相位敏感涡流法

利用涡流可靠地测量金属涂层。

相敏涡流法是对用于涂层厚度测量的幅敏涡流法的一种改进。相敏涡流法可用于测试任何符合 ISO 21968 标准的基底上的导电涂层,如印刷电路板上的铜或钢或绝缘材料上的镍。相敏涡流法对许多外部影响并不十分敏感。例如,测试部件的曲率或表面粗糙度几乎不会影响测量,这是与磁感应法或幅值敏感法相比的一大优势。因此,相位敏感探头非常适合在电镀过程中测试小零件的锌厚度,无需额外校准。

这就是相敏涡流法的工作原理。


相敏涡流探头由一个铁氧体磁芯和两个线圈组成。电流在励磁线圈中产生高频磁场(kHz-MHz 范围),从而在样品中产生涡流。

通过第二个线圈(测量线圈)测量探头的交流电阻(阻抗)。该探头阻抗受样品中的涡流影响,与激励电流(探头不含样品)相比偏离相位(相位角 φ)。

相位角 φ 取决于层厚度和材料的导电率。如果导电率已知,则相位角将在仪器中与存储的特性曲线进行比较,并转换为涂层厚度值。

升空效应期间会发生什么?

对于涂层厚度测量,相敏涡流法具有很大的优势。如上所述,实际测量信号直接在涂层中产生。这使该方法与磁感应法和幅值敏感法大为不同,后者测量的是基体材料对信号的衰减。

因此,探头不必直接放在金属层上,也可以测量涂层下面的金属层,如双面测量。

这个过程在哪里使用?

  • 测量电镀表面和印刷电路板的涂层厚度,例如
    • 铁上的镍
    • 铁上的锌或铜
    • 黄铜或青铜上的铜
    • 铁上的热喷涂铝涂层 (TSA)
    • 印刷电路板上的铜
    • 印刷电路板孔中的铜

哪些因素会影响测量结果?

所有电磁测量方法都是比较法。这意味着测量信号要与设备中存储的特性曲线进行比较。为确保结果正确,必须根据当前条件调整特性曲线。这可以通过校准用于涂层厚度测量的测量设备来实现。

  • 正确校准带来不同

      使用相敏涡流法测量涂层厚度的主要影响因素是材料的导电性和渗透性。测试部件的厚度也至关重要。此外,操作员应始终确保所有测量的探头位置正确。

  • 导电性

      涂层和基体材料的导电性决定了感应涡流的密度,因此直接影响涂层厚度的测量。因此,必须使用正确的基材和涂层组合来校准仪器,即使用稍后要进行实际测量的材料。

  • 试件厚度

      对于金属样品,涡流不仅会在涂层材料中产生,也会在基体材料中产生。如果基体材料非常薄(如平板金属),则必须注意确保测量频率和与材料相关的最小厚度。

  • 操作测量设备

      最后但并非最不重要的一点是,涂层测厚仪的操作方法在确定涂层厚度方面也起着重要作用。一定要确保探头水平放置在涂层表面上方,并且不施加压力。探头杆越小,倾斜的影响就越小。如果探针杆较大或较平,则影响相应较大。为了获得更高的精度,还可以使用三脚架将探头自动降低到测试工件上。此外,我们还为各种探头提供放置辅助工具,例如用于弯曲表面的棱镜。

      原理校准总是在测量表面上的未涂层工件上进行,随后再在该表面上测量涂层厚度。

重要
为避免测量结果出错,还必须考虑以下影响因素:

  • 特别软涂层(如磷酸盐涂层)的压痕误差。
  • 探针杆磨损导致散射增加。建议定期检查。

这里采用的是哪种标准?

符合 ISO 21968 标准的相敏涡流法