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嘉峪檢測網 2018-04-17 22:07
Defelsko生產的儀器可以在固化之前或之后測量各種基材上的粉末涂料的厚度。 本文介紹了測量解決方案并列出了相應的ASTM測試文檔。
簡介
粉末的厚度測量可以在固化之前和之后進行。基材類型，厚度范圍，零件形狀和經濟性決定了最佳使用方法。
對于未固化的粉末，高度測量可以使用粉末梳和使用特殊粉末探針的磁力計進行。這些技術具有破壞性，可能需要重新涂刷零件。在固化過程中涂料粉末的厚度通常會減小，所以這些程序要求確定縮小因子以預測固化膜厚度。
超聲波儀器還能測量未固化的粉末，但不會接觸表面。他們不是測量粉末高度，而是自動顯示預測的固化厚度結果。
對于后固化測量，可以使用各種手持式儀器。這些非破壞性儀器根據基板采用磁性，渦流或超聲波原理。較不常見的方法包括千分尺測量，破壞性干膜方法如橫截面和重量（質量）測量。
測量后
我們從后固化測量的討論開始，僅僅是因為固化厚度目標是粉末制造商和涂布指定者最經常提供的值。 干膜厚度（DFT）儀器通用，價格合理，非破壞性且易于操作。 它們根據基材采用磁性，渦流或超聲波原理。
采用三種操作原理。 磁性原理用于測量鋼制零件上的非磁性涂層。 對于其他金屬，如果涂層不導電，則使用渦流原理。 對于非金屬，使用超聲波原理。
磁力計–機械
當零件由鋼制成時，使用機械或電子操作進行磁性厚度測量。
機械拉式應變計使用永磁體。 通過測量從鍍層鋼表面拉出磁體所需的力來確定固化厚度。 磁性拉斷規堅固，簡單，便宜，便攜，通常不需要任何校準調整。 在質量目標在生產過程中只需要少量讀數的情況下，它們是一種很好的低成本替代品。
DeFelsko生產兩種機械儀器。 PosiTest FM是一個回撥模型，由一個連接到樞轉平衡臂一端的磁鐵組成，并連接到一個校準的游絲。 通過用手指旋轉撥號盤，彈簧增加磁鐵上的力并將其從表面上拉下。 在爆炸性環境中安全使用，通常由涂裝承包商和小型粉末噴涂作業使用。它的公差為±5％。
PosiTest FM
像我們的PosiPen一樣的鉛筆型模型使用安裝在螺旋彈簧上的磁鐵，該彈簧垂直于涂覆表面工作。 PosiPen具有較小的探針尖端，適用于小部件或快速的質量檢查，因此可以在小部件，難以到達的區域和彎曲的表面上以精確的針點進行放置。 -100至230ºC（-150至450ºF）的溫度范圍使其成為在烤箱內新鮮熱部件上進行測量的理想選擇。 它具有±10％的容差。
posipen電子儀器
各種電子儀器可用于測量金屬部件。 測量鋼材時采用磁性原理，鋁材采用渦流原理。 測量結果顯示在易讀的液晶顯示屏（LCD）上。 典型容差在±1和3％之間。
我們的基本電子解決方案稱為PosiTest DFT。 有兩種型號可供選擇，每種型號的測量范圍可達1000微米（40密耳）。 PosiTest DFT Ferrous模型推薦用于鋼基材，而PosiTest DFT Combo模型適用于所有金屬基材的測量。
非磁性測量
我們最常用的粉末涂料儀器是PosiTector 6000系列量具。 它們非常適用于金屬基材上粉末涂層厚度的無損測量。 PosiTector 6000的各種型號可供選擇，包括用于鋼基材的F系列，用于非鋼基材（如鋁）的N系列和用于測量任一應用的FN系列。 具有高達625微米（25密耳）范圍的更高精度的亞鐵或非鐵微探頭可用于在較小的難以到達的區域進行測量。 高級模型可以存儲和打印/下載讀數。 隨著越來越多的客戶購買涂層測厚儀來驗證進入產品的質量，粉末涂層機能夠永久記錄質量控制數據變得越來越重要。 一些粉末涂布機甚至采取下一步措施，向客戶提供主動報告，顯示涂層厚度讀數作為其工藝質量的證據。
ASTM Practice D7091描述了用磁性和渦流涂層厚度計制成的金屬基體的非破壞性測量。
positector 6000非金屬基材的涂料
磁性和渦流儀器測量金屬粉末。 諸如涂層塑料和木材等非金屬應用需要超聲脈沖回波技術。
超聲波檢測的工作原理是利用探頭（換能器）在臨時施加到表面的凝膠（或水滴）的輔助下發送超聲波振動到涂層中。
這一相對較新的進步使工業界能夠以合理的價格進行無損的質量控制。 這種測量技術的好處是可以測量多層涂層系統中的各個層。
我們的超聲波PosiTector 200 B Std非常適用于測量應用于非金屬基材的粉末涂料的厚度。 它有13至1000微米（0.5至40密耳）的范圍。 ASTM D6132描述了這個測試。
positector 200 B標準其他的方法
測微計有時用于檢查涂層厚度。 它們具有測量任何涂層/基材組合的優點，但是需要進入裸露基材的缺點。 必須進行兩次測量：一次使用涂層，另一次不使用。 兩個讀數之間的差異，高度變化，被認為是涂層厚度。
兩種破壞性技術可用。 一種是在橫截面上切割涂層部分并通過顯微鏡觀察切口來測量膜厚度。 另一種技術使用縮放顯微鏡觀察固化涂層的幾何切口。 這種方法在非破壞性方法不可行或用作確認非破壞性結果的方式時使用。 ASTM測試方法D4138描述了用橫截面儀器制造的剛性基材的破壞性測量。
通過一個兩層的涂層系統的V型槽切割
橫切面
測量治療前
目前所描述的測量方法是在粉末涂料固化后進行的。 但是，如果涂層使用不當，固化后的修正需要花費大量的額外勞動時間，可能會導致涂膜污染，并可能引起涂層系統粘附和完整性問題。 在固化之前測量薄膜厚度可以確定需要由涂敷器立即進行校正和調整。
干粉末涂層測量
盡管大多數粉末涂料規格都給出了固化厚度目標，但可以確定在固化和交聯終點之前涂覆的粉末是否在厚度規格范圍內。
對于想要精確預測固化厚度有很好的理由，特別是在移動的生產線上。根據烘箱的長度，即固化部件的數量，固化過程所需的時間和固化后手動測量薄膜厚度所需的時間，在操作員介入應用之前存在相當長的延遲進行任何必要的更改。
如果發現涂層缺陷，相當數量的涂層部件必須在修復環中重新加工，或者如果再加工證明過于昂貴，則甚至可能必須報廢。對于某些操作，這些缺點已不能滿足現代精加工工藝的要求。
在預固化，預凝膠狀態下測量粉末有助于確保正確的固化膜厚度。它可以使應用系統在固化之前進行設置和微調。反過來，這將減少廢料和過度噴霧的量。準確的預測有助于避免剝離和重新涂布，從而導致粘合和涂層完整性問題。
ASTM的測試程序
ASTM D7378描述了用于預測固化厚度的預涂固化涂料粉末厚度的三種測量方法。
A.剛性金屬缺口（梳子）計量器。
B.帶有特殊粉末探針的電子涂層計。
C.非接觸式超聲波儀器。
程序A使用便宜的DeFelsko粉末梳，其工作方式與濕式薄膜計相同。 梳子被拖過未固化的粉末，并且粉末高度被認為是作出標記并且粉末附著在其上的最高編號的牙齒和沒有留下痕跡并且沒有粉末附著的下一個最高牙齒之間的范圍值。
這些量具相對便宜，精確度為±5μm。 各種粉末梳型號可供選擇，可在任何基材上測量75至1250微米（3至50密耳）。 它們僅適合作為指導，因為流動后固化膜可能不同。 量具留下的痕跡可能會影響固化膜的特性。
粉梳程序B使用傳統的磁性或渦流涂層測厚儀，但使用特別設計的粉末探針來測量涂層粉末的厚度。集成到探針中的三個微型針腳將涂層粉末向下穿透到基底。將探頭手動按下到粉末表面進行高度測量。該程序僅適用于金屬基材。標記可以用在粉末在固化過程中流動時可能未被覆蓋的粉末制成。
程序A和程序B僅導致未固化涂料粉末的高度測量。但厚度規格通常以固化粉末厚度表示。由于涂料粉末在固化過程中厚度通常會減小，所以這兩種方法需要建立折減因子以預測每種特定涂料粉末的固化膜厚度。
通過測量未固化粉末厚度測量的相同位置處的固化粉末厚度獲得該減少因子。為獲得最佳精度，固化前后應進行不同厚度的測量。
這里顯示了一個測量結果的示例圖。從該圖可以確定減少因子并將其應用于所有未來的干涂層粉末厚度測量以預測固化厚度。
典型相關性預和后固化的粉末
ASTM D7378的程序C描述了一種相對較新型的儀器，PosiTector PC粉末檢測儀。 這是一種超聲波裝置，可以在未固化的粉末上無破壞地使用，以預測固化膜的厚度。
粉末檢查儀是手持式，電池供電的，可以在大多數粉末的包裝箱外使用。 它的操作簡單，堅固耐用的設計使其可以被線路運營商快速有效地使用。
非接觸式
涂層厚度儀器具有非破壞性的優點。 這意味著在測量之后，測量的部件可以重新引入到過程中而不被損壞。
要操作，按下探針按鈕并將其保持約18毫米（0.75英寸），距離部件2到5秒。 預測的固化厚度結果立即出現在探頭和基座顯示屏上。
附錄測量單位
用于粉末厚度測量的正常標準是密耳，其中1密耳等于千分之一英寸（1/1000“）。 因此，如果制造商指定的厚度為2至5密耳，粉末的最終固化厚度應在0.002至0.005英寸之間。 公制度量單位稱為微米，其中25.4微米等于1密耳。 施藥人員必須均勻地按照產品規格表涂抹粉末。
粉末涂料的背景
粉末涂料仍然是所有涂飾技術中發展最快的。它是一種吸引人的油漆，如保護漆，持久耐用，并且對切屑，劃痕和褪色有高度抵抗力。它從幾乎無限的顏色，紋理和飾面選擇提供無縫涂層。
粉末涂料是一種具有成本效益的一步法，不需要連續的涂層和較長的固化時間。所使用的粉末顆粒是精細研磨的顏料和樹脂顆粒的混合物。帶電粉末顆粒被轉移到電接地表面上。粉末應用存在多種工藝。這些應用范圍從用于較薄涂層（0.001“ - 0.010”）的靜電噴涂到用于較厚涂層（0.007“ - 0.040”）的流化床中浸漬。
在固化過程中，粉末融合成光滑的涂層。根據工藝不同，粉末可以熱固化（對流或紅外）或UV固化。所使用的粉末可以是熱塑性的（回流之后相同的化學組成）或熱固性的（與其本身或其他反應性組分化學交聯的）。
粉末涂層已用于金屬表面超過40年。最近的進展已擴展到陶瓷，塑料（尼龍和聚碳酸酯）和MDF（中密度纖維板）應用。正在進行研究以擴大粉末涂料的使用范圍，以包括硬木，層壓地板和刨花板等基材。
UV固化
與熱固化粉末不同，UV固化粉末將熔化和成膜階段與最終固化階段分開。短波紅外線和對流加熱可使熔化過程使用相對較低的溫度。結果是較低的溫度固化和改善的流動性。 UV固化所需的波長和時間取決于顏色和預期的薄膜厚度。涂層厚度可以在20至100微米（1至4密耳）的范圍內。紫外線固化最重要的挑戰是目前粉末所需的成本，以及需要定位紫外線以確保100％的覆蓋率。
由于紫外線固化不需要高溫固化，因此在需要的空間，輸送機和冷卻過程中的貨架上可以獲得顯著的減少。與熱量不同，UV提供瞬間固化，顯著提高吞吐量。由于加熱所需的能源和設備減少，工藝節省顯著。 UV粉末也易于清潔和回收，同時提供無VOC工藝。
由于較低的工藝溫度使得熱敏基材（例如中密度纖維板和塑料）能夠被粉末涂覆，可用市場得到擴大。使用UV固化也大大降低了用作熱固化散熱器的大質量部件（例如發動機組）的粉末涂層的成本。
為什么要測量厚度嗎？
涂層被設計成當在制造商規定的嚴格厚度范圍內施加時最好地執行其預期功能。這確保了最佳的產品性能。成品涂層的許多物理和外觀特性受到膜厚度的影響。薄膜厚度會影響涂層的顏色，光澤度，表面輪廓，粘附力，柔韌性，耐沖擊性和硬度。當涂層厚度不在公差范圍內時，涂層后裝配好的部件可能會受到影響。因此，必須在特定的最小和最大薄膜厚度規格內涂覆涂層，以優化其預期用途。
當施用不足的粉末涂料時，它不能提供足夠的覆蓋和保護。例如，金屬要求有足夠的涂層厚度，以防止腐蝕（鋼）或氧化（鋁）等環境影響。另外，不適當的粉末涂層厚度可能導致不良的表面光潔度和不希望的外觀或顏色。
粉末涂層厚度也可能影響應用的抗沖擊性，柔韌性，硬度，邊緣覆蓋度，抗碎裂性，耐候性，耐鹽霧性和保持光澤度的能力。制造商提供粉末涂層材料的生產規格表。粉末涂層機試圖應用符合規格的均勻涂層。粉末涂料測量結果使涂布機能夠根據規格調整其涂布工藝。
例如，在中密度纖維板（MDF）上，對于熱塑性涂料，粉末涂料厚度一般在1至8密耳（25至200微米）之間或更高。通常在較厚的密度范圍內，表面涂層更耐用。工廠規格通常要求規定的±1 mil容差。這種質量水平不能僅僅通過觀察來確定。
精確測量表面厚度是否符合ISO，質量和客戶對過程控制的要求或控制成本還有其他好處。當公司未能檢查和確認進料的涂層質量時，他們會浪費金錢返修產品。通過檢查他們的應用設備，他們確保涂層符合制造商的建議。施加過多的薄膜厚度有可能導致不完全固化，并可能大大降低總體效率。過多的粉末涂層可能導致不良的粘附并趨于從基材剝落或碎裂。定期測試可以減少由于完成缺陷而導致的內部返工和客戶退貨數量。
經濟實惠
高科技質量控制設備可以幫助公司最大限度地提高涂料使用率并提高其底線。 在過去，昂貴而復雜的顏色和厚度測試設備主要面向預算較大的大公司。 然而，在過去幾年中，質量控制測試設備的價格在技術上不斷進步，價格下降，這使得采購設備對于預算緊縮的小公司來說更實用和負擔得起。
技術進步已成為厚度測試設備日益普及的關鍵。 這些改進已經幫助制造商生產更小，更便攜，堅固且使用簡單的設備。 厚度計的價格也在下降，因為用于生產它們的材料更加豐富。 大量生產用于手機，PDA和電腦的相同材料。
ASTM測試總結
粉末涂層厚度的測量可以使用不同的方法進行，取決于基材以及測試是在粉末固化之前還是之后進行。 ASTM有一系列描述這些技術的文件。
實踐D7378描述了用于預測固化厚度的預涂固化涂料粉末厚度的三種測量方法。
測試方法D 4138描述了用橫截面儀器制造的剛性基底的破壞性測量。
實踐D 7091描述了用磁性和渦流涂層厚度計制成的金屬基體的非破壞性測量。
測試方法D 6132描述了用超聲波涂層厚度計制造的非金屬基材的非破壞性測量。
來源：AnyTesting
