本文介绍了测量固化和未固化涂层粉末厚度的现有技术。它回顾了工作原理和相关的行业测试方法和标准，并讨论了无纸化质量保证（QA）的最新趋势。
对所有粉末涂料生产商来说，测量膜厚应该是一项常规工作（图1）。定期测量有助于控制材料成本，管理应用效率，并保持表面质量。粉末涂料制造商推荐了目标膜厚范围，以实现最佳的性能特点，而客户也希望这些参数能够得到满足。
粉末薄膜的厚度可以用几种不同的仪器在固化前和固化后进行测量。图2是一个例子。每个粉末涂料操作都应该知道有哪些设备，以及如何使用这些设备。
膜厚可以说是保护涂层应用和检测过程中最重要的一项测量。粉末涂料在生产商规定的厚度范围内施工时，可发挥其预期功能。成品涂层的许多物理和外观特性都会受到干膜厚度DFT) 的直接影响。DFT 会影响涂层的颜色、光泽、表面轮廓、附着力、柔韧性、抗冲击性和硬度。如果涂膜厚度不在公差范围内，也会影响涂装后组装部件的配合。
精确测量涂层厚度也有其他好处。无论是为了满足国际标准化组织（ISO）、质量，还是客户对过程控制的要求，公司都需要验证涂层质量，以避免浪费金钱重新加工产品。通过检查他们的应用设备，他们确保涂层的应用符合制造商的建议。
喷涂人员必须根据产品说明书均匀喷涂粉末（图 3）。涂抹过多的DFT 不仅会造成浪费，还可能导致固化不完全，并大大降低涂料系统的整体性能。涂膜厚度过高通常会导致附着力差。涂层容易从基材上剥落或碎裂。定期测试可减少因涂饰缺陷而导致的内部返工和客户退货。
粉末涂层厚度的测量可以采用不同的方法，这取决于测试是在粉末固化之前还是之后进行。美国测试与材料协会（ASTM）有一系列描述这些技术的标准。
膜厚测量可以在固化和交联之前或之后进行。基材的类型、涂层的厚度范围、部件的尺寸和形状以及工作的经济性决定了所采用的方法。
对于未固化的涂覆粉末，可使用粉末梳和采用特殊粉末探头的电子量规（图 4）进行高度测量。由于涂层粉末在固化过程中厚度通常会减小，因此需要确定一个减小系数来预测固化DFT。另外，超声波仪器可在不接触表面的情况下测量未固化的粉末，并自动预测粉末的固化厚度。
固化后，可使用各种手持工具对涂层部件进行直接DFT 测量。这些非破坏性仪器采用磁性、涡流或超声波原理，具体取决于基材。较少见的方法包括千分尺测量、破坏性干膜方法（如截面法）和重力（质量）测量。
在美国，粉末厚度测量通常使用的standard 单位是密耳；1.0 密耳等于千分之一英寸（1/1000 英寸）。如果制造商规定的厚度为 2.0 至 5.0 密耳，则最终固化的粉末厚度应在 0.002 至 0.005 英寸之间。公制测量单位称为微米（μm）；25.4 微米等于 1.0 密耳。
涂抹人员必须按照产品规格表均匀涂抹粉末。这样才能最大限度地发挥特定粉末规格的优势。大多数厚度测试规范都适用于粉末的固化厚度，因此我们从这里开始at 不同的厚度测量技术。
千分尺是检查DFT 的原始工具之一，至今仍有实际应用。其优点是可以测量任何涂层/基底组合，缺点是需要接触裸基底。必须进行两次测量：一次在有涂层的情况下，另一次在没有涂层的情况下。两个读数之间的差值，即高度变化，就是涂层厚度。
也有两种破坏性的技术。一种是将涂层部件切成横截面，通过显微镜观察切口来测量薄膜厚度。另一种技术是用一个比例显微镜来观察通过固化涂层的几何切口。当廉价的非破坏性方法不可能实现或需要确认非破坏性的结果时，就会使用这种方法。
测量固化粉末厚度最常用的方法是使用电子DFT 测量仪。电子 DFT 测量仪手持式，操作简便，成本相对较低。根据零件材料的不同，它们采用磁性、涡流或超声波原理。
如果工件是钢制的，则可以使用机械量规。它们采用一块永久磁铁和一个校准弹簧。该装置测量将磁铁从涂层钢表面拉出所需的力。磁性拉力计坚固、简单、便宜、便携，通常不需要校准调整。在生产过程中只需要少量读数的情况下，磁性拉力计是一种很好的低成本替代品。
出于简便性、多功能性、准确性和记录保存的原因，电子DFT 仪器是大型和小型粉末操作的热门选择。它们在测量钢时使用磁性原理，在测量其他金属时使用涡流原理，有时会将两种原理合二为一。测量结果显示在易于读取的液晶显示屏（LCD）上。有多种探头可供选择，用于测量特殊形状的工件或精确测量极薄或极厚的涂层系统。
涂层塑料或木材等非金属应用需要超声脉冲回波技术（图 5）。这为以前无法at 合理价格进行非破坏性质量控制的行业提供了机会。这种测量技术的一个优点是可以测量多层涂层系统中的各个涂层。
到目前为止，所讨论的测量方法都是在粉末固化后在部件上使用的。也有可能，而且在某些情况下更理想的是，在应用后立即测量涂层，以预测固化粉末的厚度。
如果涂层应用不当，在其干燥或化学固化后的修正需要昂贵的额外劳动时间，可能导致薄膜的污染，并可能带来附着力和涂层系统的完整性问题。在涂抹过程中测量膜厚可以确定涂抹者是否需要立即纠正和调整。
虽然大多数粉末涂料规格都给出了固化厚度目标，但在固化和交联最终完成之前，有可能确定应用的粉末是否符合厚度规格。
要准确预测固化DFT 是有充分理由的，尤其是在移动生产线上。根据烘箱的长度、固化工件的数量、固化过程所需的时间以及固化后手动测量DFT 所需的时间，操作员在干预应用过程以做出任何必要更改之前会有相当长的延迟。
如果发现涂层缺陷，相当数量的涂层部件必须在维修循环中返工，或者如果返工被证明过于昂贵，甚至可能不得不报废。对于一些操作来说，这些缺点对于满足现代精加工的要求来说已经无法接受。
在预固化、预胶化状态下测量粉末可以确保正确的固化膜厚度。它使应用系统能够在固化前进行设置和微调。反过来，这将减少废品和过度喷洒的数量。准确的预测有助于避免剥离和重涂，这可能会导致附着力和涂层完整性方面的问题。
ASTM D 7378描述了三种测量涂抹粉末的程序。
金属缺口量具。这些工具在用手拖动涂抹的粉末时手动确定厚度。与湿膜测量仪的工作原理类似，该设备确定的粉末高度是在做出标记并有粉末附着的最高编号的齿和没有留下标记且没有粉末附着的次高齿之间。这些简单的工具（图6）价格低廉，但精确度仅在几密耳之内。可以在一个合适的刚性表面上进行测量，但是会在粉末中留下痕迹，当粉末在固化过程中流动时，这些痕迹可能不会被覆盖。
电子量具。使用特殊设计的粉末探针的设备可以测量应用粉末的厚度。集成在探针中的微针可以将涂层粉末渗透到基材中。然后手动将探针压到粉末的表面，以实现厚度测量。这个过程只适用于平坦的金属基材，并可能在最终产品中留下痕迹。
上述两种方法只能测量未固化涂层粉末的高度。但如前所述，厚度规格通常以固化粉末厚度为单位。由于涂料粉末在固化过程中厚度通常会减少 50%，因此这两个步骤需要一个既定的折减系数来预测每种特定涂料粉末的固化膜厚度。通过at 测量未固化粉末高度的同一位置测量固化粉末厚度，然后减去前后测量值，就可以得到这个折减系数。
非接触式超声波测量仪。ASTM D 7378 的程序 C 描述了一种相对较新的仪器，它已迅速成为干粉厚度测量的流行解决方案。它是一种超声波设备，可在未固化粉末上无损地使用，以预测最终DFT ，而不会留下影响表面效果的痕迹。
这些仪器是手持式的，用电池供电，开箱即用，适用于大多数粉剂。其操作简单，符合人体工程学的设计使其能够被生产线上的操作员快速有效地使用。
非接触式涂层厚度测量仪器具有非破坏性的决定性优势。这意味着，在测量之后，被测量的部件可以重新投入到正在进行的过程中。
尽管这些仪器的操作很简单，但谨慎的用户应该定期验证其操作，特别是在符合ISO内部程序的情况下。三个步骤可以确保最佳的准确性。
涂层测厚仪的校准通常是由设备制造商在受控环境下进行的记录过程。可以出具一份显示可追溯至国家计量机构的校准证书。没有standard 重新校准的时间间隔，也没有绝对的要求，但可以根据经验和工作环境来确定校准间隔。1年的校准间隔是许多仪器制造商建议的一个典型频率。
这是由用户用已知的参考标准进行的准确性检查。这种快速检查可以确保仪器的测量是正确的，用户的操作是正确的。对于许多量具，可以通过测量塑料垫片或环氧树脂涂层的标准来验证其准确性，其指定值可追溯到国家计量机构。
调整，或称校准调整，是指将测厚仪的厚度读数与已知参考样品的读数对齐，以提高测厚仪在其测量范围的特定部分对特定涂层的准确性。在粉末涂料行业很少需要这种操作，因为不同的粉末涂料材料的声学特性差异不大。
在当今竞争激烈的环境中，客户通常会选择拥有可靠质量控制系统的涂饰公司。通过投资一个简单的系统来记录和分析DFT 结果，粉末涂料商可以研究趋势、降低成本，并通过向客户提供文件来证明自己有能力达到所要求的规格，从而留住客户。
质量保证计划可以简单到制定一个程序，要求at 每个零件的相同位置进行一定数量的厚度测量。通过记录所有数值，可以定期分析变化情况，并at 必要时采取纠正措施。
pen 和纸手动收集数据既费时又容易出错，还会大大增加涂层项目的成本。存储测量结果的测厚仪简化了这项工作。自动收集读数是控制成本和减少人为错误的最佳方法。数字格式的数据可以轻松存储、报告和导出。
电子数据的收集从电子测量仪开始，这些测量仪有板载存储器，以数字方式收集测量数据。(见图7)有些仪器甚至可以在测量过程中进行基本的分析，把工作或零件分到批量存储器中，显示实时的平均厚度结果和最小/最大限度。当厚度结果超出规格时，警报器会警告用户，以便立即采取纠正措施。
接下来，必须将数据传输到软件程序中。虽然有些仪器可以将每次测量的数据无线传输到过程控制器或个人电脑，但更常见的做法是将所有结果存储到量具存储器中，并at 下班或工作完成后将其下载到PC 。下载可通过通用串行总线 (USB) 电缆或蓝牙无线通信完成。
要对这些数据进行简单分析，通常需要使用DFT 测量仪制造商提供的软件。该软件安装在个人电脑 (PC) 上，可与厚度测量仪直接通信。下载厚度测量结果后，软件可将数据存档到公司硬盘上，将信息导出到质量控制或统计过程控制 (SPC) 系统，以保存 ISO 或 QS-9000 记录，或以选定格式打印数据。(QS-9000 是针对汽车行业制定的质量体系要求）。
粉末喷涂商应该注意到一种新的趋势，即更简单的网络模式。市场上的量具都有内置闪存（大容量存储），并且能够将测量数据无线上传到云端，以便在世界任何地方与任何支持网络的设备进行存档和共享。
USB大容量存储已经有效地取代了各种接口，如串行和并行端口。现有的量具使用USB大容量存储设备类，它提供了一个简单的接口，以类似于USB闪存驱动器、相机或数字音频播放器的方式检索数据。
通过 USB 连接测量仪后，任何计算机都可以通过浏览虚拟驱动器来查看和下载存储在测量仪内存中的测量数据（分批）。可使用通用PC Web 浏览器或文件浏览器查看或复制存储的读数和图表。
第二个发展是云计算，这是一个泛指任何涉及通过互联网提供服务的术语。对于粉末涂料操作来说，这意味着软件、数据和处理器驻留在一个可信赖的服务提供商的服务器上。(见图8）。
云计算有许多优点，例如：。
更多详情，请参阅PosiSoft.net。
最近，量具技术和基于网络的应用取得了显著发展。检测数据的收集变得越来越快，成本效益也越来越高。免费的网络应用程序现在可以通过 USB 或蓝牙无线技术与DFT 量具同步，投资不到 1,000 美元。现在正是粉末涂料生产企业（无论规模大小）认真考虑更新其检测仪器和质量系统的好时机。粉末厚度测量和简单但功能强大的无纸化质量控制网络工具的发展都为我们带来了机遇。
DAVID BEAMISH（1955 - 2019），DeFelsko公司的前总裁，该公司是一家总部设在纽约的手持式涂层测试仪器制造商，产品销往世界各地。他拥有土木工程学位，在这些测试仪器的设计、制造和销售方面拥有超过25年的经验，涉及各种国际行业，包括工业涂装、质量检测和制造业。他主持培训研讨会，是各种组织的积极成员，包括NACE、SSPC、ASTM和ISO。
