2024年4月1日发(作者：)
大讲堂－－－ 本刊专题策划 常用覆｜层曩｜潮试仪｜ 覆盖层厚度是表征覆盖层品质的重要参数之一，因此，在科学研究、工 艺控制和产品质量检验中常常要对覆盖层厚度进行测量。所使用的工具就是 测厚仪，而测厚仪又分多种类型，本期我们着重谈谈电解测厚仪。 １何谓电解测厚仪 电解测厚仪是采用阳极溶解库仑法（ＩＳＯ：２１ ７７—２００３）对电镀层厚度进行测试的一种仪器，也称 为库仑法测厚仪。 它是基于镀层的恒电流阳极溶解（退镀），通过测定溶解时间以确定厚度。通常采用一小的不锈钢电 解槽，并在电解槽底安装一橡胶密封圈，此密封圈的孔确定测量（ＦＦＩ极溶解）的面积，以试样作电解槽的 底，电解槽中充装适当的电解液，用试样作阳极、电解槽或搅拌器管作阴极，将电解槽通以直流恒电 流，一直到镀层溶解。当前镀层溶解完露出次层金属时，仪器会检测到电解电压的变化，通过电解所 用的时间，仪器会换算成相应镀层的厚度。 由此看出，电解测厚仪是一种会用到电解液的有损测量仪器。 ２电解嗣厚仪行生标准 库仑法是测量镀层厚度的主要方法之一，该方法应用较早，技术成熟。为此，国内外均制定了相 关的标准。 ｌＳＯ国际标准化组织最早于１ ９７２年就发布了国际标准ＪＳＯ ２１ ７７：１ ９７２ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏａｔｉｎｇｓ— Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ—Ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ａｎｏｄｉｃ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏ随后，ｌＳＯ分别于 １９８５￣ｕ２００４年对原标准进行了修改。因此，目前现行的标准ＩＳＯ２１７７：２００４是库伦测厚仪的最权威的 标准，被世界各国广泛采用。 ＩＳＯ２１ ７７：２００４主要规定了库仑法的适用对象、测量原理及仪器和电解液要求，重点列出了影口向测 量准确度的１ ２个因素，并详细规定了电解测厚的操作程序。另外，附录给出了仪器的类型和常用电解 液的配置。由此可见，该标准的实施有利于使用者正确使用库伦测厚仪，也可促进电解测厚仪制造商 提高产品质量。 工业发达国家在同期也制定了各自相应的库伦法测厚标准，如：美国于１９８２年制定了ＡＳＴＭ标榴 ５０４—８２《库仑法测量金属覆盖层厚度标准方法》，该标；隹在技术内容上与国际标准大同小异，其主要区 ２０１２ 年第１臂 肇６期・总第 期Ｉ。嬲ｌ２ 麓霸
面工疆图ｌ大讲堂 ３．１测量镀层／基体组合 别是前者规定了设备的校；隹要求。随着科技的发展，美 国在原库仑法的基础上，开发了多层镍电位差测试技 器 经济型仪器通常标配：装饰铬、镍、铜、锌、 锡、银、金等镀种，可满足大多测试要求。从下表可 术，并于２００４年制定了ＡＳＴＭＢ７６４—０４《多层镍镀层中 单层的同步厚度和电极电势测定的标准试验方法》。 我国于１９８５年首次制定了库仑法测厚的国家标；隹 看出，每一镀层／基体组合所用的电解液是不同的，不 弱 ｝８明 瞻｝ｆ； ｝８弱同厂家同一镀种所用的电解液也不同，在选购测厚仪 娼鹅 ∞ ＧＢ４９５５—８５《金属覆盖层覆盖层厚度测鄞日极溶解库 仑法》。该标准等同采用ＩＳＯ２１７７：１９７２，因此，无论 是在技术内容上，还是在标准结构上完全与国际标准 一时，应与销售商作进一步沟通，以确定仪器的适用 卯卯卯 刚 性。通常厂商会随机附送数瓶电解液供调试用，从上 表还可看出：常用的单层镍与多层镍、铁上铜与锌合 金上铜、铁上银与铜上银、铝上化学镍与铜上化学镍 电解液是不同的。 致。同样，根据ＩＳＯ２１７７：１９８５修改版，我国修改了 国家标准并发布了ＧＢ／Ｔ４９５５—１９９７。该标准是我国现 行国家标准。由于工作进度的安排，我国将于近期再 次修订该标准，使之与现行国际标准一致，以保证我 电解液是消耗品，国产仪器会给出大部分配方供 客户自行配制，部分配方会保密；进口仪器不会提供 配方（且国外订货周期较长，因此，选购时要考虑这 刚 部分因素）。当然，最理想的使用原厂电解液。自己 配制或选用代用品时，最好与原厂电解液做对比测 国国家标准与国际标准接轨。 以上标准是对库仑法测厚方法的标准化，因而不 涉及具体的电解测厚仪。未来，根据仪器类型的不 同，分别制定具体的电解测厚仪标准是库仑法标准化 的发展趋势。另外，根据以上标准，电解测厚仪制造 商可以制定更为具体详细的企业标准，不但可以规范 电解测厚仪产品，而且可以为使用者提供电解测厚仪 的使用指南。 试，评判其可用性，或根据实测情况，设置校准系 数。 ３．２镀层底材 的 的的 的明阳的的的通常有金属（如：钢铁、铜等）、非金属（如： 塑胶、陶瓷等）、合金（如：黄铜、锌合金等）、钕 铁硼，部分仪器不适合钕铁硼底材上镀层及锌合金底 卯 材上铜层的测试。 弱 弱弱弱 ３电解测厚仪的技术指标 镀层测厚仪的技术指标通常有： 盯４４ ４４ ４５ ５４ ５１ ４４ ４４ ４７ ４７ ４７ ４６ ４４ ４６ ４６ ４４ ４５ ５４ ５４ ５４ ４７ ４７ 卯卯卯 卯卯卯卯卯４６ ５２ ５２ ４４ ４４ ５４ ４７ ４５ ４５ ５４ ５４ ５４ ４５ ５４ ４７ ５４ ５４ 卯 卯卯 卯卯犏∞ 舶 ５４ ５３ ５４ ４５ ４４ ４７ ５４ ５４ ４４ ４７ ５１ ５１ ５２ ４４ ４４ ４４ ４４ ５４ ４５ ５４ ５８ ５８ ４４ ５２ Ｂ ｒｓ：黄铜 ｌ ＳＬＳ：不锈钢 ＮｉＰ：镍磷合金 Ｉ ＩＮｓ：绝缘物 ＰＭＡ：铁镍合金ｌ Ｎｓ：锌白铜 ｌ ＩＮｃ：铬镍铁合金ｌ ＢＣｕ：铜铍合金 １ Ｋｏｖ：可伐合金 ｌ ＦｅＡ：铁合金 Ｉ Ａ ＪＢ：铝青铜 Ｉ ＳＰｂ：锡铅合金 ＢＣｒ：发黑铬 ＳＺｎ：锌锡合金 ｌ 跺脚
表西工纛目ｌ大讲堂 水平要求不高，使用过程中出现的问题不会分析，总怀 疑是仪器问题，造成生产厂家售后成本很高。测厚仪厂 家利润不高。 尽管电解测厚仪的发展存在以上诸多不利因素，进 口仪器的特性比国产仪器具有较大优势，但日本一家企 ４ 电解测厚仪行业应用 电解测厚仪尽管是一种有损测试仪器，但也由于 其自身的特点及不可替代的特性得以广泛的应用。 使用领域涵盖如下行业：汽车、摩托车、航天、 船舶、自行车、运动及健身器材、电气、消费电子、 业近年还是升级了两款口碑不错的型号，国内产品更应 日用五金、安保、家具、洁具卫浴、厨房用品、紧固 多做些技术积累，适时推出更具竞争力的产品，引导电 件、钕铁硼及科研院所、学校、技术监督部门等。 镀厂家的购买意向。 镀层厚度的评判是镀层质量的一个重要数据，而 从市场销售的电解测厚仪来看，尽管各厂家各具特 镀层测厚仪的合理选用会更好地服务于生产过程监控 及最终产品质量的评测。 目前市场上国内外电解测厚仪品牌约１Ｏ个，美 国１个、日本２个、德国２个、中国５个。 ５ 电解测厚仪的使用现状 随着我国经济一直持续的高速增长及稳定的社会 环境，世界制造业与ａｎＴ的中心正向我国转移，电镀 工业在传统及新兴产业中扮演着重要角色。而电镀加 工基地主要集中在珠三角（约６０００余家）及长三角 地区（约２３００佘家），山东沿海，东北沿海，重庆 及其周边也都有不少的电镀工厂。因此电解测厚仪的 销售市场也主要分布在以上区域。综合看来电解测厚 仪行业发展环境还是不错的。 但电解测厚仪行业发展的现状不如其他厚度测试 仪器理想，随着电子技术的迅猛发展，微处理芯片被 广泛应用于各种电子设备中，也包括其他种类的测厚 仪，新产品不断涌现，但电解测厚仪相对落后些，主 要表现为新品面市周期较长，一种型号可有十年甚至 更长的生命期。究其原因： 或许因为该仪器使用面窄，只针对电镀行业，且 电镀企业多为小型规模，如非必需或客户要求，很多 电镀企业不太愿购买，仅靠电镀工程师的经验来评测 镀层厚度，即使需要也只满足于当时数据的获取，填 写一下报告即可。客户对功能的需求意愿不强。 由于该仪器的生产是一种很成熟的技术，除非保 养不当，电解测厚仪使用寿命是相当长的，即使有故 障，也很易修复。客户重新购机意愿不强。 进口测厚仪无论在硬件还是软件上明显优于国产 仪器，但其价格是国产测厚仪的５～１ ５倍，根本不对 国产测厚仪构成任何威胁，国产测厚仪即使能达到进 口测厚仪相应性能，也难卖出较好的价格。测厚仪厂 家动力不足。 由于互联网的普及，电解测厚仪厂家、销售商的 信息及价格很透明，更由于一些未经授权的销售商为 吸弓Ｉ客户眼球故意标出一个很低的价格，客户会货比 三家，据此压低价格，因客户的需求往往很低，能测 即可，不考虑后续服务及品质，厂家被迫让价。而电 解测厚仪不同于其他无损测厚仪，由于对操作者操作 ｊ 期 色，但进口仪器特色更突出些，德国产品做工精细，更 专业，更适于研究机构及有实力的电镀厂家使用，且要 求操作者有较高责任心，否则，适得其反；美国及日本 测厚仪，其采用的弹性条测试架，表面看很简陋，但操 作简易，更适合大多操作者频繁测试的需求。相比而 言，国内产品略显平凡。 ６对电解测厚仪未来发展的建议 看不清未来，就做不好现在。进口仪器的长处实际 上可作为国产仪器短期内学习和改进的目标。 针对测试频繁及操作技能不高的客户，可开发一些 简单易用的产品。很多工厂实验室人员配备不足，同日寸 操作多种仪器，及一些操作技能不高的操作员，他们不 愿花太多精力来操作电解测厚仪，因电解测厚仪不像其 他仪器，设置完程序不用长时间守候在仪器旁，电解测 厚仪需要守在仪器旁，特别是多镀层工件，较厚的工 件，会占用很多测试时间，遇到操作不到位，整个过程 必须重新进行，这是他们最不愿意看到的，也是他们总 是抱怨仪器有问题的原因，另～方面，这也是导致生产 商售后工作量大的一个原因。因此，在测试架方面可参 照日、美仪器的做法，使得测试工件装夹方便：仪器方 面不要太多的设置及代码，将常用镀层／基体组合快速设 置，这可减少操作者的失误，减轻操作者的工作负担。 值得注意的是测试架的性能最终会影响整机的性 能，主机功能再好，测试架上测头不能传回正确的测试 数据，最终测试结果可想而知。应主要解决的问题是测 试架的恒压装置，现实做法是：将测试胶头压在被测工 件上，用力不要过大，以正好不漏液为准。因测试胶头 为橡胶密封件，其功能有二：其一作为限定测试面积， 这就要求测试橡胶圈有一定的硬度；其二作为密封垫， 这就要求测试橡胶圈有一定弹性。事实上，这两点是相 互矛盾的，加上每个操作者用力大小不一样，橡胶圈的 形变也是不一样的，当然，最后的测试结果也就不一样 了；另～方面，在测试圆弧形工件时，由于测试胶头尺 寸选择不当，为防止漏液，会用更大的力量去按压测试 胶头，也会造成测试结果的不一致。在测试架这个问题 上可参考德国仪器的做法，设置一种适当的恒压装置， 尽可能减小测试误差，提高测试的重现性。
