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现在手持式仪器可以用超声波测量涂层厚度，使使用UV/EB固化技术的行业可以进行非破坏性测试。本文介绍了超声波测试的工作原理和好处。
使用超声波测量技术的涂层测厚仪在使用刚性基材（如木材、塑料和复合材料）的行业越来越受欢迎。这些仪器支持或取代破坏性方法，用于测量各种行业中厚度大于15微米（0.5密耳）的UV/EB固化涂层的厚度，包括汽车、航空航天、木制品制造和工业加工。
涂料有各种功能。有些被设计用来抵抗刮伤、磨损、潮湿和其他化学品。有些是为了恢复、保护、防水和美化结构。另一些则是专门为密封和填充孔隙以及提供美观的表面纹理而设计的。
为什么要测量厚度？
涂料被设计成在制造商规定的严格厚度范围内使用时才能发挥其预期功能。这可以确保最佳的产品性能。厚度测量很重要的情况的例子。
精确测量涂层厚度还有其他好处--无论是为了满足ISO、质量和客户对过程控制的要求还是为了控制成本。当公司不能检查和验证进货材料的涂层质量时，他们就会浪费金钱来返工产品。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。此外，涂抹过厚的薄膜有可能导致不完全固化，会大大降低整体效率。最后，定期检测可以减少内部返工和客户因涂饰缺陷而退货的数量。
如何进行最佳测试？
在金属上，为了质量控制和检查的目的，测试涂层的厚度是很常见的。当基本金属是碳钢时，使用磁性方法。涡流设备用于其他金属，如铜和铝。在这些手持式仪器中，有许多型号可供选择。有些将探头内置，便于单手测量大的表面。其他的则有一个位于短电缆末端的小探针，使操作者能够在小零件或难以触及的区域进行测量。许多仪器有可选功能，使测量工作更容易，如运行平均计算和存储下载到打印机或电脑的测量结果。
然而，尽管它们很受欢迎，但磁性和涡流仪器不能测量非金属基材上的表面处理厚度。因此，工业界一直在使用替代技术来测量厚度，包括。
这些测试很耗时，难以执行，并受到操作员解释和其他测量误差的影响。申请人发现破坏性的方法不切实际。为了得到一个具有统计学代表性的样本，作为破坏性测试过程的一部分，一个批次的几个产品可能需要被报废。重量测量法将提供部件上的平均薄膜构建，但不能提供特定区域的薄膜厚度曲线。
随着超声波仪器的到来，许多饰面商已经转向对厚的UV/EB固化涂层进行非破坏性检测。
超声波的突破
质量专家已经熟悉了超声波测试的各个方面，其中高频声能被用来进行检查和测量。超声波测试可以检测和评估金属的缺陷，测量尺寸，确定材料特性等等。
壁厚测量可能是最常见和最简单的超声波测试。精密的超声波壁厚测量仪可以快速测量物体的厚度，而不需要接触到两面。然而，对于涂层测量，这些量具并不理想。它们没有足够的灵敏度来测量丙烯酸填料、工厂底漆、油漆、UV饰面、粉末涂料和其他用于非金属产品的材料的厚度。
第一台专门用于涂层厚度测量的手持式仪器14年前出现在市场上，现在已经是第四代了。它使用一个单元素的传感器和advanced 数值技术来过滤和增强数字化回声。今天的手持式超声波涂层测厚仪操作简单，价格合理，性能可靠（图3）。
一种声音测量技术
超声波测试的工作原理是在应用于表面的耦合器的协助下，用一个探头（换能器）向涂层发送超声波振动。
振动穿过涂层，直到它遇到具有不同机械性能的材料--通常是基体或可能是不同的涂层。在这个界面上部分反射的振动回到了传感器上。同时，一部分传输的振动继续超越该界面，并在它遇到的任何材料界面经历进一步的反射（图4）。
由于可能会出现大量的回音，测量仪的设计是选择最大或 "最响亮 "的回音来计算厚度测量。在多层应用中测量各层的仪器也倾向于选择最响亮的回音。用户只需输入要测量的层数，例如三层，测量仪就会测量三个最响的回音。测量仪忽略了来自涂层缺陷和基材层的较柔和的回声。
测量精度
任何超声波测量的准确性都直接与被测材料的声速相关。因为超声波仪器测量的是超声波脉冲的传输时间，它们必须根据该特定材料的 "声速 "进行校准。
从实用的角度来看，声速值在不同的UV/EB涂层材料之间没有很大的差异。因此，超声波涂层测厚仪通常不需要对工厂校准设置进行调整。
超声波涂层厚度测量现在是UV/EB固化涂层的一个公认的、可靠的测试程序。为了验证量具的校准，可提供环氧树脂涂层厚度标准，其认证可追溯至国家标准组织。
涂层与基材的结合处
影响超声波测量的准确性和可重复性的一个因素是这些涂层与基材的接合方式。例如，木制品可以有光滑和粗糙的表面，可以在上面测试涂层厚度。图5显示了一个涂层木材的例子。这张照片的分辨率比大多数现场破坏性测试都要高，显示了饰面和木材之间的边界。饰面涂层可能在上面看起来很光滑，但厚度可能不一致。木质基材通常是颗粒状的，具有不同程度的表面粗糙度和底漆渗透性。这种多孔性和粗糙度可能会促进附着力，但它们增加了通过任何手段获得可重复厚度测量的难度。
超声波测量仪的设计是对小的不规则进行平均，以产生一个有意义的结果。在特别粗糙的表面或基体上，单个读数可能看起来不具有可重复性，比较一系列的平均结果往往能提供可接受的重复性。
最后的回声
ASTM D6132-04 "Standard 使用超声波测量仪无损测量有机涂层的干膜厚度的测试方法"（2004年，ASTM）中描述了这种技术的standard 测试方法。在最近一次更新这个standard ，八家公司完成了一项循环研究，对各种涂层木板进行了超声波测量。板材包括山核桃和枫树的紫外线固化涂层。结果将在今年晚些时候公布，显示出良好的重复性和再现性，standard 偏差很小。
现在可以对以前需要破坏性测试、实验室分析或昂贵的非破坏性设备的材料进行快速、非破坏性的厚度测量。这项新技术提高了整理室的一致性和产量。潜在的成本降低包括。
今天，这些仪器操作简单，价格低廉，性能可靠。
DAVID BEAMISH（1955 - 2019），DeFelsko公司前总裁，该公司是一家位于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。
