用XRF测量金属镀层厚度

金属涂层适用于由合金，金属和塑料制成的各种物品。这些用于装饰目的，或增强其表面的化学和物理性质（磨损和耐热性，腐蚀，硬度，导电性，可焊性，粘附或润滑性）。

底漆会导致严重的产品故障，而涂层会显著增加制造成本。控制涂层厚度或涂层重量对于金属表面处理、制造、航空航天和汽车工业至关重要。

在测量金属涂层重量的现有技术中，x射线荧光(XRF)光谱法它有许多好处:它是特定的元素和非破坏性的，它提供了极其准确的结果。¹

然而，对于一些元素，XRF无法测量纯属涂层或过厚的金属层。多年来，通过将样本分析或靠近分析仪室内或靠近分析仪室，以便通过Benchtop XRF分析来解决这一点。

图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

在没有切割样品的情况下，测量重或大部件上的涂层厚度是不切实际的，并且手持式XRF可用于克服这种限制。最轻，最小，最强大的管道手持式XRF分析仪，Thermo Scientific™Niton™XL5 Plus，在几秒钟内精确地测量涂层重量或涂层厚度。

非破坏性分析直接在用于成品的过程控制或现场进行。操作员能够直接分析沉重和大部分，提高效率和提高生产率。

Niton XL5 Plus手持XRF分析仪。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

仪器特点及分析技术设置

Niton XL5 Plus是一款先进的手持能量色散XRF分析仪，具有:

• ProGuard探测器保护，防止窗户穿孔
• 一种专利的小型化5W (5-50 kv/5-500µA)银阳极x射线管
• 分析大面积8毫米的标准点尺寸，并补偿微观异质性
• 一个带有石墨烯窗口的大型硅漂移探测器，用于增强轻元素检测
• 一个可选的3毫米小点准直仪分析小尺寸的样品
• 一种微型摄像机，用于可视化和记录分析区域
• 一种微距相机，用于拍摄样本图像以加强记录

通过利用基于专有的基础参数（FP）算法，Niton XL5 +分析仪是通用的，处理无限的情况，而不必校准分析仪使用参考标准。^1,2

Niton XL5 Plus分析仪可以测量一个基材上多达四层的涂层厚度或涂层重量。基材可以定义为合金、金属、木材或塑料，而层可以定义为合金、纯元素或化合物(通过伪元素)。

对于涂层分析，Niton XL5 Plus分析仪的分析技术发展是直观和简单的。用户根据AISI/ASTM、DIN或GB标准，选择层数，并使用元素列表或可用合金库，输入层和基材的组成，如图1所示。

图1所示。用户定义的概要文件(分析方法)的摘录。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

在这种分析技术被储存在剖面中之后，仪器就可以使用了。Niton XL5 Plus分析仪使操作人员可以配置，存储和调用尽可能多的配置文件。

零XL5加涂层模式应用的能力和实例

表1显示了Niton XL5 Plus涂层模式的能力，涂层材料在不同的应用和行业中用于多种用途。亚博网站下载

表格1。涂层模式在Niton XL5 +分析仪上的测量能力实例及应用。来源:赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

测量能力	涂层的例子	用途或改良性质	行业应用
在纯金属或非金属基体上的单质层	AG / CU. Zn / [钢] Cd /(钢) CU /塑料]	电导率 耐腐蚀性能 耐腐蚀性能 金属涂层底漆	电气化产品 各种金属制造 航空航天、军事 各种金属制造
多个单质层 一种纯金属*或非金属基体	Au / Ni / Cu/ [Zn] Cr/ Ni / Cu /[塑料] Ti / Zn /[钢] Zr / Zn / [钢]	装饰性的 装饰性的 耐腐蚀性能 耐腐蚀性能	配件和服装 制造、设备 制造，汽车 制造，汽车
合金单一元素层	Cr /[不锈钢] Rh /[白金] Rh /(黄铜) Ti / [Al合金] Zr / [Al合金] Cr（vi）/ [合金**]	磨损和耐腐蚀 装饰性的 装饰性的 耐腐蚀，涂料底漆 耐腐蚀，涂料底漆 耐腐蚀，涂料底漆	各种金属制造 珠宝 配件 制造、汽车 制造、汽车 各种金属制造
合金表面多层	Cr /镍(铜)	装饰性的
合金作为纯金属上的涂料	NIP / [钢] 夹/ (Al) ZnNi /(钢)	磨损和耐腐蚀 磨损和耐腐蚀 耐腐蚀性能	一般制造 一般制造 汽车、航空航天
作为合金表面涂层的合金	NIP / [KOVAR]	磨损和耐腐蚀	玻璃密封
使用示踪元素复合层	P2O5/ [钢] 锡/ [工具钢]	腐蚀,油漆底漆 硬度、耐磨性	制造、汽车 切割工具

*在许多情况下，电镀物品的情况下，低合金钢可以近似为纯铁** Al，钢，Cu，Zn合金

任何金属涂层的组合都可以使用Niton XL5 Plus分析仪进行分析;这些例子并不是详尽无遗的。只要涂层层与基材的成分不相同，涂层层的厚度不超过临界值，即所谓的无限厚度，就可以进行分析。^1,2,3

当来自基板或层的信号通过中间层或层本身完全吸收时，达到无限厚度。图2中可以看出三个真实示例的分析结果。

图2。使用Niton XL5 Plus涂层模式“开箱即用”获得的测量示例。a)银配铜。Ag的实验值:13 μm。b)镀锌钢上的锆。Zr的实验室值:38毫克/米²．预期Zn值：CA。80克/米²．c) Kovar表面化学镀镍(NiP)^TM合金（Kovar是CRS Holdings，Inc。的商标）辊隙的认证厚度：20μm。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

所有三个结果都是在没有任何基于涂层参考样品的经验调整和直接从盒子中获得的。第一个例子是对电气化产品中使用的铜样品的分析。为了提高高频电导率，产品上镀了银。

这是一种简单的在纯金属上覆盖单质层的涂层系统。图2a为使用Niton XL5 Plus分析仪采集的12.88µm与实验室测量的13µm的分析结果，具有很高的准确性。

第二个例子是对热镀锌钢板上锆转换涂层的分析，热镀锌钢板用于汽车工业等。这是一个两层涂层系统，由相当厚的锌层组成，可以保护钢铁不生锈，第二层锆防止锌的“白锈”;含锆层通过防止氢氧化锌的形成，确保了漆层更好的附着力。

锆层不超过几个原子层的当量，所以非常薄。锆的实测值为40.24 mg/m²）极近的实验室值（38 mg / m²)，而锌的实测值也接近期望值。

第三个例子是科伐合金表面的化学镀镍层。当需要可靠的玻璃与金属密封时，可伐合金被用于工业。这种合金由约17%的钴、29%的镍、一些低于1%的其他元素和铁组成。

化学镀镍是一种镍磷合金(NIP)，它是一种化学镀在基体上以提高表面的耐腐蚀和耐磨性。由于这是一种覆盖在另一种合金上作为基材的合金，两种合金都含有高浓度的镍，这种类型的样品很难分析。

在这种情况下，分析结果(18.58µm)也非常接近鉴定值(20.0µm)。的涂层模式下的Niton XL5 +分析仪是非常多功能的，并提供准确的，“开箱即用”的结果，不需要任何调整，最简单的到最复杂的涂层样品。

在类型标准化过程中，当需要使用参考样品(标准品或内部特征参考物质)时，测量的准确性可以进一步提高。亚博网站下载

结论

为确保客户涂层规格遵守，质量控制在线，串联或最终产品检查期间至关重要。NITON XL5 PLUS分析仪帮助操作员：

• 通过减少以下生产错误来降低生产成本:
  • 涂层太厚会增加成本，因为使用的产品过多
  • 涂层太薄可能导致保修成本高，耐腐蚀性差，和/或产品故障
  • 非破坏性分析意味着无需损坏或削减高价值产品
• 通过简单的报告生成工具生产证书和质量报告
• 测量金属等级和组合，以确保货物收到匹配采购订单
• 从门口向产品的货物检测生产审计轨迹
• 通过遵守国际方法ISO 3497和ASTM B568实现和平
• 通过多种测量和自动平均来确保产品中的一致涂层以提高质量
• 提供即时结果的快速周转，无需样品准备(相对于实验室分析后的统计取样，这很耗时)

Niton XL5 Plus分析仪和涂层模式从传统的金属识别和组成测量过程中向前提供了重要的一步。

参考资料及进一步阅读

1. S. Piorek，涂料，涂料和薄膜沉积，第4章在便携式X射线荧光光谱法，用于原位分析，由Philip Potts和Margaret West编辑，RSC发布2008
2. ASTM B568-98（2009）通过X射线光谱法测量涂层厚度的标准试验方法。
3. 涂层厚度的测量- x射线光谱法。

图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

确认

制作材料最初由鲍尔从赛莫费舍亚博网站下载尔科学。

此信息已被采购，从Thermo Fisher Scientific - 元素分析仪和相位分析仪提供的材料提供和调整。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。