Контроль покрытий

Контроль соответствия толщины защитно-декоративных покрытий величинам, оговоренным нормативными документами и проектной документацией, позволяет обеспечить требуемую долговечность изделия или конструкции. Для измерения фактической толщины лакокрасочных, полимерных, анодных слоев служат толщиномеры покрытий, реализующие разнобразные методы исследований.

Принципы работы толщиномеров покрытия, их достоинства и недостатки

Отечественными и зарубежными предприятиями, выпускающими аппаратуру для неразрушающего контроля материалов, изделий, конструкций, выпускаются толщиномеры покрытий, работа которых основана на различных методах измерений.

Магнитный метод

Этот метод реализует принцип совместного действия магнитного поля и предмета контроля. Магнитные толщиномеры способны определить толщину диэлектрических и проводящих немагнитных слоев изделий в диапазоне от 0 до 50 мкм по основаниям и покрытиям из ферромагнитных сплавов в диапазоне толщин от 0 до 30 мкм. При измерении покрытий, состоящих из нескольких слоев, определяется суммарная толщина покрытия в целом.

Достоинства метода:

• независимость точности измерения толщины неферромагнитных материалов от их электротехнических характеристик;
• возможность глубокого проникновения;
• односторонний доступ к изделию;
• безопасность контроля;

Недостатки метода:

• зависимость результатов контроля толщины покрытия от магнитных свойств изделия, подлежащего контролю, включая химический состав материала, вид его обработки, намагниченность;
• влияние на итоги контроля толщины покрытия прямолинейности исследуемого изделия, качества его обработки;
• невозможность использования метода при контроле немагнитных материалов;
• обязательная повторная тарировка прибора по эталонам при измерении изделий с другим сочетанием материалов основания и покрытия;

Электромагнитный метод

Электромагнитный метод основан на совместных действиях электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности, входящей в состав преобразователя прибора, и поля вихревых токов, возникающих в изделии, подлежащем контролю. Электромагнитный метод эффективен при контроле толщин однослойных покрытий при разнородных материалах основания и покрытия. Большинство существующих электромагнитных толщиномеров способны вести контроль толщины диэлектрических декоративных и защитных покрытий на основаниях из немагнитных сплавов толщиной до 50 мкм, проводящих слоев толщиной в диапазоне от 0 до 5 мкм на диэлектрических основаниях и тонкослойных проводящих покрытий в диапазоне толщин от 0 до 100 мкм на основаниях из ферромагнитных и немагнитных сплавов.

Достоинства электромагнитного метода:

• высокоскоростной контроль;
• односторонний и бесконтактный доступ к изделию;
• пригодность методики контроля к автоматизации;
• возможность локализации;
• простота управления прибором;
• безопасность контрольных операций;

Недостатки метода:

• зависимость итогов контроля от электропроводности и магнитной проницаемости материалов покрытия и основания;
• зависимость итогов контроля от температуры среды, конфигурации изделия, дефектов поверхности материала;
• невозможность контроля токонепроводящих материалов.

Радиационный метод

Этот метод дает возможность определить толщину слоя материала за счет измерения характеристик радиоактивного излучения, вызванного взаимодействием первичного ионизирующего излучения с изделием, подлежащим контролю. Он универсален и дает возможность работать с разнородными покрытиями и основаниями. Максимальный эффект этот метод демонстрирует при контроле слоев в диапазоне толщин от 0 до 100 мкм, в первую очередь покрытий из драгоценных металлов.

Достоинства метода:

• отсутствие потребности в контакте с изделием;
• продолжительный срок эксплуатации источников ионизирующего излучения;
• нейтральность к электрическим, магнитным и другим параметрам изделия;
• минимальное влияние на итоги контроля качества обработки поверхности;
• возможность контроля в ходе устройства покрытия;

Недостатки метода:

• потребность в обязательной тарировке прибора для каждого набора материалов покрытия и основания;
• продолжительность процесса измерения;
• сложность эксплуатации аппаратуры и ее высокая цена;
• необходимость неукоснительного соблюдения мер безопасности при работе с источниками радиоактивного излучения.

Электрический метод

В соответствии с методом исследования толщина защитного слоя определяется посредством фиксации электростатических полей и электрических характеристик образцов, подлежащих контролю. Метод используются при контроле широкого диапазона толщин однослойных проводящих и непроводящих защитно-декоративных покрытий на основаниях из проводников и диэлектриков.

Достоинства метода:

• демонстрирует высокую эффективность при контроле толщин металлических покрытий по стальному основанию;

Недостатки метода:

• результаты измерений зависят от сторонних факторов – наличия электромагнитного поля от действующих поблизости электроприборов, неполноценного заземления и др. Эти помехи понижают точность измерений и ужесточают требования к контрольной аппаратуре.

Радиоволновой метод

Этот метод производит измерение толщины покрытия по результатам анализа отраженных сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, дающих возможность с высокой степенью достоверности выполнять контроль величины диэлектрических слоев покрытия в диапазоне толщин от 0 до 500 мкм на металлическом основании, а также тонкослойного пленочного покрытия на основаниях из диэлектрических материалов и полупроводников. Радиоволновые методы дают максимальный эффект при контроле тонкослойных диэлектрических защитно-декоративных покрытий.

Достоинства метода:

• показатели электропроводности и магнитных характеристик материала основания не влияют на итоги контроля толщины диэлектрических покрытий;

Недостатки метода:

• на точности измерения толщины сказывается изменение диэлектрической проницаемости материала покрытия;
• контроль толщины покрытия мелкоразмерных элементов невозможен из-за недостаточной локализации.

Оптический метод

В основании метода лежат совместные действия светового излучения и изделия. Метод используется при контроле толщин прозрачных, тонких и сверхтонких защитно-декоративных покрытий с использованием интерференционных и эллипсометрических устройств. Интерференционные устройства применяются при контроле материалов покрытий толщиной в диапазоне от нескольких долей до нескольких десятков микрометров, а эллипсометрические – от тысячных долей до нескольких микрометров.

Достоинства метода:

• способность производить измерения толщины тонких, сверхтонких и прозрачных покрытий;

Недостатки метода:

• сложность и большие трудозатраты, из-за чего метод находит применение при выборочном контроле в условиях лаборатории.

Тепловой метод

Метод контроля основан на измерении теплопроводности покрытия с учетом его толщины и технических параметров. Метод эффективен при значительных различиях теплопроводности, теплоемкости и других тепловых параметров основания и покрытия. При контрольных операциях применяются радиационные пирометры, тепловизоры и другое оборудование аналогичного назначения.

Достоинства метода:

• эффективен при измерении толщины покрытия на образцах из стали и сплавов;

Недостатки метода:

• невысокая точность измерений толщины слоя;
• невозможность использования для контроля жаростойких покрытий.

Акустический метод

В основание метода положен эффект поглощения звуковых и ультразвуковых волн защитно-декоративным покрытием. Применяется в ситуациях, когда у материалов, из которых выполнены основание и покрытие, заметно различаются показатели акустического сопротивления или степени поглощения звука.

На этих принципах работают толщиномеры покрытия, дающие возможность с высокой степенью достоверности произвести измерение толщины покрытия.

Достоинства метода:

• допускает проведение контроля в ходе нанесения покрытия;

Недостатки метода:

• используется только при контроле покрытий большой толщины;
• малая точность измерения толщины покрытий из волокнистых или пористых диэлектрических материалов.

Толщиномер покрытия, работающий по определенному методу, выбирается в соответствии с видами материалов, которые используются покупателем в производстве.

Производители толщиномеров покрытия 

Контроль толщины защитно-декоративного покрытия различного рода изделий необходим во многих отраслях промышленного производства и строительства. Поэтому разработкой и выпуском аппаратуры для такого рода измерений занимаются многие научно-производственные отечественные и зарубежные предприятия. В России наиболее востребованную продукцию предлагают:

• ООО «Константа», основанное в 1993 году в Санкт-Петербурге;
• ООО «RGK», Москва, работающее с 2006 г.;
• СКБ «Стройприбор», Челябинск, организованное в 1998 г.;
• ООО «АКА-Скан», созданное в Москве в 2011 году;
• ООО «Восток-7», Москва, существующее с 2007 года;

В России наиболее известна аппаратура для неразрушающего контроля зарубежных компаний:

• «Helmut Fischer» GmbH, ФРГ, открытое в 1953 году;
• «ADA Instruments», США, работающее с 2008 году;
• «DeFelsko Corporation», США, открытое в 1965 году;
• «Elcometer Limited», Великобритания;
•  «», ФРГ, выпускающее продукцию с 1996 года;
• «Shenzhen Everbest Machinery Industry» CO., LTD, КНР, работающее с 1991 года.

Однако в настоящее время большинство аппаратуры западного производства на отечественном рынке недоступно из-за санкций, наложенных на Россию, поэтому чаще всего приобретается отечественное оборудование, характеристики которого не уступают лучшим зарубежным изделиям.

Толщиномеры покрытия от компании «Литас»

Спрос на толщиномеры покрытия предприятий и исследовательских лабораторий компания «Литас» - один из лидеров рынка оборудования для неразрушающего контроля удовлетворяет приборами немецкой компании «Helmut Fischer» GmbH и отечественного ООО «Константа». Немецкая аппаратура представлена модельными рядами электромагнитных толщиномеров:

• «Deltascope», марок FMP10 и FMP30, производящих измерения толщины неферромагнитных защитных и лакокрасочных, пластиковых, эмалевых декоративно-защитных покрытий по основанию из стали и железа в диапазоне температур от +10⁰С до +40⁰С, методом магнитной индукции;
• «Isoscope», марок FMP10 и FMP30, выполняющих измерения толщины защитно-декоративных покрытий из лакированных, окрашенных, пластиковых покрытий по неферромагнитным основаниям и электропроводящих покрытий по диэлектрическим основаниям вихретоковым методом;
• «Dualscope», объединяющих возможности и свойства толщиномеров покрытия модельных рядов «Deltascope» и «Isoscope» и производящих измерения толщины защитно-декоративного слоя магнитно-индуктивным и вихретоковым методами.

Отечественный толщиномер «Константа К6Ц» способен выполнить измерение толщины защитного и декоративного покрытия всех типов по изделиям из черных и цветных металлов.