涂魔师非接触式精确测量电泳漆膜厚，瑞士测厚技术
摘要：本文主要讲述传统接触式干膜测厚仪在测量电泳漆膜厚应用中的不足地方。同时，文章也提出了一种更能满足广大涂装企业需求的最佳测厚方案——来自瑞士基于热光学(ATO)的非接触式无损测厚技术涂魔师。
电泳涂装在工业中广泛应用，该工艺主要是胶体颗粒在电场的作用下沉积在电极上。电泳沉积过程，又分为阴极浸涂（CDC）和阳极浸涂（ADC）。阴极浸涂也称为“电泳涂装”，它是将工件浸渍在电泳涂料槽的一种电化学涂装工艺，十分适合浸涂大批量及结构复杂的涂覆件。电泳涂装成为了保证车身防腐的标准工艺。
图1：轿车车身进行阴极电泳涂装工艺
涂层厚度直接影响电泳涂装的许多性能：一方面，促进腐蚀物质的扩散屏障会随着涂层厚度的增加而增大，如水和氧；另一方面，涂层的机械阻力会随涂层厚度的减小而增大。解决方法是在涂装工艺中将漆膜厚度有效控制在最小的允许容差范围内。
在微米级的允许容差范围内，传统接触式干膜测厚仪对于其他设备很难精准测量漆膜厚度并达到很好的重复性。
一般，使用测量设备的重复性应是允许容差范围的1/40。例如，某一涂层厚度的允许容差范围是4微米，则仪器的重复性要求是0.1微米。视频1 展示了电磁感应干膜测厚仪的重复性，用电磁感应干膜测厚仪在金属上测量阴极浸涂漆膜厚度，厚度为6.5微米。该样品是从大型板材上剪下来的，并且它的涂层厚度在0.2微米内波动。
视频1：电磁感应膜厚仪测量金属板上阴极浸涂漆膜厚度(重复性测试)
该测试结果显示，电磁感应干膜膜厚仪的标准偏差为0.7微米，因此该方法只适用于允许容差范围在30微米及以上。此外，在显微镜下能看到由于探头接触产品而产生损坏漆膜现象。
接下来，我们将讨论边缘效应对测量涂层厚度的影响。
当磁感应膜厚仪探头的磁场超出被测样品的几何边缘时，就会产生边缘效应。视频2中，测试者先对样品的中心点进行膜厚测量，然后测量样品的4个边角的膜厚。
视频2：磁感应干膜膜厚仪测量金属板上阴极浸涂漆膜厚度(验证边缘效应影响)
如视频2所示，测试样品的边缘比中心点的测量值要大。这是因为电磁感应原理的探头在边缘位置的磁力线分布与离边缘更远距离位置不一样。通常，后者的测量值会与前者的测量值偏离10-20%。当测量点接近边缘或底材的曲率半径发生变化时，接触式干膜测厚仪的探头进行重新校准。
现介绍涂魔师非接触式无损精确测厚的技术——采用光热法(ATO)。涂魔师无损测厚技术首先利用光脉冲对测量点进行短时间加热，然后使用高速红外传感器记录涂层随时间变化的温度动态变化。利用专门开发的模拟加热和散热的算法评估测试区域表面的动态温度分布情况，最终定量确定涂层厚度。
涂魔师无损测厚技术的测量区域尺寸可以通过调整测量距离来改变，测量区域尺寸通常为2-10mm。由于涂魔师非接触式测厚技术采用取平均值计算方式，在允许测量范围内，即使对于粗糙表面(例如通过喷砂处理的基材)也能精确测量涂层厚度。
因为热量总是垂直传输到各个涂层，所以工作人员使用涂魔师测厚设备时，无需严格控制测量角度和测量距离。
视频3是使用涂魔师进行重复性测试，采用基于ATO技术的涂魔师 Flex距离样品约10cm处，重复测量同一个测量点。
视频3：涂魔师 Flex测量金属板上阴极浸涂漆膜厚度(重复性测试)
由上述测试可知，涂魔师 Flex无损测厚技术的测试标准偏差为0.07微米，证明该设备能满足容差约为3微米的行业测量要求。
接下来验证边缘效应对涂魔师 Flex是否存在测试精确度的影响。
在视频4中，首先使用涂魔师 Flex对样品的中心点进行涂层厚度测量，然后再测量4个边角的涂层厚度。
视频4：涂魔师 Flex测量金属板上阴极浸涂漆膜厚度(验证边缘效应测试)
从上述视频可知，样品的中心点和边角处的膜厚测量值的差值可以被忽略。因此使用涂魔师非接触式精准测厚技术进行测厚时，可以忽略边缘效应和基材几何形状对测量结果的影响。
综上所述，ATO光热法测厚技术能精确测量阴极电泳漆膜厚度，且高效控制漆膜在较小允许容差范围内。符合EN15042国际测试标准的涂魔师无损测厚技术具有以下特点：
1）无需严格规定测量角度，适应各种不规则、间隙弯角和外形复杂工件，如车身、弹簧等；
2）可调测量点尺寸，能精确测量结构板材或螺丝等样品膜厚；
3）非接触式无损测厚；
4）在进入烤炉烘干前测量湿膜，即时得出干膜厚度。
因此，采用ATO技术的涂魔师非接触式膜厚检测设备能快速精准测量各种涂层膜厚，协助操作者及时调整涂装设备参数，优化生产工艺，稳定产品质量。
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