鋁陽極氧化膜的厚度測定方法

(1)顯微截面測量法 顯微截面測厚法是一種有損測量方法，該方法使用金相顯微鏡直接觀測待測試樣的橫截面，可以直接反映某測量位置鋁陽極氧化膜的局部膜厚。雖然顯微截面測量方法比較直觀，并不需要諸如氧化膜密度或折射指數等信息，又通過計算得到膜厚的數值，但是測量位置(即顯微截面及測量位置)的范圍有限，因此應該注意選擇有代表性的位置，才能獲得厚度與膜厚均勻性的準確信息。顯微截面測厚法的測量精度影響因素很多，例如樣品的表面粗糙度、橫截面的垂直度、顯微鏡的測量精度、放大倍數的選擇、氧化膜變形等都會引起測量數據的偏差。在正常測量條件下，當膜厚大于25μm時，測量誤差可以小于5%。顯微截面測厚法的具體操作，可參見表1中序號1“顯微截面測量法”的各國標準中的有關條文規定。 顯微截面測量法是一種經典的金相實驗技術，操作比較耗時而且需要有操作技巧，操作者只有具備熟練的金相技術才可以得到準確的結果。操作技術應該注意的是:①切割橫截面要仔細，避免飛邊或變形;②試樣的橫截面與試樣表面完全垂直，垂直度的偏差直接引起厚度測量的誤差。例如垂直度偏差10°，則厚度誤差達到2%;③橫截面試樣鑲樣時，樣品與鑲樣樹脂材料之間不得留有空隙;④金相顯微鏡的測微鏡經常標定，放大倍數可根據視場直徑為膜厚的1.5~3倍來考慮，原則上放大倍數愈大則測量誤差愈小。但是常用的顯微鏡放大倍數是1000倍，此時屏幕上的1mm正好相當于1μm膜厚,換算比較方便而且非常直觀。 顯微截面法是陽極氧化膜厚度在5μm以上時厚度測定的仲裁方法，該樣品可以作為標定其他厚度測定方法的基準片。 (2)質量損失法 質量損失法(也稱重量法或失重法)是通過脫膜前后的質量變化(即失重值)計算陽極氧化膜的厚度，此方法適用于絕大部分變形或鑄造鋁合金，但是銅含量大于6%的鋁合金不宜使用。在確定鋁陽極氧化膜的密度后，按照下列公式可以計算得到測量面積A的平均膜厚。 (3)渦流測厚法 渦流測厚法是工廠常用的、非常方便的在線非破壞性的無損快速測量方法，特別適用于生產現場、銷售現場和施工現場的快速無損膜厚監測。渦流測厚儀器本身的品質是保證測量度和重復性的關鍵因素，購置之前應該充分了解儀器的性能和精度，使用之前應該熟讀儀器所附的說明書。渦流測厚儀適用于在非磁性金屬上的非導電膜(絕緣膜)的厚度測量，因此作為鋁合金陽極氧化膜厚度的快速測量非常合適和方便，但是一般不能用于很薄的鋁合金化學轉化膜的厚度測量。渦流測厚法的原理是:置于氧化膜上的測量探頭中安裝高頻交流線圈產生的高頻電磁場，使絕緣膜下非磁性金屬導體產生一個渦流值，這個渦流值的大小是與膜的厚度定量相關的。基于這個事實，在選擇的高頻下，膜厚δ與電容值C成反比的函數關系:

??????C=Aε/(4πδ)

式中，δ為陽極氧化膜厚度，μm;A為氧化膜的表面積，cm2;ε為氧化膜的介電常數。 當渦流測厚儀的探頭置于鋁陽極氧化膜的表面時，一.般可以在儀器面板上直接讀出探頭與金屬鋁基體之間的距離，這個距離就是非導電性的絕緣陽極氧化膜厚度的數值。儀器讀數的準確性直接與零點校準(采用沒有氧化膜的同–鋁合金進行校準)和標準膜厚標定(采用標準厚度片標定)有明顯關系，因此渦流測厚儀在每次測量之前進行零點校準和膜厚標定，這是一項不可缺少的測量步驟。渦流測厚儀不能測量非常薄的氧化膜，而只適用于測定厚度為5μm以上的陽極氧化膜。在測量中還注意試樣測量面的平面度和平整度，以保證測量的可靠性。目前渦流測厚儀已經使用了接近半個世紀，現代渦流測厚儀在防止零點漂移和提高測量精度方面已經有了很大的改進和提高，因此選擇高精度渦流測厚儀是維持高精度檢測的前提。 渦流測厚儀測量陽極氧化膜的厚度，應該注意各種因素對于測量精度的影響。這些影響因素有膜的厚度、基體金屬的厚度、表面粗糙度、試樣曲率、試樣變形度、測試位置和施加探頭的壓力、表面附著污染物、環境溫度等。為此在測量操作時，應該將探頭平穩、垂直地置于清潔干燥的待測試樣表面，探頭施加的壓力盡可能保持恒定。試樣的被測量的位置應該在平面上，盡可能符合測試目的和要求，試樣如有一定曲率需要使用專用于有曲率平面的探頭。另外試樣不得變形，膜的厚度應該在儀器的測量范圍內。操作時一-般應該進行多次測量而取其平均值。 特別需要再次指出的是，為了保證測量精度，每次厚度測量前，都要對沒有陽極氧化膜的鋁合金基體進行零點校準，然后使用標準膜厚檢測片進行多點膜厚標定。