現(xiàn)他們能夠滿足要求的參數(shù)的實(shí)力資料來留住客戶。

 

一個質(zhì)量保證（QA）程序是指開發(fā)一個簡單的程序，要求在每一部分的相同位置進(jìn)行一定數(shù)量的厚度測量。通過記錄所有的數(shù)值，然后定期進(jìn)行變化分析，并且采取必要的糾正措施。

 

通過筆和紙手動收集數(shù)據(jù)不僅耗時且容易出錯，而且會對涂料項(xiàng)目增加顯著成本。具有測量結(jié)果存儲功能的測厚儀消除了這種風(fēng)險。自動化采集讀數(shù)的功能是保持成本在控制范圍，減少人為錯誤的最好方法。在數(shù)字格式，數(shù)據(jù)可容易地存儲，報告，和輸出。