Medidores de espesor de recubrimiento electrónico
Medidor tipo 2: Instrumento electrónico que utiliza circuitos electrónicos e inducción magnética para convertir una señal de referencia en una lectura del espesor del recubrimiento. También se basa en los principios del efecto Hall o de las corrientes de Foucault, o ambos, o una combinación de ambos.
Los instrumentos electrónicos para medir el espesor de recubrimientos permiten analizar el espesor de recubrimientos sobre sustratos metálicos. Las técnicas más comunes son la inducción electromagnética y las corrientes de Foucault. La inducción electromagnética se utiliza para sustratos magnéticos, como los materiales ferrosos, mientras que el método de corrientes de Foucault se emplea cuando el sustrato no es ferroso.
Inducción electromagnética
Se genera un voltaje al introducir un imán en una bobina de alambre. Este proceso se denomina inducción. La dirección del voltaje inducido se invierte al retirar el imán de la bobina. Este campo magnético alterno se utiliza para medir el espesor de recubrimientos. Una bobina de alambre fino enrollada alrededor de un núcleo magnético genera un campo magnético. Una segunda bobina detecta las variaciones del flujo magnético.
La densidad de flujo magnético en la superficie de una sonda magnética varía al acercarse a una superficie de acero. La distancia al sustrato de acero influye en la magnitud de la densidad de flujo en la superficie de la sonda. Por lo tanto, al medir la densidad de flujo, se puede determinar el espesor del recubrimiento.
Corriente de remolino
En el caso del principio de corrientes parásitas, se utiliza una sonda de bobina única con una señal de frecuencia relativamente alta, de varios megahercios, para generar un campo alterno en el metal no ferroso bajo el recubrimiento. Este campo induce corrientes parásitas en el sustrato, las cuales, a su vez, presentan campos magnéticos. Estos campos influyen en la sonda y provocan variaciones en la impedancia eléctrica de la bobina. Dichas variaciones dependen del espesor del recubrimiento.
El método de corrientes parásitas sensible a la amplitud se utiliza para medir recubrimientos no conductores sobre sustratos metálicos no magnéticos. El método de corrientes parásitas sensible a la fase (desfase) se utiliza para medir recubrimientos no magnéticos sobre sustratos metálicos o no metálicos. Esto es especialmente relevante si el recubrimiento es una pintura metálica o si se requiere una medición sin contacto.
Los avances tecnológicos posteriores han permitido que los instrumentos combinen tecnologías, de manera que puedan medir con precisión tanto en sustratos ferrosos como no ferrosos, cambiando automáticamente para facilitar el cambio.
La ventaja de los medidores electrónicos radica en su increíble precisión. Medidores como el Elcometer 456 ofrecen una precisión de +/- 2,5 µm o 1-3% (el valor que sea mayor) y pueden realizar hasta 70 lecturas por minuto. Pocos medidores presentan una precisión mayor, pero el Elcometer 355, por ejemplo, utilizando los mismos métodos de medición, alcanza una precisión de +/- 1 µm. La precisión, por supuesto, depende de la calidad de la calibración.
Un aspecto importante a tener en cuenta en los medidores que utilizan los principios de medición de inducción electromagnética y corrientes parásitas es el efecto de borde. El flujo magnético alrededor de los bordes de un sustrato difiere significativamente del flujo a través del material. Por lo tanto, las lecturas en el borde serán distintas a las obtenidas en el interior del sustrato. Por este motivo, Elcometer establece un diámetro mínimo de muestra para cada sonda; la mitad de este diámetro (el radio) determina la distancia mínima a la que debe colocarse la sonda desde el borde para obtener una lectura correcta.
Fluorescencia de rayos X
Tanto el recubrimiento como el material del sustrato producen radiación de fluorescencia de rayos X, pero la radiación emitida por el sustrato pierde energía (se atenúa) al atravesar el recubrimiento. Diversas propiedades del recubrimiento, especialmente su espesor, determinan la cantidad de energía que pierde la radiación de fluorescencia de rayos X. Por lo tanto, existe una relación entre las emisiones secundarias y el espesor del recubrimiento.
El efecto Hall
El principio de medición del efecto Hall es una modificación de la tecnología de inducción magnética. Este método se utiliza principalmente para medir el espesor de capas de níquel depositadas sobre un sustrato no magnético. El níquel depositado presenta un ligero magnetismo; a medida que aumenta el espesor de la capa, sus propiedades magnéticas se incrementan. La intensidad del magnetismo en la capa de níquel se puede calcular mediante un sensor de efecto Hall integrado en la sonda.
Un sensor de efecto Hall es un semiconductor especializado que responde a los cambios en un campo magnético que aparece a través de su superficie cuando una corriente pasa a través de él y, por lo tanto, se puede determinar el espesor del recubrimiento.
Ultrasónico
Utilizando métodos de medición básicos, se pueden medir los recubrimientos sobre sustratos no metálicos. El recubrimiento se trata como un sustrato y se realiza una medición simple del espesor del material, que corresponde al espesor del recubrimiento.
Retrodispersión beta
Un haz de partículas beta se dirige a través de una abertura hacia el componente recubierto y algunas de estas partículas se reflejan (retrodispersan) desde el recubrimiento de vuelta a través de la abertura, penetrando en la ventana de un tubo Geiger Muller.
El gas inerte del tubo (generalmente helio o argón) se ioniza, provocando una descarga entre los electrodos. Esto genera un pulso que un contador electrónico registra y traduce en una medida del espesor del recubrimiento. Si el espesor del recubrimiento aumenta, la tasa de retrodispersión también aumenta. La variación en la tasa de partículas beta dispersadas es una medida del espesor del recubrimiento.
Este método se utiliza para medir el oro, la plata y el estaño en componentes electrónicos; los chapados decorativos en accesorios de fontanería y los recubrimientos depositados por vapor en cerámica y vidrio. También se pueden medir los recubrimientos de aceite o lubricante en metales mediante este método.
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