如何精確到μm級(jí)，清晰檢測(cè)出材料的鍍層厚度？
2018-09-03 瀏覽量：4912
相信大家都知道，材料的鍍層厚度是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。其直接影響了零件或產(chǎn)品的耐腐蝕性、裝飾效果、導(dǎo)電性、產(chǎn)品的可靠性和使用壽命，因此，鍍層厚度在產(chǎn)品質(zhì)量、過程控制、成本控制中都發(fā)揮著重要作用。今天，我們就來講講如何精確的測(cè)量出材料的鍍層厚度，且成像清晰！
首先，我們需要了解兩個(gè)小知識(shí)點(diǎn)：
1. 什么是鍍層？
鍍層是指為了好看或儲(chǔ)存而在某些物品上的金屬表面涂上一層有機(jī)物，或者一層稀薄的金屬或?yàn)榉略炷撤N貴重金屬，在普通金屬的表面鍍上這種貴重金屬的薄層。
復(fù)合鍍層的制備是在鍍液中加入一種或數(shù)種不溶固體顆粒，使固體顆粒與金屬離子共沉積的過程，它實(shí)際上是一種金屬基復(fù)合材料。
2. 什么是鍍層厚度測(cè)試？又有哪些方法呢？
鍍層厚度測(cè)試檢測(cè)材料表面的金屬和氧化物覆層的厚度測(cè)試。
鍍層厚度的測(cè)試方法主要有金相法、X射線熒光法和掃描電鏡測(cè)試法等等。
本文以掃描電鏡測(cè)試方法為例來詳解材料鍍層厚度的測(cè)試，下面跟著小編一起深度了解和學(xué)習(xí)吧！了解掃描電鏡的原理，有利于更好的理解掃描電鏡在材料的微觀形貌觀察方面的技術(shù)應(yīng)用。
掃描電鏡的原理
掃描電鏡是對(duì)樣品表面形態(tài)進(jìn)行測(cè)試的一種大型儀器。當(dāng)具有一定能量的入射電子束轟擊樣品表面時(shí)，電子與元素的原子核及外層電子發(fā)生單次或多次彈性與非彈性碰撞，一些電子被反射出樣品表面，而其余的電子則滲入樣品中，逐漸失去其動(dòng)能，最后停止運(yùn)動(dòng)，并被樣品吸收。掃描電鏡設(shè)備就是通過這些信號(hào)得到訊息，從而對(duì)樣品進(jìn)行分析的。
入射電子束轟擊樣品產(chǎn)生的信息示意圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
掃描電鏡是利用材料表面微區(qū)的特征（如形貌、原子序數(shù)、化學(xué)成分、或晶體結(jié)構(gòu)等）的差異，在電子束作用下通過試樣不同區(qū)域產(chǎn)生不同的亮度差異，從而獲得具有一定襯度的圖像。成像信號(hào)是二次電子、背散射電子或吸收電子，其中二次電子是最主要的成像信號(hào)。下圖為其成像原理圖，高能電子束轟擊樣品表面，激發(fā)出樣品表面的各種物理信號(hào)，再利用不同的信號(hào)探測(cè)器接受物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信息。
掃描電鏡成像原理圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
掃描電鏡在材料的微觀檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，美信檢測(cè)可依據(jù)客戶要求提供材料斷口分析、材料納米級(jí)尺寸檢測(cè)、樣品表面形貌觀察與測(cè)量、電子材料切片分析、涂鍍層厚度測(cè)量、材料的顯微結(jié)構(gòu)分析等方面的檢測(cè)服務(wù)。
接下來，以一個(gè)掃描電鏡檢測(cè)技術(shù)測(cè)量鍍層厚度的前沿案例來實(shí)際了解檢測(cè)的過程：
材料鍍層厚度測(cè)量案例詳解
本文的案例為某汽車部件的鍍層厚度測(cè)量，主要側(cè)重于根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，從待檢樣品的指定位置進(jìn)行多點(diǎn)精確的厚度測(cè)量。
檢測(cè)環(huán)境：環(huán)境溫度 23.1℃； 濕度 48％R.H
檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：
ASTM B748-1990(2016)通過用掃描電子顯微鏡測(cè)量橫截面來測(cè)量金屬涂層厚度的試驗(yàn)方法
檢測(cè)流程：
取樣→清洗→真空鑲嵌→研磨→拋光→微蝕（如有必要）→噴金（如有必要）→觀察。
a. 制樣
將該樣品切割、冷鑲、研磨、拋光、微蝕處理后，在表面鍍Pt 30s。
b. 觀察
按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程將該樣品放入掃描電子顯微鏡樣品室中對(duì)客戶要求的檢測(cè)位置進(jìn)行放大觀察及多點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
檢測(cè)到的圖示
c. 結(jié)果
最后得到各層的鍍層厚度的結(jié)果：
d. 總結(jié)
通過樣品橫截面的測(cè)量圖示，我們可以得到各定點(diǎn)位置每一層的鍍層厚度的精確數(shù)值，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。
材料的涂鍍層厚度測(cè)量對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和使用者都具有著非常重要的意義，應(yīng)用范圍十分廣泛，如電子和化工業(yè)、金屬和非金屬材料、航天航空和軍事科學(xué)、 生物醫(yī)學(xué)以及地質(zhì)學(xué)等都有著廣泛的應(yīng)用。
而以掃描電鏡為代表的一類微束分析技術(shù)，以其先天的優(yōu)越性（如分辨率高，粒度、尺度可直觀觀察，適用樣品的范圍廣等）在微觀檢測(cè)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
因此，美信檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室特介紹了上述案例：掃描電鏡測(cè)試法測(cè)量材料的鍍層厚度，供大家交流，最后我們延伸總結(jié)了部分鍍層厚度測(cè)量的參考標(biāo)準(zhǔn)，供大家參考：
鍍層厚度測(cè)量相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 6462-2005 金屬和氧化物覆蓋層厚度測(cè)量顯微鏡法
GB/T16921-2005 金屬覆蓋層 覆蓋層厚度測(cè)量 X射線光譜法
JB/T 7503-1994 金屬履蓋層橫截面厚度掃描電鏡測(cè)量方法
ASTM B487-1985(2007) 用橫斷面顯微觀察法測(cè)定金屬及氧化層試驗(yàn)方法
ASTM B748-1990(2010) 通過用掃描電子顯微鏡測(cè)量橫截面來測(cè)量金屬涂層厚度的試驗(yàn)方法
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