Các phương pháp và máy đo độ dày lớp phủ, sơn, mạ.

Các phương pháp và máy đo độ dày lớp phủ, sơn, mạ

Trong sản xuất công nghiệp hiện nay việc phủ, sơn, mạ các bề mặt vật liệu, sản phẩm, linh kiện trở lên rất quan trọng. Ví dụ như sơn tĩnh điện trên bề mặt nhôm thép, phủ lớp đồng trên bảng mạch, mạ kẽm trên vành hoặc nan hoa xe máy, sơn vỏ ô tô,….. rất nhiều trong các lĩnh vực sản xuất.Việc đo và đánh giá được chiều dày các lớp phủ đó để xác định chất lượng, độ chính xác hoặc các yêu cầu khác của sản phẩm.

Hiện nay có các phương pháp và các loại máy đo độ dày lớp phủ, sơn, mạ sau:

1. Sử dụng panme (micrometer):

Phương pháp này dùng cho những mẫu vật nhỏ, có chiều dày lớp sơn phủ lớn. Vì các panme có độ phân giải đến 0.001mm nên có thể đáp ứng được yêu cầu. Đầu tiên đo chiều dày cả lớp vật liệu và lớp sơn, sau đó cạo bỏ lớp sơn và đo chiều dày vật liệu, trừ hai kết quả cho nhau ta được chiều dày lớp sơn phủ. Đây là phương pháp thủ công, phá hủy mẫu, độ chính xác không yêu cầu cao và chỉ để đo chiều dày lớp sơn.

2. Máy đo độ dày lớp phủ cầm tay:

Các loại máy đo độ dày lớp phủ cầm tay đều sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ (magnetic induction method) và dòng điện xoáy (eddy curent method), nguồn cảm ứng từ hoặc dòng điện xoáy được phát ra từ đầu dò đến bề mặt lớp phủ rồi bề mặt chất nền, sự thay đổi từ trường giữa 2 lớp làm biến thiên dòng điện của đầu dò, dựa vào đó máy có thể tính toán được độ dày lớp phủ. Đây là phương pháp đo không phá hủy, nhanh nhất, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, đo được cả các lớp phủ, sơn, mạ.
Hiện nay với công nghệ phát triển các nhà sản xuất đã cho ra đời các loại máy và đầu dò đa dạng, ứng dụng vào đo được hầu hết các yêu cầu như:
Đo độ dày lớp sơn trên các loại bề mặt như từ tính (Fe, Ni), không từ tính (Al, Zn…), phi kim (nhựa ABS, bảng mạch điện tử…)
Đo độ dày lớp mạ không từ tính trên chất nền từ tính, lớp mạ từ tính trên chất nền từ tính (như Ni trên nền Fe), lớp mạ kim loại trên nền phi kim (ví dụ mạ đồng trên bảng mạch).
Đo độ dày lớp mạ nhám (bề mặt nhám), mạ anod, các bề mặt nhỏ, mặt phẳng , mặt trụ, lỗ hoặc khe có đường kính ≥ 9mm.
Đo được các lớp phủ mềm trên bề mặt cứng
Đo được các lớp phủ đơn lớp hoặc đa lớp (như sơn/Zn trên bề mặt thép).
Phương pháp đo này nhanh, tiện dụng, độ chính xác khá cao, với những hãng sản xuất uy tín sai số có thể ≤ 1 hoặc 1.5µm, thời gian đo nhanh có thể lên đến 70 lần đo một phút.

Nguyên lý làm việc của máy đo độ dày lớp phủ cầm tay

3. Đo độ dày lớp phủ, sơn, mạ bằng phương pháp kim tương:

Đây là phương pháp đo phá hủy mẫu, thủ công nhưng cụ thể, rõ ràng, có thể nhìn trực quan, độ chính xác rất cao. Sản phẩm được cắt lấy một mẫu nhỏ đại diện, trải qua quá trình chuẩn bị mẫu nhằm đánh bóng bề mặt mẫu rồi đưa lên kính hiển vi kim tương để quan sát. Nhờ khả năng phóng đại của kính từ vài trăm đến 1000 lần thậm chí đến 1500 lần, sử dụng các thước đo hoặc phần mềm người sử dụng vừa có thể quan sát rõ các lớp phủ vừa có thể đo được độ dày các lớp phủ đó. Phương pháp này có thể đo độ dày lớp phủ và quan sát với bất kì loại mẫu nào, một lớp hoặc đa lớp, sơn hoặc mạ hoặc thấm cacbon hoặc phủ hợp kim, từ tính hoặc không từ tính.

4. Máy đo độ dày lớp phủ điện hóa:

Sản phẩm mạ được đặt dưới đầu dò, đầu dò này có chứa dung dịch ăn mòn lớp mạ. Nguồn điện được đưa qua đầu dò làm ăn mòn lớp mạ. Nhờ sự biến đổi nồng độ dung dịch ăn mòn máy đo độ dày lớp phủ điện hóa có thể tính toán được độ dày lớp mạ. Với những máy đời cao có thêm chức năng đo thế điện hóa còn có thể đo được độ dày của từng lớp mạ (mạ đa lớp). Đây là phương pháp đo độ dày lớp mạ phá hủy, cho độ chính xác cao hơn các máy đo cầm tay, thời gian khá lâu khoảng 1 phút cho mỗi lần đo.

Nguyên lý hoạt động của máy đo độ dày lớp mạ ăn mòn điện hóa

5. Máy đo độ dày lớp phủ X-ray (X-ray fluorescence method):

Máy sử dụng phương pháp chiếu tia X vào bề mặt lớp phủ làm cho bề mặt lớp phủ này phát xạ, cường độ phát xạ tỉ lệ thuận với chiều dày lớp phủ, dựa vào đó máy có thể tính toán được chiều dày lớp phủ. Phương pháp này cho độ chính xác rất cao, độ dày lớp phủ có thể từ vài nanomet đến vài micromet, có thể đo được một hay nhiều lớp mạ và là đo không phá hủy. Những dòng máy đo độ dày lớp phủ X-ray cao cấp có thể phân tích thành phần lớp mạ và phân tích Rohs của sản phẩm.