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利用磁性法测量镀层厚度

霍尔效应(磁性法)及主要影响因素

当涂层和基体材料具有不同磁性时,可利用磁法原理测量。它主要用于测量非磁性金属或塑料底材上的磁性镀层,如镀镍层。但它也可以用于测试钢铁上的非磁性涂层,特别是对于较厚的镀层,如铬和锌,磁性法比磁感应法更适合。

利用霍尔传感器测量厚度

磁性测量法是基于一种以埃德温·霍尔命名的效应原理。当载流导体放置在恒定磁场内时,就会发生这种效应。 

当电子穿过导体时,它们也穿过静态磁场。因此,它们受到洛伦兹力的影响,该力将电子以垂直于磁场的运动推到导体的边缘,产生电荷分离。与电容器类似,这会产生一个电压,即霍尔电压。

如何使用它来测量镀层厚度呢?

磁性材料,如镀镍层,增强了静磁场也增加了霍尔电压。仪器会记录该电压,并利用探头的特征曲线之一,即测量信号和镀层厚度之间对应关系的函数,将其转换成一个厚度值。 

测量过程中需要注意的事项

所有的电磁测量法都是通过比较的方法。也就是将测量信号与存储在设备中的特征曲线进行比较。为了得到正确的结果,特征曲线必须与当前条件相匹配,可通过校准来实现。 

正确的校准才是关键!

以下因素会对测量结果有较大影响:基材的磁性大小、样品的形状和表面的粗糙度。此外,操作人员也会影响测量结果。 

材料磁性的影响

磁性表示材料对磁场的适应程度。铁或镍等物质具有高磁性。它们会被磁化并加强磁场。

由于金属及其合金的磁性不同,仪器必须对不同的材料重新校准。 

曲面的影响

实际上,大多数测量误差是由于样品的形状造成的。对于曲面,通过空间的磁场比例是不同的。例如,在平板上校准仪器,在凹面上测量会导致测量结果偏低,而在凸面上测量会导致测量结果偏高。 这种方式造成的误差可能是实际值的数倍! 

小样品或薄样品的影响

如果样品很小或很薄,也会产生类似的效果。 在这种情况下,磁场同样会延伸到样品之外的空间区域,从而影响测量结果。 为避免这些误差,应始终在无涂层的实际工件基材上进行校准。 

粗糙度的影响

对于粗糙表面,测量结果可能会失真,这取决于探针是放置在粗糙轮廓的“谷”还是“峰”上。这样的测量结果差异会很大,建议通过多次重复测量取平均值来得到一个稳定的结果。 一般来说,只有当涂层厚度至少是粗糙度峰值的两倍以上时,在粗糙表面上测量涂层厚度才有意义。 

操作人员的影响

最后重要一点,仪器的操作方式也是一个主要的影响因素。确保探头始终垂直接触被测面,且不受外力。为了获得更准确的测量值,还可以借助测量台来使探头自动接触样品。

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