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一、破坏性检测方法
1. 金相显微镜法
原理:通过切割、镶嵌、研磨、抛光、腐蚀等制样步骤,制备镀层截面样品,在金相显微镜下直接观察测量镀层厚度。
优点:
直观可靠,被视为基准方法
可观察镀层结构、孔隙率等微观特征
缺点:
破坏样品
制样过程复杂耗时
操作要点:
切割方向应垂直于镀层表面
研磨抛光需避免倒角现象
选择合适的腐蚀剂显示镀层界面
2. 溶解称重法
原理:通过化学或电解方法溶解镀层,根据溶解前后的质量差和镀层面积计算平均厚度。
优点:
设备简单
适用于多种金属镀层
缺点:
破坏样品
只能得到平均厚度
常用溶解液:
钢铁基体上的锌镀层:盐酸(1:1)加缓蚀剂
铜基体上的镍镀层:硝酸(1:1)
二、非破坏性检测方法
1. 磁性测厚法
原理:利用磁感应或磁阻原理测量非磁性镀层在磁性基体上的厚度,或磁性镀层在非磁性基体上的厚度。
适用场景:
钢铁基体上的锌、铬、铜等非磁性镀层
非磁性基体上的镍等磁性镀层
优点:
快速便捷
可现场测量
成本较低
注意事项:
基体需有足够厚度(一般>0.5mm)
测量前需用标准片校准
曲率、表面粗糙度会影响测量结果
2. 涡流测厚法
原理:利用高频交变磁场在导电材料中产生涡流,通过测量涡流效应变化来确定非导电镀层在导电基体上的厚度。
适用场景:
铝、铜等非铁磁性金属基体上的阳极氧化膜、油漆等非导电涂层
优点:
适用于非磁性金属
测量速度快
局限性:
不适用于铁磁性基体
受基体电导率影响大
3. X射线荧光法(XRF)
原理:利用X射线激发镀层和基体元素产生特征X射线荧光,通过分析荧光强度与镀层厚度的关系计算厚度。
优点:
可测量多层镀层
精度高(可达0.01μm)
不破坏样品
应用范围:
电子元件微小镀层
贵金属镀层(如金、银)
PCB板镀层
注意事项:
需要标准样品校准
设备成本高
需专业人员操作
4. β射线反向散射法
原理:利用β射线在材料中的散射强度与原子序数的关系测量镀层厚度。
特点:
适用于薄镀层(<5μm)
可测量轻元素镀层
需放射性源,使用受限制
三、方法选择指南
检测需求 | 推荐方法
|---------|---------|
| 实验室精确测量 | 金相法、XRF法 |
| 现场快速检测 | 磁性法、涡流法 |
| 多层镀层 | XRF法 |
| 超薄镀层(<1μm) | XRF法、β射线法 |
| 常规工业检测 | 磁性法、涡流法 |
| 仲裁检测 | 金相法 |
四、检测标准参考
ISO 2178:磁性基体上非磁性镀层的磁性测厚法
ISO 2360:非导电镀层涡流测厚法
ASTM B487:金相法测镀层厚度
ASTM B568:X射线光谱法测镀层厚度
GB/T 4955:金属覆盖层厚度测量阳极溶解库仑法
五、质量控制要点
1. 校准验证:定期使用标准厚度片校准仪器
2. 多点测量:每个样品至少测量3-5个不同位置
3. 边缘效应:避免在边缘5mm内测量
4. 表面处理:测量前清洁表面,去除油污和氧化物
5. 温度影响:注意环境温度对测量结果的影响