Phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha
Đo độ dày lớp phủ kim loại bằng dòng điện xoáy
Phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha là một sự cải tiến của phương pháp dòng điện xoáy nhạy biên độ để đo độ dày lớp phủ. Phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha có thể được sử dụng để kiểm tra lớp phủ dẫn điện trên bất kỳ chất nền nào theo tiêu chuẩn ISO 21968, chẳng hạn như đồng trên PCB hoặc niken trên thép hoặc vật liệu cách điện. Phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha không nhạy lắm với nhiều ảnh hưởng bên ngoài. Ví dụ, độ cong của bộ phận kiểm tra hoặc độ nhám của bề mặt hầu như không ảnh hưởng đến phép đo – một lợi thế lớn so với cảm ứng từ hoặc phương pháp nhạy biên độ. Vì lý do này, đầu dò nhạy pha rất phù hợp để kiểm tra độ dày kẽm trên các bộ phận nhỏ trong mạ điện mà không cần hiệu chuẩn bổ sung.
Đây là cách hoạt động của phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha.
Đầu dò dòng điện xoáy nhạy pha bao gồm một lõi ferit có hai cuộn dây quấn quanh. Dòng điện tạo ra từ trường tần số cao (dải kHz-MHz) trong cuộn dây kích thích, tạo ra dòng điện xoáy trong mẫu.
Bằng cuộn dây thứ hai – cuộn đo – điện trở AC (trở kháng) của đầu dò được đo. Trở kháng đầu dò này bị biến đổi bởi dòng điện xoáy trong mẫu và lệch pha (góc pha φ) so với dòng điện kích thích (đầu dò không có mẫu).
Góc pha φ phụ thuộc vào độ dày lớp và độ dẫn điện của vật liệu. Nếu biết độ dẫn điện, góc pha sẽ được so sánh trong thiết bị với đường cong đặc tính được lưu trữ và chuyển đổi thành giá trị độ dày lớp phủ.
Điều gì xảy ra trong hiệu ứng cất cánh?
Đối đo độ dày lớp phủ, phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha có một lợi thế lớn. Như mô tả ở trên, tín hiệu đo thực tế được tạo ra trực tiếp trong lớp phủ. Điều này phân biệt đáng kể phương pháp này so với phương pháp cảm ứng từ và phương pháp nhạy biên độ, nơi sự suy giảm tín hiệu từ vật liệu nền được đo.
Vì lý do này, đầu dò không cần phải được đặt trực tiếp trên lớp kim loại, mà các lớp kim loại bên dưới lớp phủ cũng có thể được đo, chẳng hạn như trong đo lường kép.
Quá trình này được sử dụng ở đâu?
- Đo độ dày lớp phủ trên bề mặt mạ điện và bảng mạch in. Ví dụ:
- Ni trên Fe
- Zn hoặc Cu trên Fe
- Cu trên đồng thau hoặc đồng đỏ
- Lớp phủ nhôm phun nhiệt (TSA) trên Fe
- Cu trên bảng mạch in
- Cu trong các lỗ trên bảng mạch in
Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến phép đo?
Tất cả các phương pháp đo điện từ đều có tính chất so sánh. Điều này có nghĩa là tín hiệu đo được sẽ được so sánh với một đường cong đặc trưng được lưu trữ trong thiết bị. Để đảm bảo kết quả là chính xác, đường cong đặc trưng phải được điều chỉnh phù hợp với điều kiện hiện tại. Điều này được thực hiện bằng cách hiệu chỉnh thiết bị đo để đo độ dày lớp phủ.
Hiệu chuẩn phù hợp tạo nên sự khác biệt
Các yếu tố có thể ảnh hưởng mạnh đến việc đo độ dày lớp phủ bằng phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha chủ yếu là độ dẫn điện và độ thấm từ của vật liệu. Độ dày của phần thử nghiệm cũng rất quan trọng. Ngoài ra, người vận hành phải luôn đảm bảo vị trí đầu dò chính xác cho tất cả các phép đo.
Độ dẫn điện
Độ dẫn điện của lớp phủ và vật liệu nền quyết định mật độ của dòng điện xoáy cảm ứng và do đó có ảnh hưởng trực tiếp đến việc đo độ dày lớp phủ. Do đó, thiết bị phải được hiệu chuẩn với sự kết hợp chính xác giữa vật liệu nền và lớp phủ, cụ thể là với các vật liệu mà phép đo thực tế sẽ được thực hiện sau này.
Độ dày của mẫu thử
Với các mẫu kim loại, dòng điện xoáy được tạo ra không chỉ trong vật liệu phủ mà còn trong vật liệu nền. Nếu vật liệu nền rất mỏng (chẳng hạn như tấm kim loại phẳng), cần phải cẩn thận để đảm bảo tần suất đo và độ dày tối thiểu phụ thuộc vào vật liệu được đảm bảo.
Vận hành thiết bị đo
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, cách vận hành máy đo độ dày lớp phủ cũng đóng vai trò chính trong việc xác định độ dày lớp phủ. Luôn đảm bảo đầu dò được giữ ngang trên bề mặt lớp phủ và không ấn mạnh. Cực đầu dò càng nhỏ thì ảnh hưởng do nghiêng càng ít. Nếu cực đầu dò lớn hoặc bằng phẳng thì ảnh hưởng sẽ lớn hơn tương ứng. Để có độ chính xác tốt hơn, cũng có thể được sử dụng một giá ba chân để tự động hạ đầu dò xuống phần được kiểm tra. Ngoài ra, chúng tôi còn cung cấp các dụng cụ hỗ trợ định vị cho các loại đầu dò khác nhau, ví dụ như lăng kính cho các bề mặt cong.
Nguyên tắc: Hiệu chuẩn luôn được thực hiện trên phần không được phủ trên bề mặt đo mà độ dày lớp phủ cũng được đo sau này.
Lưu ý
Để tránh sai số trong quá trình đo độ dày lớp phủ, cần lưu ý các yếu tố sau:
- Lỗi vết lõm với lớp phủ đặc biệt mềm (như lớp phủ phốt phát).
- Độ tán xạ tăng do cực của đầu dò bị mòn. Chúng tôi khuyên nên thực hiện kiểm tra thường xuyên.
Tiêu chuẩn nào được áp dụng ở đây?
Phương pháp dòng điện xoáy nhạy pha theo ISO 21968
Khám phá các thiết bị đo lường của chúng tôi.
