現實(shí)中零部件的腐蝕現象是無(wú)可避免的，所以在使用壽命內必須保證有足夠的防腐保護。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，它也密切影響著(zhù)零部件的功能特性和裝配尺寸。

　　片狀鋅基(達克羅)涂層(由Dörken MKS(德?tīng)柨?公司提供)是一種常見(jiàn)的防腐蝕功能涂層。片狀鋅基(達克羅)涂層屬于非電解涂層，它為零部件提供良好的防腐蝕保護。該涂層由片狀鋅粉和片狀鋁粉一同混合到無(wú)機基質(zhì)中組成(標準ISO 10683和歐洲標準EN 13858中定義)。片狀鋅基(達克羅)涂層包括底漆和面漆，底漆對于零部件起到高陰極腐蝕保護作用。鋅是一種廉價(jià)金屬，在自我腐蝕的同時(shí)很好保護了鋼不受腐蝕。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，起到自我犧牲保護鋼不被腐蝕的作用。

　　表1：鹽霧試驗時(shí)間與涂層厚度對應表

　　面漆的作用是加強零部件的腐蝕保護和賦予涂層更多功能特性，如增加化學(xué)或機械阻力，著(zhù)色或確定螺紋零件摩擦系數。片狀鋅基(達克羅)涂層厚度僅有8-20μm。根據標準DIN EN ISO 9227-NSS，該涂層能保護零部件在鹽霧試驗中1000小時(shí)以上不受金屬(紅銹)的腐蝕。

　　圖一：涂層厚度為9μm的測試板：沒(méi)有經(jīng)過(guò)鹽霧腐蝕測試(左)和根據DIN EN ISO 9227-NSS標準鹽霧測試1200小時(shí)后(右)。右邊測試板沒(méi)有腐蝕現象

　　所需的涂層厚度需要由涂層系統和防腐蝕方法來(lái)確定。標準“DIN EN ISO 10683 Connecting elements - Non-electrolytically applied zinc flake coatings緊固件-非電解片狀鍍層” 說(shuō)明了腐蝕保護與涂層厚度的關(guān)系(鹽霧試驗時(shí)間，不出現紅銹)。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(méi)有經(jīng)過(guò)鹽霧腐蝕測試(左圖)和根據DIN EN ISO 9227-NSS鹽霧試驗2500小時(shí)后(右圖)。右圖測試板沒(méi)有腐蝕現象

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

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

　　過(guò)往，人們普遍使用基于磁感應原理的接觸式膜厚儀來(lái)測量涂層厚度，該技術(shù)需要將探頭手動(dòng)定位，探針內部線(xiàn)圈的交流電根據金屬或磁性的基材發(fā)生衰減來(lái)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 )影響測量結果，有可能出現較高的標準偏差。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(wú)損測量濕膜或干膜的涂層厚度

　　為了彌補接觸式膜厚儀缺點(diǎn)，瑞士coatmaster AG公司研發(fā)了一種基于光熱原理(Advanced Thermal Optics)的測量設備。計算機控制光源對待測表面進(jìn)行短暫加熱，然后使用內置的高速紅外傳感器無(wú)損記錄動(dòng)態(tài)溫度曲線(xiàn)，使用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的算法來(lái)終確定涂層厚度。

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

　　coatmaster測厚設備的技術(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能進(jìn)行精確無(wú)損的測量，也適用于彎曲，角落處等隱蔽部位。

　　圖四：重復測量固化后片狀鋅基(達克羅)涂層厚度

　　將測厚設備直接集成在涂裝生產(chǎn)線(xiàn)上，可以監控底漆和面漆的涂層厚度。通過(guò)顯微切片法得出涂層厚度，在coatmaster Flex中輸入該值對每種涂層材料進(jìn)行校準，然后儲存校準程序。這樣，coatmaster Flex可以在1秒內快速精準測量涂層厚度。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的精準性和重復性。通過(guò)顯微切片法確定涂層厚度，對coatmaster Flex進(jìn)行校準(如圖5所示)。

　　圖五：用光學(xué)顯微鏡測量片狀鋅基(達克羅)涂層厚度

　　比較兩種測量方法表明：無(wú)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果基本吻合(圖6)。使用coatmaster Flex測量液體油漆實(shí)驗表明，測量與噴涂之間的時(shí)間間隔會(huì )影響測試結果(圖7)。例如，在噴涂該液體油漆后45秒時(shí)進(jìn)行校準，如果在相同環(huán)境條件下在45秒后使用此應用進(jìn)行測量，則測量數據將沒(méi)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，該油漆的大偏差可達10%。為了達到測量精度，在校準時(shí)，閃光校正與噴涂之間的時(shí)間間隔應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)。兩種測量設備具有很高的相關(guān)性(R2 = 0.998)。顯微鏡測量法的標準誤差小于1.5 μm，coatmaster Flex的測量標準誤差小于0.3 μm

　　在重復測量實(shí)驗中，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，它也能對干膜進(jìn)行精確且高重復性的測量，穩定工藝和保證產(chǎn)品質(zhì)量。即使產(chǎn)品外形復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

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

　　考慮到coatmaster Flex的上述優(yōu)勢，OberflächentechnikS. Scherdel GmbH&Co. KG公司(噴涂DörkenMKS片狀鋅基(達克羅)涂層系統的噴涂設備)為了保證出貨產(chǎn)品質(zhì)量決定購買(mǎi)coatmaster Flex。目前，該設備正在針對汽車(chē)行業(yè)的終客戶(hù)進(jìn)行審批。

　　DörkenMKS技術(shù)管理部的Tobias Kleyer：“有了coatmaster Flex，我們的客戶(hù)可以快速輕松監控他們的噴涂工藝，這可以節省成本并確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此，客戶(hù)對該設備十分滿(mǎn)意。”

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

　　Dörken MKS-Systeme GmbH &Co. KG(德?tīng)柨?評價(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(lái)測量固化前的鋅片涂層防腐蝕系統，它能節省我們大量的時(shí)間成本。該設備具有快速測量、測量精度高和重復性好等優(yōu)點(diǎn)，成為高效調整工藝參數和監測工藝質(zhì)量的關(guān)鍵工具。”

　　——應用技術(shù)經(jīng)理Christian Rabe