现代超声涂层厚度测量仪器操作简单，价格合理，性能可靠。
当涂覆在制造商指定的致密厚度范围内时，涂料被设计成能最好地发挥其预期功能。例如，用于木材的转换清漆比其他涂料更硬，不应使用超过5密耳的干厚度，以防止开裂或其他饰面故障。硝基漆通常应保持在3密耳以下。当应用漆底漆和裂纹涂层时，一致的密层厚度是至关重要的，以达到理想的裂纹整理效果。
在中密度纤维板(MDF)上，粉末涂层厚度通常在3到9密耳之间。通常，漆面覆盖越厚，漆面越耐用。工厂规格通常要求±1mil的公差。这种质量水平不能仅仅通过观察涂层来确定;相反，它必须用精密仪器测量。
精确测量表面厚度还有其他好处。当公司检查和验证来料的涂层质量时，他们避免了在返工产品上浪费金钱。通过检查喷涂操作人员的技术，他们可以确保涂层的使用符合制造商的建议。此外，应用正确的薄膜厚度可以确保高水平的整体效率。最后，定期测试可以减少客户因加工缺陷而退货的数量。
对于金属，通常为质量控制和检验目的而测量涂层厚度。当基本金属是碳钢时，采用磁法。涡流装置用于其他金属，如铜和铝。然而，由于这些仪器不能测量木材或塑料表面的厚度，已经使用了其他技术，包括:
- 光学剖面图(切割涂覆部分，显微镜观察切割)
- 高度测量(用千分尺测量前后)
- 重量测量(通过测量涂层的质量和面积来计算厚度)
- 将湿膜厚度计浸入未干油漆中，用固体体积百分比计算干膜厚度
- 替代(在木材或塑料部件旁边放置一个钢券，并同时进行涂层)
随着先进超声波仪器的出现，许多涂饰工已经改用使用这种精确测量技术的无损检测。
图1。PosiTector 200超声波涂层厚度计。
超声波的突破
质量专业人员已经熟悉超声波检测的各个方面，在超声波检测中使用高频声能进行检查和测量。超声波检测可以检测和评估金属缺陷，测量尺寸，确定材料特性和完成其他测量任务。壁厚测量可能是最常见和最简单的超声波检测。精密超声壁厚仪可以快速测量物体的厚度，而不需要访问两边。然而，对于涂层测量，这些仪器并不理想。他们没有足够的灵敏度来测量亚克力填料、工厂底漆、漆、紫外线(UV)饰面、粉末涂料和木材和塑料上使用的其他材料的厚度。
第一个专门设计用于涂层厚度测量的手持仪器出现在14年前的市场上。这些仪器的现代版本使用单元件换能器和先进的数值技术来过滤和增强数字化回声，使仪器更加精确和可靠(见图1)。
图2。超声波振动反射涂层界面。
一种声音测量技术
超声波涂层厚度测量的工作原理是使用探头(换能器)在应用于表面的耦合器的辅助下向涂层发送超声波振动。振动通过涂层传播，直到遇到一种机械性能不同的材料——通常是基材，但可能是不同的涂层层。振动，部分反射在这个接口，传播回换能器。同时，部分传递的振动继续传播到该界面之外，并在它遇到的任何材料界面上经历进一步的反射(见图2)。由于可能会出现大量的回声，超声波测量计的设计目的是选择最大或“最大”回声，从中计算厚度测量。在多层应用程序中测量单个层的仪器也倾向于最大的回声。用户只需输入要测量的层数，比如三层，仪器就会测量三个最响亮的回声。该测量仪忽略了来自涂层缺陷和基材层的较软回声。
图3。两个涂层/基材区域不均匀的例子。
测量精度
任何超声波测量的精度都直接对应于被测工件的声速。因为超声波仪器测量的是超声波脉冲的传输时间，所以它们必须根据特定材料的“声速”进行校准。从实用的角度来看，在木材或塑料工业中使用的涂层材料之间，声速值变化不大。因此，超声波涂层厚度计通常不需要调整工厂校准设置。
然而，影响超声波测量精度和重复性的一个因素是这些涂层与基体的界面。图3显示了两个涂层木材的例子。这些照片拍摄的分辨率比大多数现场破坏测试的分辨率都要高，清晰地显示了表面处理和木材之间的边界。表面可能看起来很光滑，但厚度可能不一致。木质基材通常呈颗粒状，表面粗糙度和底漆穿透程度不同。这种孔隙度和粗糙度可能会促进粘附，但它们增加了通过任何方法获得可重复厚度测量的难度。
超声波测量仪的设计目的是平均小的不规则，以产生有意义的结果。在特别粗糙的表面或基材上，单个读数似乎不可重复，比较一系列平均结果通常可以提供可接受的重复性(见图4)。
图4。有些仪器提供统计分析。在本例中，进行了10次测量。最后一次测量4.5 mils显示了所有10个读数的平均值、标准差和最大值/最小值。
确保正确的声音
超声波检测给木材工业带来了明显的好处。木质家具、地板和乐器制造商通常会使用几层漆或类似的饰面材料。有些工艺要求能够识别单个层或一系列层的厚度。例如，当涂层的厚度不合适时，用来美化和保护高质量吉他的涂层就会很容易减弱它的声音。过多的涂层会减弱吉他的声学共振;太少会产生相反的效果。乐器制造商现在使用超声波测量器来精确和无损地测量他们有价值的产品上的漆。由于使用了这项新技术，他们不仅减少了漆的使用量，而且能够在不过度中断生产过程的情况下进行有意义的测量。不需要报废产品来测量涂层厚度，整个表面的厚度可以很容易地测量，以确保涂层光滑、均匀。由于增加了控制涂层过程的能力，返工被最小化。
图5。有些仪器测量多层系统中的单个层。在这个例子中，第1层是4.1 mils厚，第2层是1.4 mils厚，第3层是1.8 mils厚，总厚度是7.3 mils。图形LCD显示三个“峰”代表三个材料界面。
测量在层
超声波涂层厚度仪在多层涂层应用中测量单个层的能力在塑料涂层中特别有用(见图5)。例如，汽车塑料的饰面涉及到应用多个涂层层，以获得完整的美观外观和保护性能。制造商和应用人员长期以来都认为没有简单可靠的方法来无损地测量塑料基材上的涂层。他们通常的解决方案是将金属(钢或铝)贴片放在零件旁边，然后用机械或电子(磁或涡流)测量贴片上的厚度。这种劳动密集型的解决方案是基于(通常是不准确的)假设，即放置在一般涂层区域的平面优惠券与有问题的塑料部件获得相同的油漆剖面。
超声波解决方案使用户能够测量实际零件的总涂层厚度，以及识别多个不同的层，从而确保更高的精度和更好的完成质量。
最后一个回音
超声波涂层厚度测量现在是木材和塑料工业中公认的可靠的测试方法。标准试验方法在ASTM D6132-04中描述，“使用超声计对应用有机涂层的干膜厚度进行无损测量的标准试验方法”(2004,ASTM)。为了验证计量器具的校准，环氧涂层厚度标准具有可追溯至国家标准组织的认证。现在可以对以前需要破坏性测试或实验室分析的材料进行快速、无损的厚度测量。这种新技术提高了整理室的一致性和吞吐量。潜在的成本削减包括:
- 通过控制涂层的厚度，减少过度涂层造成的浪费
- 通过对操作人员的直接反馈和改进的过程控制，减少返工和维修
- 通过进行破坏性涂层厚度测量，消除了破坏或修复物体的需要
有关超声波涂层厚度测量的更多信息，请访问www.defelsko.com．
*油漆应用过程，如湿对湿可能没有提供足够的层之间的边界界面，以使超声波计捕捉反射信号。此外，为了识别单个层的厚度，应用于25微米(1 mil)以上的涂层可以提供最佳的测量结果。
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