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

通過連續(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)不可再修正時才會完成測量。所以，磁感應(yīng)或渦流涂層厚度測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)了新型熱膜測試程序，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了“CoatMaster”在線非接觸式實時測厚系統(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實現(xiàn)無損和非接觸式測量其性能。為此，首先用計算機(jī)控制閃光燈對濕膜部件進(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)以特征動態(tài)從而衰減。借助專門開發(fā)的算法評估表面上的動態(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)。

測量濕膜以及移動部件的涂層厚度的優(yōu)點是很明顯的：可以實時檢查工藝中或部件上涂層的厚度分布。因此，如果涂層厚度波動太大或超過預(yù)設(shè)的上限，則可以快速反映工藝偏差。CoatMaster在線非接觸是實時測厚系統(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，該測量系統(tǒng)的特點是具有非常高的測量精度;可重復(fù)性也高于其他已有的測量方法，并且精確校準(zhǔn)時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量涂層厚度。

帶鋅片系統(tǒng)的測試系列

位于德國Herdecke的Dorken MKS- Systeme GmbH公司為了縮小涂層厚度波動和過度噴涂造成的材料損失，決定聯(lián)系了銷售Coatmaster測量系統(tǒng)的德國 WinTerthur Instruments AG公司，并且計劃進(jìn)行廣泛的測試系列，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)行涂層厚度的測量。對于每個測量位置，使用重復(fù)五次測量方法，兩個重復(fù)測量變量。方法的一致性是用平均值的差值來計算;為了估計它們的準(zhǔn)確性，使用了重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

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

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

D?rkenMKS-Systeme團(tuán)隊也對其高測量精度表示認(rèn)同。使用傳統(tǒng)測量方法， + / -1至2μm的偏差是正常的-這看起來不太多。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，在表面上僅檢測到單個測量點，僅基于總層厚度分布的經(jīng)驗值可以忽略，并且基板的粗糙度另外增加波動。

對于CoatMaster，取決于基板的粗糙度的偏差經(jīng)驗值在0.1和0.5μm之間。因此，對于薄膜領(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，該方法的使用在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上特別有用。

在實際應(yīng)用中作用顯著

作為大型生產(chǎn)線的一部分，該測量技術(shù)顯著提高了經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的可靠性。最重要的是，客戶對能直接應(yīng)用到工藝中以及質(zhì)量和利潤得到控制提升是非常感興趣的。與此同時，尤其對于大的、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現(xiàn)。

最近Winterthur Instruments公司將其原來的激光定位系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為LED技術(shù)，使 CoatMaster更加人性化。涂層工藝的監(jiān)控可以通過WLAN從整個工廠內(nèi)部完成，而不再需要通過一直安裝的監(jiān)視器進(jìn)行，這為用戶提供了高度的靈活性。