渦電流式

渦電流による非鉄金属の精密な測定。

渦電流振幅感応式を使用すると、電気伝導性はあるが磁性を持たない材料に対してコーティング材料の厚さを非破壊で測定できます。基本的には非鉄金属が対象となります。コーティング材自体は、電気伝導性や磁性を持っていない必要があります。代表的な材料の組み合わせとしては、アルミニウムの陽極酸化層や、電気伝導性を持つ非鉄金属に施された塗料、ラッカー、またはプラスチック層などがあります

渦電流式の測定原理。


高周波交流により交流磁界を発生させるコイルの入ったプローブを導電性非磁性金属表面に近づけると、高周波交流の電流により金属表面に渦状の電流が発生します。

渦電流は磁界を打ち消す方向に流れるので発信機からの電流は抵抗を受けます。その大きさは母材特性とプローブからの距離(膜厚)と相関性があるので膜厚に変換します。

このプロセスはどこで使用されますか?

  • 非導電性、非磁性コーティング材
    • 例:導電性非鉄金属上の塗料、ラッカー、プラスチックコーティング
    • 例:アルミニウム上の陽極酸化皮膜(アルマイト処理)

どのような要因が測定に影響を与えるのか?

すべての電磁計測法は比較型です。つまり、測定された信号は装置に保存されている特性曲線と比較されます。測定結果が正しいことを保証するためには、特性曲線を現在の条件に適合させる必要があります。これは基本的に、膜厚測定用の測定装置を校正することによって行われます。

  • 正しくキャリブレーションすることが大切。

      測定に影響を及ぼすものとしては、測定対象物の導電率や形状、サイズ、表面粗さといったものがあげられます。

       

  • 導電率

      非鉄金属材料の電気伝導率は、渦電流がどの程度その中で誘発されるかの影響をみています。導電率は、特定の合金と金属加工により変動要因となり、また温度の違いも変動要因となります。キャリブレーション作業を最小限に抑えるため、FISCHERの渦電流プローブは導電率補償しています。これにより、それぞれの材料の補正(すなわちゼロ点補正)をするだけで、広範囲にわたり精度よく測定結果を提供します。

      電気伝導度
      電気伝導度
  • 曲率のある場合

      測定対象物の形状は測定に影響を与えます。曲率がある場合、磁界が測定対象物の中を通る比率と空気中を通る比率が、曲率の無いものに比べて変わります。例えば、曲率の無い平らな形状でキャリブレーションを行った後、凹面を測定すると膜厚は薄めに算出されます。凸面であれば厚めに算出されます。

      慎重にキャリブレーションを実施することは、この問題の解決法です。そして、このキャリブレーションの実施方法に対しても、FISCHERでは、時間を節約して簡易的に測定が実施できるようにしています:曲率補償プローブ。この特別なプローブは、半径2 mm以上の円筒上を曲率による影響をほとんど受けずに正確に測定することができます。

      曲面への適用
      曲面への適用
  • 測定面積

      測定対象面積が小さい、または測定対象物そのものが薄い場合も、同様の影響を受けます。これらの影響を受けないために、必ず塗膜のない母材、しかも測定対象物と同じ形状のものを利用してキャリブレーションを行うことが重要です。

      小さく平らな部品への適用
      小さく平らな部品への適用
  • 表面粗さ

      表面粗さについては、例えば粗さの山のピークにプローブを接するのか谷に接するのかで、結果が異なってくるといったように影響を及ぼします。このような状況を考慮するための1つの方法は、繰り返し測定を行い平均値を採用することです。表面粗さのある測定物を測定する場合、測定したい皮膜の厚さが、粗さの最大と最小の差の2倍以上になるような関係が望ましいです。

       

      より精度の高い測定を行うために、Fischerでは接触子面積が大きいプローブや2つの接触子を持つプローブを提供しています。これらのプローブは、あらかじめ表面粗さを考慮した仕様になっており、測定バラつきを抑えることができます。

      粗い表面の膜厚測定
      粗い表面の膜厚測定
      粗い表面の膜厚測定
  • 膜厚計の操作

      膜厚計の操作方法も重要です。プローブは常にコーティングの上で水平に保ち、圧力をかけずに使用してください。プローブのポールが小さいほど、傾きによる影響は少なくなります。反対に、ポールが大きいまたは平らな場合、その影響は大きくなります。より高精度を求める場合は、三脚を使用してプローブを安定させ、試料に直接降ろす方法もあります。また、曲面に対応したプリズムなど、さまざまなプローブ取り付け用の補助具もご用意しています。

      基本的には、キャリブレーションは後で膜厚を測定する未コーティング部分で行われます。

       

      膜厚計の操作
      膜厚計の操作

重要

誤った測定結果を防ぐためには、以下の影響も考慮する必要があります:

  • 特に柔らかいコーティング(リン酸塩コーティングなど)での押し込み誤差。
  • プローブのポールの摩耗により散乱が増加します。定期的な点検を行うことをお勧めします。

ここで適用される基準は何ですか?

DIN EN ISO 2360に準拠した渦電流振幅感応式