如何测量薄膜涂层厚度

在这篇文章中,您将学到:

用于测量薄涂层的技术和ASTM方法。

基础表面材料和涂层材料如何决定涂层测量技术。

超薄涂层如何使精确的厚度测量变得困难。


在测量微薄涂层时,通常用于涂料和薄膜的基本测量工具如何不会切割它。

在SilcoTek涂层开发的早期(30多年前),我们对涂层测量技术的了解仅限于几种相当昂贵的测试方法。我们发现其他厚度测量技术不具备测量不锈钢上超薄硅涂层的精度和能力。从试验和错误涂层开发的早期开始,我们已经了解了在测量CVD涂层方面有效和无效的方法。 

以下是涂层厚度测量工具和方法的一些示例。 

俄歇电子能谱(AES)

这种破坏性技术广泛用于材料科学,以评估表面的成分。它对于评估涂层的精确深度也很方便。下面的例子显示了Dursan涂层样品的成分和深度。注意如何清楚地描绘硅/钢扩散区。通过阅读我们的涂层技术,了解SilcoTek如何创建扩散区。  

当电子束聚焦到表面上时,AES技术测量从表面出来的材料。当发射溅射材料时,电子束钻入表面并且通过检测器测量材料特性。   

 AES设备价格昂贵,需要专业知识才能运行。它也可能是耗时的并且对表面具有破坏性,因此AES不是用于现场或生产表面评估的现实快速测量工具。

切片和光学技术

一种用于评估厚度的经过验证的方法。切割一半并光学测量涂层厚度可以是微米级涂层厚度测量的有效工具。然而,难以测量到基面转变的精确涂层,并且当然是破坏性测试。再次不是一个现实的快速测量工具。精度有限,特别是在测量亚微米厚的涂层时。

F20薄膜分析仪

SilcoTek的  F20薄膜分析仪  是一种台式工具,可配置为测量薄膜厚度(30Å至350 mm),光学常数,如折射率,消光系数和透射率。SilcoTek主要使用它作为快速,准确和非破坏性的方法来测量表面厚度并确保一致的涂层质量。当分析仪通过薄表面时,分析仪依赖于光的折射,从基面反射,然后再次穿过涂层。该仪器测量由于折射引起的变化,并将该变化与厚度标准相关联。基材,表面粗糙度和涂层折射率可以在该测量技术的有效性和可靠性中起重要作用。

XRF ft9300_thumbX射线荧光分析仪(XRF和ED-XRFA)和X射线光谱仪

主要用于电镀车间测量金属镀层的厚度,XRF可以是一种相对低成本的测量涂层厚度的方法。用X射线轰击表面,涂层和基底材料产生X射线荧光辐射。涂层表面将使基材辐射衰减,使仪器能够关联涂层发射和基材发射之间的厚度。该方法是非破坏性的并且可以对亚微米测量有效。XRF可有效测量大多数元素和合金材料,但不能测量有机材料。该技术通常用于金属精加工操作。

磁感应和拉出式测量仪

基于磁性的拉脱或电磁感应测量工具依赖于磁性基底金属和非导电涂层(如油漆)的差异。涂料越厚,拉开量规所需的力就越小。这些可以是用于粗略评估涂层厚度的有效现场测试,但对极薄涂层或导电涂层无效。电磁测量工具的精度可达+1%。

超声波测量

这些手持工具可测量金属基材上的涂层厚度,即。例如,在木材表面上的油漆。有一种快速非破坏性的测量涂层厚度的方法,但不适用于金属表面的涂层。

重量分析重量比较

基本上测量涂层和未涂层部件的重量。这种方法是测量大块涂层的好方法,但对于精密薄膜测量或在特定位置评估精确厚度无效。 

ASTM方法

阅读ASTM方法对于确定和使用经批准的厚度测量方法对您的行业和应用非常有帮助。一些有助于更容易进行厚度测量的方法是:

ASTM方法描述
ASTM E376-17

用磁场或涡流测量涂层厚度的标准实施规程(电磁测试方法)

 

ASTM D4138-07a(2017)

用破坏性横截面方法测量保护涂层系统干膜厚度的标准实施规程    
 

ASTM D7091-13

用于黑色金属和非磁性非导电涂层的非磁性涂层干膜厚度无损测量的标准实施规程应用于有色金属    
 

ASTM D6132-13(2017)

使用超声波涂层厚度计无损测量应用有机涂层干膜厚度的标准试验方法      
 

ASTM B748-90(2016)

的标准试验方法测量的厚度由金属涂层测量断面用扫描电子显微镜      
 

ASTM D8136-17

标准试验方法测定塑料薄膜厚度和厚度变异使用非接触式电容厚度计     

ASTM D7378-16

对于标准实践测量的厚度应用涂料粉末的预测固化厚度     

ASTM B568-98(2014)

用X射线光谱法测量涂层厚度的标准试验方法    

ASTM B567-98(2014)

用Beta背向散射法测量涂层厚度的标准试验方法    

ASTM E252-06(2013)

用质量测量法测定箔,薄片和薄膜厚度的标准试验方法       

ASTM D5235-18

对于微观的标准测试方法测量干燥的膜厚度涂层对木制品     

ASTM D1212-91(2013)

测量有机涂层湿膜厚度的标准试验方法    

ASTM D5796-10(2015)

标准测试方法测量干燥的膜厚度的薄膜 - 薄膜卷,涂层系统通过破坏性手段使用一个无聊的设备      
 

ASTM D1005-95(2013)

的标准试验方法测量干的薄膜厚度的有机涂层的使用千分尺   

ASTM B487-85(2013)

用截面显微镜检验测量金属和氧化物涂层厚度的标准试验方法    

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