特許測定プローブFTD3.3による、形状に影響されない膜厚測定

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特許測定プローブFTD3.3による、形状に影響されない膜厚測定

屈曲面での測定について一般的に言えること

特許測定プローブFTD3.3による、形状に影響されない膜厚測定

膜厚測定において、渦電流法は形状変化に対して極めて敏感です。

鉄や非鉄系の下地で非破壊方式膜厚測定をするために最もよく採用されているのは電磁法です。

アプリケーションには電磁誘導法や渦電流法が使われますが、どちらの場合も、測定対象の皮膜の厚さがプローブの電磁界に影響を与えることで測定する原理を用いています。

電磁界は空間的な拡がりを持っているので、試験品の形状も測定結果に影響します。凸型に屈曲した下地材上の皮膜は過大に測定されます。これは、下地材への磁界の結合が屈曲によって余計に低減され、皮膜がもうひとつあるかのような誤りが生じるためです。

凹型の屈曲の場合には膜厚は過小に測定されます。屈曲部でも正確に測定するためには、同じ曲率の、未コーティングの試験品でキャリブレーションしなければなりません。曲率が変われば、改めてキャリブレーションが必要となります。異なる部品が多数ある場合には、キャリブレーションの手間が大幅にかかる上、未コーティングの試験品をそれぞれ手に入れなければなりません。渦電流法は部品形状の変化に対して電磁誘導法よりもはるかに敏感に反応します。

対策

曲率補償型の渦電流測定プローブFTD3.3を使用すれば、任意の部品形状に施されたペイント皮膜、ラッカー皮膜および陽極酸化(アルマイト)皮膜を1回のキャリブレーションで正確に測定できます。渦電流測定プローブFTD3.3は追加のキャリブレーションを必要とせず下地の曲率を補償するので、これを使うことによって、従来のプローブと比べて測定の手間を大幅に減らすことができます。

準備: 従来のプローブFTA3.3と曲率補償型プローブFTD3.3の比較測定

図1はこれら両方のタイプのプローブの比較測定結果を示しています。曲率の異なる真鍮の円筒上のラッカー皮膜をシミュレーションするために、キャリブレーション用に金属片を測定しました。両方のプローブのキャリブレーションは平らな板上で行いました。プローブFTA3.3の測定値は典型的な曲率影響が出ています。

曲率が高くなるにつれ、測定上の膜厚は実際の値と比べて急激に増えています。曲率補償型のプローブFTD3.3では、膜厚はほぼ正確に測定されています。

図1. 従来の渦電流プローブFTA 3.3と曲率補償型プローブFTD 3.3による比較測定(膜厚絶対値は屈曲部直径の関数)
図1. 従来の渦電流プローブFTA 3.3と曲率補償型プローブFTD 3.3による比較測定(膜厚絶対値は屈曲部直径の関数)

プローブFTD3.3のメリットは明らかです。余計な手間を掛けずに導電性非鉄金属の下地で渦電流原理による膜厚測定を行うことができ、部品形状による測定値への影響はほとんどありません。

ラッカー塗装したアルミブラインドでの実際の測定

応用例「ラッカー塗装されたアルミブラインド」では、使用者にとっての実務的・時間的なメリットがはっきりしています。未コーティングのラメラ(ブラインドの薄片)は入手できず、入手できたのは平らなアルミ板のみだったため、ラッカー膜厚を凸側と凹側で測定を行いました。この板でキャリブレーションされたFTD3.3については全く問題ありませんでした。

フィッシャーでは渦電流プローブは導電性補償型なので、この板は別のアルミ合金製であっても構いません。標準測定プローブFTA3.3を使用してブラインドの同じ測定を行ったところ、測定結果は明らかに違うものでした(図2)。ここで正しく測定するためには、FTA3.3をブラインドの両側でキャリブレーションしなければなりません。それには同じ形状の未コーティングのブラインドが必要です。

図2. プローブFTD 3.3とFTA 3.3によるブラインドのラッカー皮膜測定、それぞれ凸側と凹側  x = 膜厚平均値、s = 標準偏差(平均値xはすべて40件の個別測定値によるもの)
図2. プローブFTD 3.3とFTA 3.3によるブラインドのラッカー皮膜測定、それぞれ凸側と凹側
x = 膜厚平均値、s = 標準偏差(平均値xはすべて40件の個別測定値によるもの)

結論

同等の条件下(屈曲した材料が手に入らないため平らなアルミ材料でキャリブレーション)で正しく測定できたのは測定プローブFTD3.3だけでした。但し、プローブFTD3.3の精度は、良好な測定上の標準偏差から読み取れるように、従来のプローブFTA3.3とほぼ同等であるという点も注目すべきです。

対象の測定機器

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