一种电镀件表面膜层的测厚方法与流程

1.本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种电镀件表面膜层的测厚方法。


背景技术：

2.在合金或金属件，如锌合金件的生产过程中，由于锌合金的电位较负，化学稳定性较差，容易被腐蚀，同时为了满足理化性能和外观视觉的需求，故常对合金件或金属件进行电镀加工使其成为电镀件，利用其表面的电镀层对合金件或金属件进行防护或防护装饰。
3.此外，为了大大提高电镀件的理化性能和外观视觉档次，在电镀后往往还需要在其表面再喷一层透明漆膜等膜层，如此所述透明漆膜的厚薄对产品的理化性能和外观视觉档次将会起到举足轻重的作用。
4.现有技术中，对于器件表面漆膜等膜层厚度的测量，普通厂家一般局限于使用游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、单功能便携式仪器等测量超厚度膜层、单一基体表面膜层、有颜色膜层、有磁性膜层和可导电膜层等，且测量结果容易受电、磁、光、热等物理条件影响，测量误差较大。此外，此类膜层厚度的测量技术还存在不能直观显示膜层厚度的分布情况，以及检测结果具有随机偶然性，对局部有缺陷膜层极易漏检等缺陷。
5.对于合金电镀件表面超薄透明绝缘无磁的膜层，如漆膜等，由于该膜层的厚度超薄、一般<3um，且膜层本身无颜色、无磁性、非导电，且合金基体上常存在多种金属电镀层，例如：铜层、银层、金层、铜
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锌合金层、铜
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锡合金层、铜
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锡
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锌合金层、锡
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钴合金层等等，使用上述设备和方法很难对这类电镀件表面超薄透明绝缘无磁的膜层进行精准测厚。
6.目前，对于合金电镀件这种复杂基体的表面超薄透明绝缘无磁膜层的精准测厚，科研机构主要采用sem扫描式电子显微镜、stm扫描穿遂式电子显微镜、stem扫描穿透式电子显微镜等高端高昂设备实现，然而电镜制样、电镜观察和电镜分析的费用昂贵、过程复杂、专业技术依赖性强，广泛实施和推广的难度极大。
7.为解决上述技术问题，特提出本技术。


技术实现要素：

8.本发明设计出一种电镀件表面膜层的测厚方法，以克服现有普通厂家不能测量或科研机构需使用过程复杂、费用高昂、技术依赖程度高的电镜设备的技术难题。
9.为解决上述问题，本发明公开了一种电镀件表面膜层的测厚方法，包括步骤：
10.s1，前处理阶段：在待测电镀件a上设置有色边界层后，将其制备成金相试样c；
11.s2，测量阶段：通过显微镜观察和测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d，所述距离d即为所述待测电镀件a表面膜层的厚度。
12.进一步的，所述步骤s1包括：
13.s11，准备待测电镀件a；
14.s12，制备有色颜料工作液；
15.s13，将所述有色颜料工作液涂覆至所述待测电镀件a的表面，干燥至恒重后得到
具有有色边界层的待测电镀件b；
16.s14，将所述待测电镀件b进行切割、使所述待测电镀件b表面膜层的横截面裸露出，之后将其进行浇铸和研磨制备成金相试样c。
17.进一步的，在所述步骤s12中，采用除黑色以外的有色颜料制备所述有色颜料工作液。
18.进一步的，在所述步骤s12中，采用非透明有色漆制备所述有色颜料工作液。
19.进一步的，在所述步骤s13中，采用浸涂或喷涂的方式将所述有色颜料工作液涂覆至所述待测电镀件a的表面。
20.进一步的，在所述步骤s13中，将所述有色颜料工作液浸涂或喷涂于所述待测电镀件a的表面后，在80～120℃干燥至恒重，得待测电镀件b。
21.进一步的，在所述步骤s14中，垂直于所述待测电镀件b的表面进行切割，使得所述待测电镀件b表面膜层的横截面垂直裸露出。
22.进一步的，在所述步骤s14中，浇铸成型后的待测电镀件b表面膜层的横截面垂直裸露出。
23.进一步的，所述步骤s2包括：
24.s21，将所述金相试样c置于显微镜的载物台上，调整显微镜，直至在低倍放大倍数下看到清晰的金相试样c的边界图像；
25.s22，提高显微镜的倍数，直至在高倍放大倍数下看到清晰的金相试样c中电镀层的边界图像；
26.s23，缓慢增加光源亮度，直至看到清晰的所述金相试样c中电镀层和有色边界层之间的待测膜层两侧的边界图像；
27.s24，通过显微图像分析软件测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d。
28.进一步的，所述显微镜为金相显微镜。
29.本技术所述的电镀件表面膜层的测厚方法具有以下优点：
30.第一，本技术所述电镀件表面膜层的测厚方法可以广泛适用于各种膜层厚度的测量，不再局限于超厚度膜层、有颜色膜层、有磁性膜层、可导电膜层或单一基体表面膜层，对于复杂基体表面膜层，超薄度膜层、无颜色膜层、无磁性膜层、非导电膜层均可以准确测量其厚度；
31.第二，可以更加直观显示膜层厚度的分布情况；
32.第三，可以观察到边界清晰的膜层，测量结果误差极小，准确度和精确度高，且不受电磁光热等物理条件影响。
33.第四，不再依赖于电子显微镜等高昂设备和专业技术、不再费时费力。严格按该发明的操作步骤，过程简单、全过程傻瓜式操作，成功率高。
附图说明
34.图1为本发明实施例所述待测电镀件a的实物图；
35.图2为本发明实施例所述有色颜料工作液的实物图；
36.图3为本发明实施例所述待测电镀件b的实物图；
37.图4为本发明实施例所述金相试样c的实物图；
38.图5为本发明实施例所述显微图像分析软件的界面一；
39.图6为本发明实施例所述显微图像分析软件的界面二；
40.图7为本发明实施例所述显微图像分析软件的界面三；
41.图8为本发明实施例所述显微图像分析软件的界面四；
42.图9为本发明实施例所述显微图像分析软件的界面五；
43.图10为本发明实施例所述金相显微镜下的金相试样c的一种结构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
45.一种电镀件表面膜层的测厚方法，包括步骤
46.s1，前处理阶段：在待测电镀件a上设置有色边界层后，将其制备成金相试样c；
47.s2，测量阶段：通过显微镜观察和测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d，所述距离d即为所述待测电镀件a表面膜层的厚度。
48.需要说明的是，为清楚的说明本技术，将所述电镀件表面膜层的两侧表面分别称为“外边界”和“内边界”，其中，“外边界”为所述电镀件表面膜层与外部空气之间的界面；“内边界”为所述电镀件表面膜层与电镀件上电镀层之间的界面。进一步的，当在待测电镀件a上设置有色边界层后，所述“外边界”为所述电镀件表面膜层与有色边界层之间的界面。
49.本技术所述的测量原理如下：在前处理阶段通过在待测电镀件a的表面设置有色边界层，在待测电镀件a表面膜层的外侧形成一个便于观察和测量的有色外边界；然后通过显微镜找出待测电镀件a表面膜层与电镀件a上电镀层之间的内边界和膜层与有色边界层之间的外边界，如此，所述外边界和内边界之间的材料就是待测电镀件a表面的膜层，那么，通过显微镜测量所述金相试样c中有色颜料工作液与电镀层之间的距离d时，即可得到所述待测电镀件a表面膜层的测厚。
50.具体的，所述步骤s1包括：
51.s11，准备待测电镀件a；
52.s12，制备有色颜料工作液；
53.s13，将所述有色颜料工作液涂覆至所述待测电镀件a的表面，干燥至恒重后得到具有有色边界层的待测电镀件b；
54.s14，将所述待测电镀件b进行切割、使所述待测电镀件b表面膜层的横截面裸露出，之后将其进行浇铸和研磨制备成金相试样c。
55.通过所述步骤s11～s14，能够首先在待测电镀件a表面膜层的外侧形成一个便于观察和测量的有色边界层；之后通过切割将待测电镀件a表面膜层的横截面裸露出来，并通过浇铸和研磨制备成金相试样c，为后续进行显微镜观察奠定基础。
56.需要说明的是，所述步骤s11～s14为测量前的前处理，所述步骤s11～s14的顺序非常重要，需要按照操作步骤、逐步制备金相试样c，否则，在测量阶段可能会观察不到电镀件表面的膜层。
57.更进一步的，由于本技术中对膜层厚度的检测并不依赖于膜层的颜色、基体材质、
磁性和导电性等因素，因此，所述步骤s11中，待测电镀件a的基体可以为锌基、铜基、铁基、铝基、镁基
……
，及其它们的合金，以及各种非金属塑料件等等。待测电镀件a的电镀层可以为锌层、铜层、锡层、镍层、银层、铬层
……
，及其它们的合金镀层、以及各种贵重金属镀层等等。且所述待测电镀件a表面的膜层可以为超薄(厚度小于3um)、透明、绝缘、无磁的膜层，也可以为其他超厚度膜层、单一基体表面膜层、有颜色膜层、有磁性膜层和可导电膜层等，膜层的材质也不限，如可以为复合材料膜层、无机非金属材料膜层、高分子材料膜层、金属材料膜层等、例如漆膜层、陶瓷膜层、金属转化膜层等等，附图1给出了所述待测电镀件a的一种实物图。相较于现有使用游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、单功能便携式仪器等测量仪器，本技术所述电镀件表面膜层的测厚方法的测量准确性更高，适用范围更广。
58.优选的，在所述步骤s12中，采用市售的、除黑色以外的有色颜料制备有色颜料工作液。由于金相浇铸材料在显微镜下也呈黑色，若使用黑色的有色颜料制备有色颜料工作液则很难区分有色边界层与金相浇铸材料。
59.更加优先的，可以采用除黑色以外的非透明有色漆制备有色颜料工作液。
60.作为本技术的一些实施例，在所述步骤s12中，采用红色的漆制备所述有色颜料工作液。其具体实施过程为：取30～100克市售的非透明红色漆，加入0.5～0.8倍重量的配套稀释剂，搅拌均匀后将得到非透明红色漆工作液，将所述非透明红色漆工作液作为所述有色颜料工作液涂覆至所述待测电镀件的表面，干燥至恒重后，即可得到所述待测电镀件b，本技术的附图2给出了所述有色颜料工作液的一种实物图。
61.作为本技术的一些实施例，在所述步骤s12中，还可以采用滴胶、注塑、贴膜、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等方式代替上述采用非透明有色漆烘烤干燥的方式在所述待测电镀件a的表面形成有色边界层。
62.优选的，在所述步骤s13中，可以采用浸涂或喷涂的方式将所述有色颜料工作液涂覆至所述待测电镀件a的表面，干燥至恒重后，得到具有有色边界层的待测电镀件b。
63.更加优选的，在所述步骤s13中，将所述有色颜料工作液浸涂或喷涂于所述待测电镀件a的表面后，在80～120℃干燥至恒重，得待测电镀件b。在干燥过程中，干燥温度若太高，则有色颜料工作液形成的有色边界层容易鼓泡、起皮、变脆或开裂、甚至燃烧，将会增加后续制备金相试样c的难度，且不利于后期测量膜层的厚度；干燥温度若太低，则有色颜料工作液干燥速度较慢、表面的有色颜料工作液容易在干燥过程中产生流动，致使涂覆不均匀，局部可能无明显有色边界层，亦不利于后期膜层的厚度测量。本技术的附图3给出了所述待测电镀件b的一种实物图。
64.优选的，在所述步骤s14中，垂直于所述待测电镀件b的表面进行切割，使得所述待测电镀件b表面膜层的横截面垂直裸露出，如此有利于提高测量的准确性。
65.作为本技术的一些实施例，在所述步骤s14中，使用市售的金相胶粉和金相固化剂，在模具中浇铸成型，使得所述待测电镀件b表面膜层的横截面垂直裸露出，并研磨抛光成金相制样c，本技术的附图4给出了所述金相试样c的一种实物图。
66.具体的，所述步骤s2包括：
67.s21，将所述金相试样c置于显微镜的载物台上，调整显微镜，直至如图5所示，可以在低倍放大倍数下看到清晰的金相试样c的边界图像；
68.s22，提高显微镜的倍数，直至如图6所示，可以在高倍放大倍数下看到清晰的金相
试样c中电镀层的边界图像；
69.s23，缓慢增加光源亮度，直至如图7所示，可以看到清晰的所述金相试样c中电镀层和有色边界层之间的待测膜层两侧的边界图像；
70.s24，通过显微图像分析软件测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d。
71.在所述步骤s21～24中，首先通过调整显微镜在低倍放大倍数下看到清晰的金相试样c的边界图像，然后提高显微镜的倍数在高倍放大倍数下看到清晰的金相试样c中电镀层的边界图像，之后增加光源亮度看到所述金相试样c中电镀层和有色边界层之间的待测膜层两侧的边界图像，逐步调节，最终获得清晰的膜层两侧分别与色边界层和电镀层之间的边界图像，即膜层两侧的内边界和外边界之间的图像，并通过显微图像分析软件测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d得到膜层的厚度，实现膜层厚度的测量。
72.需要说明的是，所述步骤s21～s24为测量阶段的操作步骤，所述步骤s21～s24的顺序非常重要，需要按照操作步骤、逐步调节显微镜，否则，可能会观察不到电镀件表面的待测膜层。
73.优选的，在所述步骤s21中，首先将所述金相试样c至于显微镜的载物台上，然后调整载物台，使该金相制样处于物镜光源正下方，之后选择5倍的物镜，调节合适光源亮度，并先粗调后微调聚焦旋钮，直至看到清晰的金相试样c的边界图像。
74.更加优选的，所述显微镜为金相显微镜，如leicadm2500m金相显微镜。由于金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美结合在一起而开发研制成的高科技产品，不仅可以在目镜上作显微观察，还可以在计算机屏幕上观察实时动态图像，可以很方便地观察金相图像、微观结构、表面形貌，从而对金相图谱进行分析、评级、测量等技术处理以及对所需图片进行编辑、保存和打印。
75.此外，运用同种原理或类似步骤，还可以使用其他类似光学显微观测装置或设备变相代替金相显微镜，实现本技术所述的电镀件表面膜层的厚度测量，这对于本领域技术人员来说，是可以通过简单替换即可实现的，在此不再详细赘述。
76.优选的，所述步骤s2中，采用las v4.0
‑
lascore显微图像分析软件观察和测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d。
77.作为本技术的一些实施例，所述步骤s21中，首先打开电脑，双击las v4.0
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lascore显微图像分析软件，开启leicadm2500m金相显微镜的电源，之后将所述金相试样c至于显微镜的载物台上，然后调整载物台，使该金相制样处于物镜光源正下方，之后选择5倍的物镜，调节合适光源亮度，并先粗调后微调聚焦旋钮，直至看到清晰的金相试样c的边界图像。
78.优选的，在所述步骤s22中，需逐步将物镜倍数由低倍转换至高倍(如5倍
→
10倍
→
20倍
→
50倍
→
100倍)，直至看到100倍物镜下清晰的电镀层和有色边界层之间的边界图像。
79.作为本技术的一些实施例，在所述步骤s24中，通过las v4.0
‑
lascore显微图像分析软件测量所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d的详细过程如附图7～9所示：首先，点击附图7所示界面左下角“采集图像”按钮，并在弹出的窗口中，如附图8所示，选择物镜“100
×”
，选择变倍器“1
×”
，点击“采集”保存图像；之后点击附图9所示界面左上角“处理”按钮，电脑屏幕显示已保存的图像，在界面左边的“注释”菜单中，对“默认包含比例
尺”选项勾选“显示”，对“线”选项勾选“显示”，并选择“距离线”，之后进行膜层厚度的测量，首先点击与待测膜层相邻的光亮刺眼的电镀层边界作为距离线起点，然后按住鼠标左键拖动“距离线”至与待测膜层相邻的有色边界层的边界作为距离线的终点，最后点击界面左下角的“合并全部”按钮，得到所述距离线的长度，即所述金相试样c中有色边界层与电镀层之间的距离d。
80.此外，在所述显微图像分析软件或显微镜中，还可以直接观察所述电镀件表面膜层的形态、分布均匀程度等。
81.综上所述，不难发现：本技术所述电镀件表面膜层的测厚方法具有以下优点：
82.第一，本技术所述电镀件表面膜层的测厚方法可以广泛适用于各种膜层厚度的测量，不再局限于超厚度膜层、有颜色膜层、有磁性膜层、可导电膜层或单一基体表面膜层，对于复杂基体表面膜层，超薄度膜层、无颜色膜层、无磁性膜层、非导电膜层均可以准确测量其厚度；
83.第二，可以更加直观显示膜层厚度的分布情况；
84.第三，可以观察到边界清晰的膜层，测量结果误差极小，准确度和精确度高，且不受电磁光热等物理条件影响。
85.第四，不再依赖于电子显微镜等高昂设备和专业技术、不再费时费力。严格按该发明的操作步骤，过程简单、全过程傻瓜式操作，成功率高。
86.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。