在线镀层测厚仪是一种用于连续、实时监测工业生产线上镀层厚度的精密仪器,广泛应用于金属电镀、涂装、薄膜制备等领域。其工作原理基于不同的物理检测方法,核心是通过分析镀层与基底材料的物理特性差异(如电磁感应、射线吸收、光学反射等),快速计算出镀层厚度。以下是几种主流的在线镀层测厚仪工作原理:
一、电磁感应法(适用于金属镀层/导电基底)
这是常用的在线检测方法之一,主要针对磁性基底上的非磁性镀层(如钢铁上的镀铬、镀锌)或非磁性基底上的导电镀层(如铜上的镍镀层)。
原理核心:利用电磁场在不同材料中的感应变化。仪器的探测头(线圈)会产生交变电磁场,当电磁场作用于镀层与基底的界面时:
若基底是磁性材料(如铁),镀层为非磁性材料(如锌):磁场会被基底吸引,镀层厚度越厚,磁场强度衰减越明显,通过测量磁场衰减量可换算出镀层厚度。
若基底是非磁性导电材料(如铜),镀层为导电材料(如镍):电磁场会在两者中产生涡流,镀层厚度不同会导致涡流强度变化,通过检测涡流信号差异计算厚度。
在线适配性:探测头可安装在生产线的固定位置(如辊涂、电镀线的出口处),与被测工件(如钢带、线材)保持稳定距离,实时输出厚度数据。
二、射线荧光法(适用于多种镀层,包括多层镀层)
适用于金属、非金属镀层(如合金镀层、陶瓷涂层),尤其适合多层镀层或复杂成分镀层的在线检测。
原理核心:利用X射线或γ射线与物质的相互作用。探测头发射的高能射线轰击镀层表面,使镀层原子的内层电子被激发,外层电子跃迁时会释放出特征X射线(荧光)。
不同元素的特征X射线能量不同,通过分析特征X射线的强度,可同时确定镀层的元素组成和厚度(厚度与特征射线强度成反比:镀层越厚,射线被吸收越多,荧光强度越弱)。
在线优势:可穿透多层镀层,实现“一次检测多层厚度”(如钢铁上的“铜-镍-铬”多层镀层),且不受工件形状限制(板材、线材、管材均可检测)。
三、涡流法(适用于导电镀层/非导电基底)
常用于非导电基底上的导电镀层(如塑料上的金属镀层)或导电基底上的非导电镀层(如金属上的油漆层)。
原理核心:探测头的高频线圈产生交变磁场,当磁场作用于导电镀层时,会感应出涡流,涡流产生的反向磁场会削弱原磁场。
镀层厚度越厚,涡流效应越强,原磁场被削弱的程度越大,通过测量线圈阻抗或磁场强度的变化,可换算出镀层厚度。
在线特点:响应速度快(毫秒级),适合高速生产线(如易拉罐生产线的涂层检测),且对工件表面的轻微污染(如油污)不敏感。
四、光学反射法(适用于透明/半透明镀层)
主要用于透明镀层(如玻璃上的氧化膜、塑料薄膜上的镀层)或极薄镀层(纳米级)的在线检测。
原理核心:利用光的反射、折射或干涉特性。探测头发射特定波长的光(可见光、红外光或激光)照射镀层表面,部分光在镀层上表面反射,部分光穿透镀层后在基底表面反射,两束反射光会产生干涉现象。
镀层厚度不同,两束反射光的光程差不同,干涉条纹的强度或位置会发生变化,通过分析干涉信号可计算出镀层厚度。
典型应用:光伏玻璃的减反射膜、显示器面板的透明导电膜(如ITO膜)的在线监测。
在线检测的共性设计
无论采用哪种原理,在线镀层测厚仪都需满足生产线的动态检测需求,因此在结构上有以下共性:
非接触式探测:探测头与工件保持一定距离(通常1-10mm),避免磨损或干扰生产。
高速信号处理:内置高速芯片,可在工件快速移动(如钢带速度达100米/分钟)时实时采集数据,并同步传输至控制系统。
自动校准与补偿:通过基准样品定期校准,补偿温度、工件振动等环境因素的影响,确保精度。