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本文介绍可用于测量固化和未固化粉末涂料的厚度的技术。它简述了工作原理和相关行业的测试方法和标准，并讨论了无纸化质量保证（QA）的最新趋势。
一、概述
膜厚度测量应该是所有粉末涂布人员（图1）的常规工作。定期测量有助于控制材料成本，管理涂布的效率，并保持表面质量。粉末涂料制造商建议可使涂层达到最佳性能特点的目标薄膜厚度范围并且这些参数满足客户期望。
粉末膜厚固化前和固化后的膜厚可以利用几种不同的仪器进行测量。例每个粉末涂覆操作应该知道什么设备是可用的，以及如何使用它。
二、测量膜厚的必要性
薄膜厚度可以说是在保护涂层的应用和检查过程中的一个最重要的测量。粉末涂层专用于由制造商指定的厚度范围进行涂覆实现其预期的功能。许多成品涂层的物体和外观性能会直接受到干膜厚度（DFT）的影响。DFT会影响涂层的颜色、光泽、表面轮廓、附着力、柔韧性、耐冲击性和硬度。如果膜厚不在容差范围内，涂布后的组装件的安装也会受其影响。
精确测量涂层厚度也有其他的好处。是否能满足国际标准化组织（ISO）、产品质量或客户的要求进行过程控制，企业需要确认涂层质量避免为返工产品花冤枉钱。通过检查他们的应用设备，他们保证应用的涂层符合制造商的建议。
施涂者必须均匀地涂覆粉末涂料，并且要根据产品规格表的要求。施涂过大的DFT不仅浪费，而且会有不完全固化的可能的风险，并且会大大减少涂层系统的整体性能。高膜构造通常会导致粘结强度低。涂层容易从基材上剥离或破裂。定期检测可以减少内部返工和因加工缺陷而客户退货的数量。
三、符合标准
粉末涂层厚度的测量要根据测试是在粉末固化之前或之后来使用不同的测量方法。美国社会测试和材料协会（ASTM）具有一系列的描述这些技术的标准。
D 4138测试方法描述了用切片仪器测试坚固底材的破坏性测量方法。
D6132测试方法描述了用超声波测厚仪测量非金属底材的非破坏性测量方法。
D 7378标准描述了三种测量制备的预固化粉末涂层的厚度的方法来预估固化后的厚度。
四、膜厚度测量的概要
膜厚测量可以在固化和交联之前或之后进行。基底的类型、涂层的厚度范围、涂层的大小和形状及作业的经济能力决定使用的测量方法。
在未固化的粉末涂料，高度的测量可以用粉梳子和使用专用的粉末探头的电子测量仪进行测量。由于在固化过程粉末涂层的厚度会减少，所以要确定减少的因素来预测固化后的DFT。另外，超声波仪器测量未固化的粉末不用接触表面并且能自动预测粉末的固化厚度。
固化后，各种手持设备可在涂层部分上进行直接DFT测量。这些非破坏性的测厚仪器要根据底材的类型来选择是磁感应、还是电涡流或者是超声波原理。不太常见的方法包括微米测量，破坏性干膜方法如横切片，和重量（质量）的测量。
1、标准测量单位
在美国粉厚度测量中使用的正常标准单位是密耳; 1.0密耳等于千分之一英寸（1/1000英寸）。如果制造商的指定厚度为2.0到5.0密耳，该粉末的最终固化厚度应为0.002英寸和0.005英寸之间。测量的公制单位被称为微米（微米）; 25.4微米等于1.0密耳。
涂布器必须要均匀地施涂粉末涂料，并且要根据产品规格表。这提供了特定粉末规范的最大利益。大多数厚度检测规范适用于粉末的固化厚度，所以我们看到不同厚度的测量技术开始出现。
2、固化膜厚度测量
千分尺是用于检测DFT的原始仪器之一，并且仍然在今天被应用。它具有测量任何涂层/底材组合的优点，但是存在要求同时测量裸露基材厚度的缺点。必须进行两次测量：一次包含涂层，而另一次没有。两个读数，高度变化之间的差，是涂层厚度。
有两种破坏性的技术也可使用。一个是通过显微镜观察切割切断的截面中的包覆部分并测量膜厚度。另一种是通过固化的涂层使用缩放显微镜查看一个几何切口。当不能使用廉价的，无损的方法，或者当非破坏性结果需要确认时需要使用这方法。
最普遍的测量固化粉末厚度的方法就是使用电子DFT测量仪。它们是手持式、易于操作，并且成本相对较低。它们根据材料的类型选择磁感应、电涡流或超声波原理。
当零件是由钢制成的可使用机械计。其采用永久磁铁和一个校准弹簧。该装置测量将磁铁从涂覆钢表面拉出所需的力。磁拉断计是坚固耐用，操作简单，价格低廉，携带方便，并且通常不需要任何校准调整。它们在一些只需几个读数的生产场合是比较合适且经济的替代方法。
由于具有简单性、多功能性、准确性和具有保持记录功能的原因，电子DFT测量仪器对于大型和小型粉末操作都是非常热门的选择。他们使用磁感应原理测量钢底材，使用电涡流原理测量其他金属底材。有时会集两种原理于一台仪器中。测试的结果直接显示在易于读取的液晶显示屏（LCD）上。多种探头可选择用于测量不规则形状或精确测量非常薄或非常厚的涂层系统。
非金属底材测量如涂覆的塑料或木材要求使用超声波脉冲技术。这为之前行业无法以合理价格进行非破坏性质量控制提供一个可能。这种测量技术的一个好处是在一个多层涂层系统测量所述各个层的可能性。
3、预固化膜厚度测量。
到目前为止讨论的测量方法已经使用在部分固化后的粉末厚度。它也可以，甚至在某些情况下更可取的，在制备后立即测量涂层以预测固化后的粉末涂层的厚度。
如果涂层被不正当地施涂后，校正已经干燥或化学固化需要昂贵的额外的劳动时间，可能会导致膜的污染，并可能引入粘合性和涂层系统的完整性的问题。制备过程中测量膜厚度可确定涂布器是否需要立即校正或调节。
4、干粉末的测量。
虽然大多数粉末涂料规格规定了固化的目标厚度，这可以在最终固化和交联之前确定施涂的粉末是否符合厚度规格。
有很好的理由需要一个准确的固化DFT预测值，尤其是在移动线。取决于烘箱的长度，被固化的部分数量，以及固化过程所需的时间和固化后手动测量DFT值的时间，在操作者为做一些必要的修改而在应用过程中进行干预之前有一个相当充分的延迟时间。
如果发现涂层缺陷，相当大的涂覆部分不得不在一个修配环中重新加工，或者如果重新加工的成本太高，它们甚至可能不得不废弃。对于某些操作，对于满足现代加工程序的要求这些缺点是无法接受的。
在预固化、预凝胶状态时测量粉末确保正确的固化膜厚度。这样能够在固化前对应用系统进行设置和微调。反过来，这将减少废料的数量和过度喷雾情况。准确的预测能够避免剥离和再涂层，不然可能会导致附着力和涂层完整性问题。
ASTM D 7378标准描述了测量涂覆粉末涂层的三个程序：
A.硬金属缺口（梳）计
B.带专用粉末探头的电子涂层测量仪器
C.非接触式超声波仪器
金属缺口计。这仪器通过手拖过涂覆的粉末手动地测量厚度。与湿膜测厚仪的工作原理类似，仪器确定的粉末高度值是在做有一个记号的、并且有粉末粘附在上面的最高编号的齿和没有留记号的、没有粉末粘附在上面的第二高的齿之间的高度。这些简单的工具便宜，但只能精确到几密尔。测量能够在一个合适的刚性底材进行，但记号将会在当粉末在固化过程中流动时没有被覆盖的粉末中标记。
Defelsko测量粉末涂层高度的金属缺口计展示图
电子测量仪。使用专用的粉末探头仪器能够测量涂覆的粉末厚度。内置在探头的微针穿透粉末涂层到底材上。然后将探头手动压在粉末层的表面实现厚度测量。这种方法仅适用于平坦的金属底材并且可能会在最终产品留下痕迹。
上述两种方法仅用于未固化的粉末涂层的高度测量。但如前所述，大部分厚度说明经常是指已固化的粉末厚度。由于粉末涂料通常在固化过程中在厚度减少高达50％，这两个步骤需要为每个特定的涂层粉末建立缩减因子来预测的固化膜厚度。减少因子的确定是通过在已经测量的未固化粉末高度的同一位置测量固化粉末涂层的厚度，然后测量前后两者相减获得。
非接触式超声波仪表。 ASTM D 7378的方法C描述了一种相对新型的仪器，这种仪器已迅速成为干粉厚度测量一个流行的解决方案。它是一个超声波仪器能够非破坏性在未固化的粉末上测量来预测最终的DFT值，并且不会留下任何影响成品的痕迹。
这些仪器是手持式和电池供电的，对于大多数粉末是开箱即可用。他们的操作简单和电子设计的特点使得其能够被线路操作者快速且有效地使用。
非接触是涂层厚度测量仪具有无损的决定性优势。这意味着，测量之后，测量的组件可以重新引入到正在进行的进程中。
五、膜厚度测量的精确度
这些仪器都是操作简单的，一个谨慎的用户应该定期验证他们的操作，尤其是当符合国际ISO标准规定程序。这三个步骤确保最佳的精度值。
1、校准
涂层测厚仪的校准通常是有设备制造商在受控环境中进行的一个文件化过程。校准证书显示可朔源到一个国家计量机构就可被发布。重新校准没有标准的时间间隔，也不是一个绝对的要求，但可以在经验和工作环境的基础上建立一个标准的时间间隔。为期1年的校准间隔是许多仪器制造商提出了一个典型的频率。
2、验证
这是一个用户与已知的参考标准进行的精确检查。这个快速的检查能够确保仪器正常测量和用户正确操作它。对于许多测量仪，精度可以通过测量带有可追溯到国家计量机构的分配值的塑料垫片或环氧树脂涂层标准进行验证。
3、调整
调整，或校准调整，是校对测量仪的厚度读数以匹配已知的参考样品，为提高测量仪在其测量范围的特定部分内的一个特定的涂层的精确度的行为。此操作在粉末涂料工业很少需要的，因为在粉末涂层材料中的声学特性变化不大。
六、涂层质量控制
在当今竞争激烈的环境中，客户往往会选择具有坚实的质量控制系统的加工公司。通过在一个有记录和分析DFT结果的简单系统投资，粉末涂布者可以研究趋势，减少成本，并提供客户体现他们能够满足要求的参数的实力资料来留住客户。
一个质量保证（QA）程序是指开发一个简单的程序，要求在每一部分的相同位置进行一定数量的厚度测量。通过记录所有的数值，然后定期进行变化分析，并且采取必要的纠正措施。
通过笔和纸手动收集数据不仅耗时且容易出错，而且会对涂料项目增加显著成本。具有测量结果存储功能的测厚仪消除了这种风险。自动化采集读数的功能是保持成本在控制范围，减少人为错误的最好方法。在数字格式，数据可容易地存储，报告，和输出。
涂层质量控制系统界面图
1、无纸化QA
电子数据的收集开始于具有以数字化形式收集测量数据的内存的电子测量仪。一些仪器甚至可以在测量过程中通过将作业或部分分离到批量存储器中产生基本的分析，并显示实时平均厚度结果和最小/最大极限。当一个厚度值超出规格范围就会产生报警，这样用户可以及时采取纠正措施。
再者，必须将数据传送到一个软件程序。一些仪器能够通过无线输出每个测量的数据到过程控制器或个人计算机，比较常见的是在测量结束后或工作完成后经所有的测试结果存储到测厚仪的内存中并将其下载到PC。下载是通过与通用串行总线（USB）连接线或蓝牙无线通信来实现。这些数据的简单分析通常需要DFT测量仪器制造商的软件。该软件被安装在个人的个人计算机（PC），并直接与厚度测量仪进行通信。当厚度结果下载完毕后，该软件可以在公司的硬盘驱动器存档，输出信息到质量控制或统计过程控制（SPC）系统ISO或QS-9000记录系统，或选择格式打印数据。 （QS-9000是汽车行业发展的质量体系要求。）
2、基于网络的解决方案
粉末涂层应该意识到一个新兴的趋势——一个简单的，基于Web的模型。出产的测量仪器内置了闪存（大存储容量）且具有将测量数据无线上传到云归档和能够与世界上的任何基于Web的设备共享的功能。
USB海量存储，有效地替代了多种，如串行和并行端口接口。测量仪可使用USB海量存储设备类，它提供了一个简单的界面，在某种程度上类似于USB闪存驱动器，检索数据的相机，或数字音频播放器。当测量仪通过USB连接，任何计算机都可以通过虚拟驱动器的导航浏览和下载存储在测厚仪内存（批次）中的测量数据。使用通用的PC / Mac的Web浏览器或文件侦探器查看或复制存储的读数和图表。
第二个发展是云计算，对于任何涉及通过互联网提供服务的总称。对于粉末涂层操作，这意味着软件，数据，和处理器存储在受信任的服务提供者的服务器上。
Defelsko测厚仪与各web设备连接示意图
3、云计算
云计算有许多优点，如以下内容：
1）上传的厚度读数可以被使用一个标准的互联网Web浏览器的世界上任何地方的网站或总公司所操控。
2）数据可以通过Web功能的设备访问，如个人电脑或苹果机，智能手机或平板电脑。
3）图像和教学笔记可以下载到涂层测厚仪提供计量指引。
4）测量数据可与授权用户通过任何计算机和大多数支持Web的设备安全登录共享。
5）硬件，软件和服务的成本降低。
6）数据备份和灾难恢复策略的改善。
7）物理和IT安全是由专业人员管理。
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