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摘要：本文从测试原理、影响因素、测试结果三个方面着手，对钢铁表面镀镍层厚度测量的三种方法：金相法、涡流法、X射线荧光法，进行了比较分析，得出在满足测试条件的情况下，三种方法测量结果均可靠有效，应根据实际测试要求进行选择。
关键词：镀镍层厚度 金相法 涡流法 X射线荧光法
引言
镀镍层厚度作为镀镍处理质量好坏的一个重要参数，其检测需求日益加大。GB/T6463-2005《金属和其它覆盖层厚度测量方法评述》中，将覆盖层厚度测量方法分为非破坏法和破坏法两类。常用有非破坏性的磁性法、涡流法、β射线反向散射法、X射线荧光法等和破坏性的溶解法、金相法、扫描电子显微镜法、轮廓仪（触针）法等。现对金相显微镜法、涡流法和X射线荧光法进行镀镍层厚度测量比较。
1测试原理
金相法是通过带有一定比例标尺的金相显微镜，利用光学原理，对样品切片镀层剖面进行放大，观察基材及镀镍层截面显微结构，从而测量镀层厚度。金相法在测镀镍层厚度的同时，可检查镀镍层与基材的结合程度、镀层质量，查找气孔、裂纹、剥皮等缺陷产生的原因。金相法具有直观、重现性好、测量范围宽、适用面广等特点，可测多层镀层厚度，常用于仲裁，或检测精度要求较高的产品和校验其它测厚方法，但有破坏性，耗时长，测量结果的准确性与测试人员技术水平有较大关系。
涡流法是用载有高频电流的探头线圈在被测金属镀层表面产生高频磁场作用，由此而引起金属内部的涡流产生磁场，反作用于探头线圈使其阻抗发生变化，根据探头线圈的阻抗值来确定镀层厚度。操作简便，设备轻巧，测试快速，能直接测量待检表面任一处镀层厚度，适合现场操作。
X射线荧光法是利用x射线激发待测样品，x射线穿透样品表层时，待测样品元素的内层电子受到激发，产生的荧光可以被现代半导体检测器收集并分析，把荧光强度换算成镀层的厚度，同时根据荧光谱线出现能量位置还可获得镀层组成信息。X射线荧光法具有分析速度快，检测精度高，操作简单等优点，可测定任何金属或非金属基体上15μm以内金属镀层厚度，可测量极小的面积和极薄的镀层厚度，对平面的、不规则形状的零件均可测量，也可同时测量多层镀层的成分，是一种先进的镀层厚度测量方法。
2影响因素
1金相法的影响因素较多，根据测试过程，列几个主要影响测试结果的因素，如下：
⑴取样 应在镀层具有代表性厚度和易于出现缺陷处切取，切割方式应不影响被测镀层完整性和准确性；
⑵边缘保护 加镀镀层保护待测试样边缘，加镀镀层的硬度应接近原镀层硬度，颜色应有所区别，测量镀镍层时常有镀铜层进行保护；
⑶镶嵌 应使横截面垂直于待测镀层，切镶嵌材料与试样接触面应紧密结合；
⑷研磨与抛光 被研磨面应垂直于镀层表面，且研磨方向应与镀层表面成45°角，防止镀层变形；
⑸浸蚀 选择适当的浸蚀剂进行浸蚀，以便清晰地区分镀层及基体；
⑹测量 镀层厚度20μm以下应选取500倍的放大倍数；
⑺数值读取 金相法测的是局部镀层厚度，需要测定平均厚度时，应观察整个试样横截面，在全部长度上，至少选取五个点进行测试，取其算术平均值。
2涡流法的测试影响因素主要是：
⑴镀层厚度 对于薄的镀层，单次测量误差相对较大，因此测量5微米以下镀层厚度时，应取多个测量值计算平均值，测量3微米以下镀层厚度时，仪器测量精度很难达到精度要求；
⑵基体与镀层的电导率差异，电导率应相差较大；
⑶边缘效应 在靠近试样边缘或转角处的测量结果不可靠；
⑷曲率 在弯曲试样表面上的测量结果不可靠；
⑸表面粗糙度 粗糙的表面会引起系统误差和偶然误差，因此应增加测试次数，以减少偶然误差的影响，必要时，还需用对基体金属无腐蚀的溶液去除镀层后再校对仪器零点；
⑹表面附着物 必须保证样品表面清洁，探头与测试面直接接触；
⑺探头放置 探头放置位置和所施加的力都会影响测试，务必使探头与试样表面保持垂直，且压力恒定；
⑻温度 明显的温度变化对探头有影响，因此要在温度相近的情况下进行校准和测量。
X射线荧光法测量厚度过程中，当基体金属中存在与镀层相同成分或镀层中存在基体金属成分时、镀层多于两层时、镀层的化学成分与标定样品成分有很大差异时，结果偏差较大。
3测试结果
对同一样品同一点，用三种方法分别进行镀镍层厚度测试，结果见表1，金相法测试照片见图1。由表1可知，三种方法的测试结果相近，说明三种测试方法均可行。
图1 金相法测镀镍层厚度横截面照片（500倍）
4结论
金相法、涡流法、X射线荧光法三种方法对于镍层厚度测试均可靠有效，因三种方法各有优缺点，在实际测试中，可根据公司实际情况及样品形貌、状态进行选择。
论文作者:周蕾玲1,丁勇1,徐先满2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/23
标签：镀层论文; 金相论文; 厚度论文; 测量论文; 测试论文; 射线论文; 涡流论文; 《防护工程》2017年第16期论文;