Medición no destructiva del espesor de película seca
Como indica el título, el espesor del recubrimiento se mide mediante métodos que no dañan ni el recubrimiento ni el sustrato. Las técnicas no destructivas incluyen:
- Magnético: la fuerza magnética se reduce a medida que aumenta el espesor del recubrimiento (solo para sustratos ferrosos).
- inducción magnética
- Corriente de Foucault
- Efecto Hall
- Ultrasónico
- cambio de fase
- retrodispersión ß
- fluorescencia de rayos X
Magnético/Tipo 1
Partiendo del sencillo principio de que la cantidad de fuerza necesaria para extraer un imán de un sustrato ferroso sin recubrimiento es mayor que la fuerza necesaria para extraer el mismo imán de un sustrato recubierto, surgió la idea de un medidor de espesor de recubrimiento no destructivo.
Para fabricar un medidor básico de espesor de recubrimiento, simplemente tome un imán, adhiérale un resorte (con un indicador) y registre en una regla el punto en el que el imán se separa del sustrato sin recubrimiento al levantarlo. Repita los pasos con varias láminas de diferentes espesores conocidos (medidos con un micrómetro o dispositivo similar) y registre el valor en la regla graduada.
Ahora es posible medir un espesor desconocido comparando la fuerza (F) necesaria para separar el imán de la escala, según el espesor de las láminas utilizadas en la creación de la regla graduada. Este es el principio fundamental de todos los calibradores de lápiz.
Un imán de extremo plano proporciona una mayor área de medición ( a ) en lugar de una medición puntual. Un extremo esférico proporciona una medición puntual más pequeña ( b ), mejorando así la precisión.
Este diseño rudimentario proporciona una precisión típica de aproximadamente el 15% como máximo, debido principalmente a la precisión del resorte. Una forma de mejorarlo es eliminar los efectos de la gravedad en el valor medido de la fuerza requerida.
En el primer diagrama a continuación, «F» es la fuerza necesaria para separar el imán de la superficie y «f» es la fuerza registrada por el sensor. En este caso, F = f.
En el segundo diagrama, «F» sigue siendo la fuerza necesaria para separar el imán de la superficie y «f» sigue siendo la fuerza registrada por el sensor. «m» es la masa del sensor. Ahora F = f + mg.
Por lo tanto, aunque el espesor del recubrimiento sea el mismo en ambos casos, el valor registrado por el medidor es mayor en el primer ejemplo que en el segundo.
The Elcometer 101
En 1947, creamos nuestro primer medidor de espesor de recubrimiento patentado, conocido como Elcometer 101.
El primer medidor de espesor de recubrimiento patentado fue el Elcometer 101, cuya patente se concedió en 1947. Su principio de funcionamiento se basaba en un imán de herradura: las variaciones en el flujo magnético generaban la proximidad de un sustrato ferroso al imán. Esto se debe a que el flujo magnético aumenta cuanto más cerca está el imán del sustrato.
Se descubrió que un puntero sujeto a un espiral, al colocarse en el centro del imán de herradura, podía utilizarse para medir el flujo magnético. Mediante este puntero y láminas de espesor conocido, se desarrolló un medidor de espesor más preciso (+/-10%), el cual dio origen al nombre Elcometer, originalmente fabricado como Elcometer 101.
ELCo - contador: el contador de la East Lancashire Chemical Company
Para mejorar aún más la precisión, se utiliza un punto de apoyo para contrarrestar la masa del imán, lo que permite una mayor exactitud y repetibilidad de la medición en diversos ángulos de la superficie. Un resorte circular, enrollado en el centro, está sujeto al punto de apoyo. Al girar el resorte, la fuerza aplicada al imán aumenta hasta que este se separa de la superficie.
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