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阳极氧化层无损检测优化方案

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:图11.8-34 由磷阳极化形成的铝氧化物薄层的扫描电镜图片2.在铝和铝合金上阳极氧化层厚度的测量裂束显微镜法在裂束显微镜中,一平行薄片状的光束通常以45°入射角斜射向经氧化的表面。当入射角和测量仪器物镜的光轴角均为45°时,厚度可用下列表达式给出式中 e——真实厚度;e′——视在的测得厚度。一般地,阳极氧化层厚度是指在检测面上至少10点进行测量所得厚度的算术平均值。

阳极氧化层无损检测优化方案

1.关于阳极氧化层

在外电场(流)的作用下,在电解质溶液中,利用电解作用使作为阳极的表面在一定的条件下形成氧化物的薄膜,即阳极氧化层。作为示例,图11.8-34所示为由磷阳极化形成的铝氧化物薄层的扫描电镜图片。可见,薄层具有垂直穿过厚度的细孔形成蜂窝结构。由于细孔的结构,氧化物层是弹性各向异性的;而平行于基底的平面,则是各向同性的。

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图11.8-34 由磷阳极化形成的铝氧化物薄层的扫描电镜图片

2.在铝和铝合金上阳极氧化层厚度的测量

(1)裂束显微镜法在裂束显微镜中,一平行薄片状的光束(I)通常以45°入射角斜射向经氧化的表面(如图11.8-35所示)。光束的一部分(R1)在氧化层外表面被反射,另一部分(R2)经折射透入氧化层,在金属/氧化层界面处反射,再次折射,射出外表面。因此,在目镜处可获得双平行线,其间的距离成比例于氧化层厚度和放大率。这距离也取决于氧化物的折射率n(1.59~1.62)和仪器的几何结构。当入射角和测量仪器物镜的光轴角均为45°时,厚度可用下列表达式给出

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式中 e——真实厚度;

e′——视在的测得厚度。

一般地,阳极氧化层厚度是指在检测面上至少10点进行测量所得厚度的算术平均值。就测量值来说,它与算术平均值偏差±10%是容许的。

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图11.8-35 裂束显微镜的光束路径图

任何异常值(其数量必须不超过30%)应从计算中排除,每个作两次进一步测量,以所得数值取代原数值。这做法每数值仅能进行一次。如果异常值被重复,则应将之加入到平均值978-7-111-35953-1-Part11-302.jpg的表达式中,此时的平均偏差表示为(www.xing528.com)

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(2)双光束干涉显微镜法通过采用白光照明的干涉显微镜,调节显微镜的细聚焦旋钮和基准反射镜控制器,在视场中可看到一组强条纹(来自覆层基底界面)和一组弱条纹(来自覆层-空气界面),如图11.8-36所示。测出在白光条纹组中心之间单色光条纹的数目,覆层厚度T可计算如下:

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式中 n——条纹数;

λ——单色光波长(μm);

μ——对于波长为λ的光覆层的折射率;

α——物镜的孔径数值、弧度

由此可知,在图11.8-36所示的铝上氧化覆层的厚度为

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这里,单色光源是波长为0.546μm的汞绿光,阳极化覆层的折射率为1.62,α为0.78。

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图11.8-36 通过白光干涉显微镜观察阳极化铝表面

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