現(xiàn)實(shí)中零部件的腐蝕現(xiàn)象是無可避免的，所以在使用壽命內(nèi)必須保證有足夠的防腐保護(hù)。其中涂層厚度是衡量金屬或非金屬防腐涂層質(zhì)量的主要參數(shù)，它也密切影響著零部件的功能特性和裝配尺寸。

片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層(由聞名D?rken MKS(德爾肯)公司提供)是一種常見的防腐蝕功能涂層。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層屬于非電解涂層，它為零部件提供良好的防腐蝕保護(hù)。該涂層由片狀鋅粉和片狀鋁粉一同混合到無機(jī)基質(zhì)中組成(國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10683和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13858中定義)。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層包括底漆和面漆，底漆對(duì)于零部件起到高陰極腐蝕保護(hù)作用。鋅是一種廉價(jià)金屬，在自我腐蝕的同時(shí)很好保護(hù)了鋼不受腐蝕。一旦涂層被損壞，底漆中的鋅就會(huì)與水和氧氣發(fā)生接觸，起到自我犧牲保護(hù)鋼不被腐蝕的作用。

表1：鹽霧試驗(yàn)時(shí)間與涂層厚度對(duì)應(yīng)表

面漆的作用是加強(qiáng)零部件的腐蝕保護(hù)和賦予涂層更多功能特性，如增加化學(xué)或機(jī)械阻力，著色或確定螺紋零件摩擦系數(shù)。片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度僅有8-20μm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN ISO 9227-NSS，該涂層能保護(hù)零部件在鹽霧試驗(yàn)中1000小時(shí)以上不受賤金屬(紅銹)的腐蝕。

圖一：涂層厚度為9μm的測試板：沒有經(jīng)過鹽霧腐蝕測試(左)和根據(jù)DIN EN ISO 9227-NSS標(biāo)準(zhǔn)鹽霧測試1200小時(shí)后(右)。右邊測試板沒有腐蝕現(xiàn)象

所需的涂層厚度需要由涂層系統(tǒng)和防腐蝕方法來確定。標(biāo)準(zhǔn)“DIN EN ISO 10683 Connecting elements - Non-electrolytically applied zinc flake coatings緊固件-非電解片狀鍍層” 說明了腐蝕保護(hù)與涂層厚度的關(guān)系(鹽霧試驗(yàn)時(shí)間，不出現(xiàn)紅銹)。不同涂層厚度的涂層測試板(圖1和圖2)表明了這種相關(guān)性。

圖二：涂層厚度為11μm的測試板：沒有經(jīng)過鹽霧腐蝕測試(左圖)和根據(jù)DIN EN ISO 9227-NSS鹽霧試驗(yàn)2500小時(shí)后(右圖)。右圖測試板沒有腐蝕現(xiàn)象

目前很多產(chǎn)品都需要進(jìn)行噴涂。通過噴涂或浸漬紡絲方式將合適粘度的原材料(類似于清漆)噴到底材上，且必須控制濕膜厚度在合格范圍內(nèi)，最后通過烘干固化得到相應(yīng)的干膜。

在噴涂工藝早期階段測量涂層厚度，可以穩(wěn)定工藝質(zhì)量和保證產(chǎn)品質(zhì)量。在理想情況下，人們希望有測厚設(shè)備能無損測量固化前后的涂層厚度，且要求測量可靠精準(zhǔn)，高重現(xiàn)性，簡單和快速，它還應(yīng)該能測量彎曲表面涂層厚度，如螺絲的邊緣和角落部位。

過往，人們普遍使用基于磁感應(yīng)原理的接觸式膜厚儀來測量涂層厚度，該技術(shù)需要將探頭手動(dòng)定位，探針內(nèi)部線圈的交流電根據(jù)金屬或磁性的基材發(fā)生衰減來估算涂層厚度。這種接觸測厚方法只能測量固化后的涂層厚度，基材表面的粗糙度也會(huì)影響測量結(jié)果，有可能出現(xiàn)較高的標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外，這種測量方法也會(huì)受到零部件的幾何形狀和基材材料的限制，如不能放置探頭在彈簧絲或螺紋上、不適用于不銹鋼等基材。

圖三：coatmaster Flex 適用于非接觸式無損測量濕膜或干膜的涂層厚度

為了彌補(bǔ)接觸式膜厚儀缺點(diǎn)，瑞士coatmaster AG公司研發(fā)了一種基于光熱原理(Advanced Thermal Optics)的測量設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制光源對(duì)待測表面進(jìn)行短暫加熱，然后使用內(nèi)置的高速紅外傳感器無損記錄動(dòng)態(tài)溫度曲線，使用專門開發(fā)的算法來最終確定涂層厚度。

由于該測厚系統(tǒng)采用非接觸測量模式，用戶可以測量進(jìn)烤爐前的濕膜，實(shí)時(shí)得出干膜涂層厚度。該設(shè)備具有精度高和重復(fù)性好的產(chǎn)品優(yōu)勢，有效協(xié)助操作人員實(shí)現(xiàn)檢查控制工藝過程。目前，coatmaster測量系統(tǒng)能直接投入到實(shí)際生產(chǎn)線中測量零部件涂層厚度，片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層系統(tǒng)也包括在內(nèi)。coatmaster AG公司現(xiàn)已正式推出了手持非接觸式膜厚分析儀coatmaster Flex，為簡便測量提供成熟精確的測量技術(shù)(圖3和圖4)。

coatmaster測厚設(shè)備的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于能測量固化前后的涂層厚度，在允許測量角度和距離內(nèi)能進(jìn)行精確無損的測量，也適用于彎曲，角落處等隱蔽部位。

圖四：重復(fù)測量固化后片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度

將測厚設(shè)備直接集成在涂裝生產(chǎn)線上，可以監(jiān)控底漆和面漆的涂層厚度。通過顯微切片法得出涂層厚度，在coatmaster Flex中輸入該值對(duì)每種涂層材料進(jìn)行校準(zhǔn)，然后儲(chǔ)存校準(zhǔn)程序。這樣，coatmaster Flex可以在1秒內(nèi)快速精準(zhǔn)測量涂層厚度。如果測量未固化涂層，它能實(shí)時(shí)得出固化后的干膜厚度。圖4為重復(fù)測量固化后鋅片的涂層厚度。

位于Herdecke的Dorken MKS技術(shù)中心進(jìn)行了一系列測試，證明coatmaster Flex的精準(zhǔn)性和重復(fù)性。通過顯微切片法確定涂層厚度，對(duì)coatmaster Flex進(jìn)行校準(zhǔn)(如圖5所示)。

圖五：用光學(xué)顯微鏡測量片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層厚度

比較兩種測量方法表明：無論是測量濕膜還是干膜，coatmaster Flex與光學(xué)顯微鏡的涂層厚度測量結(jié)果基本吻合(圖6)。使用coatmaster Flex測量液體油漆實(shí)驗(yàn)表明，測量與噴涂之間的時(shí)間間隔會(huì)影響測試結(jié)果(圖7)。例如，在噴涂該液體油漆后45秒時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，如果在相同環(huán)境條件下在45秒后使用此應(yīng)用進(jìn)行測量，則測量數(shù)據(jù)將沒有偏差。由于溶劑蒸發(fā)程度的差異，如果在噴涂后0秒或90秒進(jìn)行測量，該油漆的最大偏差可達(dá)10%。為了達(dá)到較佳的測量精度，在校準(zhǔn)時(shí)，閃光校正與噴涂之間的時(shí)間間隔應(yīng)等于真正測量厚度時(shí)與噴涂的時(shí)間間隔。

圖六：比較顯微鏡法和Flex在干燥狀態(tài)下測量涂層厚度(左：Flex測量干膜，右：Flex測量濕膜)。兩種測量設(shè)備具有很高的相關(guān)性(R2 = 0.998)。顯微鏡測量法的標(biāo)準(zhǔn)誤差小于1.5 μm，coatmaster Flex的測量標(biāo)準(zhǔn)誤差小于0.3 μm

在重復(fù)測量實(shí)驗(yàn)中，coatmaster Flex的測量偏差小于0.3μm。coatmaster Flex可以測量零件固化前的涂層厚度，從而能在涂層烘干前的早期階段檢測涂層厚度并及時(shí)糾正工藝偏差。此外，它也能對(duì)干膜進(jìn)行精確且高重復(fù)性的測量，穩(wěn)定工藝和保證產(chǎn)品質(zhì)量。即使產(chǎn)品外形復(fù)雜或由各種基材的零件也能輕松測量。

圖七：使用coatmaster Flex測量鋅片固化前底漆的涂層厚度的時(shí)間函數(shù)

用coatmaster Flex測量片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層發(fā)現(xiàn)，固化前底漆厚度隨時(shí)間變化而變化。由于溶劑的蒸發(fā)導(dǎo)致了涂層厚度發(fā)生變化。噴涂后45秒進(jìn)行校準(zhǔn)，可以使用相應(yīng)應(yīng)用程序在90秒內(nèi)精確得出干膜厚度，最大誤差為10%。

考慮到coatmaster Flex的上述優(yōu)勢，Oberfl?chentechnikS. Scherdel GmbH&Co. KG公司(噴涂D?rkenMKS片狀鋅基(達(dá)克羅)涂層系統(tǒng)的噴涂設(shè)備)為了保證出貨產(chǎn)品質(zhì)量決定購買coatmaster Flex。目前，該設(shè)備正在針對(duì)汽車行業(yè)的最終客戶進(jìn)行審批。

D?rkenMKS技術(shù)管理部的Tobias Kleyer：“有了coatmaster Flex，我們的客戶可以快速輕松監(jiān)控他們的噴涂工藝，這可以節(jié)省成本并確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此，客戶對(duì)該設(shè)備十分滿意?！?/p>

新版標(biāo)準(zhǔn)DIN ISO 2808中提及到了coatmaster方法，它是涂層厚度測量的標(biāo)準(zhǔn)方法，這將進(jìn)一步簡化其在實(shí)際噴涂中的使用。

D?rken MKS-Systeme GmbH &Co. KG(德爾肯)評(píng)價(jià)：

“The coatmaster enablesus to measure the thickness of our zinc lamella systems in wet conditions andthus save a lot of time. The high accuracy and fast repetition rate make it anindispensable tool for commissioning and monitoring coating processes.”

“我們使用coatmaster來測量固化前的鋅片涂層防腐蝕系統(tǒng)，它能節(jié)省我們大量的時(shí)間成本。該設(shè)備具有快速測量、測量精度高和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，成為高效調(diào)整工藝參數(shù)和監(jiān)測工藝質(zhì)量的關(guān)鍵工具?！?/p>

——應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理Christian Rabe