strzałka do góry

Pomiar grubości warstwy tlenkowej - metoda prądów wirowych
Utworzony przez:  Administrator
Data utworzenia:  2016-06-13 13:51:28


Grubość warstwy anodowej, uszczelnienie, odporność korozyjna, trwałość barwy, odporność na ścieranie są jednymi z najważniejszych parametrów związanych z jakością warstwy anodowej i podlegają kontroli. Zaproponowano wiele metod pomiarowych, których czas wykonywania oraz stopień skomplikowania jest różny - od szybkich testów, które można wykonać bezpośrednio na produkcji, po wielodniowe próby do których wymagana jest skomplikowana aparatura i odczynniki.

Organizacja EWAA - EURAS opracowała znak jakości "QUALANOD", dla którego są ustalone minimalne wartości parametrów anodowanego aluminium gwarantujące wysoki poziom produkcji w anodowniach. W zależności od przeznaczenia anodowanego wyrobu, w wytycznych przewidziane są różne grubości warstwy tlenkowej. Powłoki anodowane zostały podzielone na pięć klas różniących się minimalną grubością warstwy:

  • Klasa 5 minimalna średnia grubość 5 µm
  • Klasa 10 minimalna średnia grubość 10 µm
  • Klasa 15 minimalna średnia grubość 15 µm
  • Klasa 20 minimalna średnia grubość 20 µm
  • Klasa 25 minimalna średnia grubość 25 µm

Do zastosowań wewnętrznych wymagana jest co najmniej klasa 5, natomiast zewnętrznych minimum klasa 15. Grubość powłoki zależy od zastosowanej metody anodowania, a także od składu i struktury metalu, stężenia oraz temperatury elektrolitu, czasu anodowania i zastosowanego natężenia prądu. W konwencjonalnych elektrolitach, na czystym lub niskostopowym aluminium można uzyskać następujące grubości powłoki anodowej:

  • Metoda kwasem chromowym 3-6 µm
  • Metoda kwasem siarkowym (prądem stałym) 5-30 µm
  • Metoda kwasem szczawiowym 10-60 µm
  • Metoda anodowania twardego 40-300 µm

Istnieje wiele metod pomiarowych grubości warstwy anodowej. Zostały one podzielone na badania niszczące - podczas których powłoka anodowa ulega uszkodzeniu i nieniszczące. QUALANOD w swoich wytycznych podaje cztery metody badań grubości powłok:

Badania nieniszczące

  • Metoda prądów wirowych
  • Metoda optyczna rozszczepionego światła

Badania niszczące

  • Metoda zgładu (szlifu)
  • Metoda wagowa (grawimetryczna)

Metoda zgładu stosowana jest jako badanie rozstrzygające w sytuacjach wątpliwych, natomiast najbardziej rozpowszechniona jest metoda prądów wirowych. Badanie defektoskopowe prądami wirowymi jest metodą elektromagnetyczną stosowaną dla wszystkich materiałów przewodzących prąd elektryczny takich jak, m.in. stale, żeliwa, metale kolorowe i ich stopy. W tej metodzie wykorzystywane jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Cewka zbudowana z drutu przewodzi zmienny prąd elektryczny, gdy sonda znajduje się w pobliżu przewodzącego podłoża, generowane są prądy wirowe, które wywierają efekt na pole magnetyczne cewki. Efekt ten zależy od charakterystyki podłoża oraz odległości między nią a podłożem – w tym przypadku grubości powłoki. Jest to jedna z metod nieniszczących, a takie czynniki jak ekonomiczność, bardzo wysoka czułość i duża wiarygodność powodują, że jest powszechnie stosowana. Podstawowe zalety badania prądami wirowymi to:

  • Bardzo wysoka wiarygodność i czułość badania,
  • Duża szybkość interpretacji wyników,
  • Możliwość badania wszystkich metali,
  • Badanie może się odbywać bez usuwania powłok ochronnych takich jak: farba, guma, plastiki,
  • Możliwość badania poprzez powłoki metaliczne inne niż materiał podłoża.

Podczas pomiarów istnieje wiele czynników zakłócających mających istotny wpływ na wyniki badań warstwy anodowej wśród, których można wymienić m.in.:

  • Wpływ promienia krzywizny podłoża,
  • Wpływ efektu brzegowego i pola powierzchni,
  • Wpływ chropowatości powierzchni.

Zanim wykonany zostanie pomiar grubości warstwy anodowej należy wykonać wzorcowanie przyrządu, a także sprawdzić czystość powierzchni badanego elementu oraz wzorców. Wszelkie zanieczyszczenia powinny być zlikwidowane bez naruszania materiału powłoki, ponieważ mogą być one również źródłem błędów. Powtarzanie kilkukrotne pomiaru na określonym obszarze badanego elementu pozwala zweryfikować powtarzalność i reprezentatywność wskazań grubości powłoki na badanym obszarze. Jeżeli powierzchnia badanej próbki jest chropowata lub wiadomo, że powłoka posiada różną grubość, wielokrotny pomiar w różnych miejscach na wyrobie pozwala wyeliminować rozbieżności wyników pomiarów. Według wymagań QUALANODU grubość warstwy anodowej powinna być mierzona w przynajmniej pięciu punktach pomiarowych (o powierzchni 0,5 cm2) na powierzchni istotnie ważnej, gdzie w każdym punkcie należy wykonać 3 - 5 pojedynczych odczytów. Z wartości tych będzie można określić grubość miejscową (w danym punkcie) i średnią grubość warstwy obliczoną z pięciu punktów.

Aktualne Normy związane z badaniem grubości powłok anodowych:

  • PN-EN ISO 2106 Utlenianie anodowe aluminium i jego stopów - Określanie masy anodowych powłok tlenkowych na jednostkę powierzchni (gęstości powierzchniowej) - Metoda wagowa
  • PN-EN ISO 2360 Powłoki nieprzewodzące na podłożu niemagnetycznym przewodzącym elektryczność - Pomiar grubości powłok - Metoda amplitudowa prądów wirowych
  • PN-EN ISO 1463 Powłoki metalowe i tlenkowe - Pomiar grubości powłoki - Metoda mikroskopowa
  • PN-EN ISO 2128 Utlenianie anodowe aluminium i jego stopów - Określanie grubości anodowych powłok tlenkowych - Pomiar nieniszczący za pomocą mikroskopu z rozszczepioną wiązką

Źródła:

[1] P. Ptak "Czynniki wpływające na dokładność przyrządów indukcyjnych do pomiaru grubości warstw wierzchnich"

[2] "Wymagania Znaku Jakości QUALANOD dla Anodowania Aluminium w Roztworach Kwasu Siarkowego"

Komentarze
Napisz komentarz
Aby dodać komentarz musisz się zalogować


g -

Zapisz się na newsletter








Forum Aluminium 2018