Một câu kết luận
Dòng điện xoáy đo đầu dò cách vật liệu nền dẫn điện bao xa. Nó chỉ có hiệu lực với vật liệu nền không nhiễm từ và dẫn điện (nhôm, đồng, đồng thau, thép không gỉ austenit), và chỉ có hiệu lực với lớp phủ không dẫn điện. Hai điều kiện thiếu một cũng không được.
Cơ chế vật lý: từ dòng điện xoáy đến số đọc
- Cuộn dây đầu dò qua dòng xoay chiều tần số cao (>1 MHz), thiết lập từ trường xoay chiều xung quanh;
- Từ trường cảm ứng trong lớp bề mặt vật liệu nền dẫn điện những dòng điện xoáy khép kín (eddy current), dòng điện xoáy lại sinh ra từ trường ngược;
- Từ trường ngược thay đổi trở kháng cuộn dây. Đầu dò càng xa vật liệu nền (lớp phủ càng dày), dòng điện xoáy càng yếu, sự thay đổi trở kháng càng nhỏ;
- Máy đo lượng thay đổi trở kháng, chuyển đổi thành chiều dày.
Thuật ngữ ngành “lift-off” (độ nâng) vốn dùng để mô tả khoảng cách giữa cuộn dây và vật liệu nền này. Trong đo chiều dày dòng điện xoáy, chiều dày lớp phủ được “dịch” thành một độ nâng.
Sự phân công giữa ISO 2360 và phương pháp cảm ứng từ
| Cảm ứng từ ISO 2178 | Dòng điện xoáy ISO 2360 | |
|---|---|---|
| Yêu cầu vật liệu nền | Sắt từ (thép, sắt) | Không nhiễm từ và dẫn điện (nhôm, đồng, đồng thau, thép không gỉ austenit) |
| Yêu cầu lớp phủ | Không nhiễm từ | Không dẫn điện |
| Tần số điển hình | Tần số thấp | Tần số cao >1 MHz |
| Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc tương ứng | GB/T 4956 | GB/T 4957 |
| Dải đo điển hình | 0-1500 / 2000μm, tối đa 15mm | Chủ yếu 0-1250μm, siêu mỏng tới 500μm |
Sự nhạy với độ dẫn điện là cái bẫy kỹ thuật lớn nhất
Cường độ dòng điện xoáy phụ thuộc vào độ dẫn điện của vật liệu nền. Mà độ dẫn điện là một tham số “nhạy” hơn độ từ thẩm:
- Hợp kim nhôm 6061 và 7075 có độ dẫn điện khác nhau, chuẩn số đọc cũng khác;
- Tỷ lệ thành phần hợp kim đồng thay đổi sẽ thay đổi rõ rệt độ dẫn điện;
- Vật liệu sau xử lý dung dịch rắn, hóa già, ủ thì độ dẫn điện thay đổi;
- Khi bản thân vật liệu nền quá mỏng (mỏng hơn độ sâu xuyên thấu hữu hiệu của dòng điện xoáy), số đọc sẽ nhỏ hơn thực tế.
Cách làm kỹ thuật: trên vật liệu nền trần cùng vật liệu, cùng trạng thái làm hiệu chỉnh zero, rồi dùng tấm chuẩn đối chiếu độ dốc. Đừng lấy kết quả hiệu chuẩn của một tấm nhôm để đo chi tiết đồng.
Các tình huống ứng dụng không thể thay thế của dòng điện xoáy
- Chiều dày màng oxide hóa anode trên thanh nhôm và cửa sổ nhôm: hạng mục kiểm soát chất lượng của nhôm kiến trúc và công nghiệp;
- Lớp phủ bảo vệ (conformal coating) trên PCB: chiều dày lớp phủ bảo vệ bo mạch, vật liệu nền là lớp dẫn điện trên vật liệu composite đồng và thủy tinh —— tình huống mục tiêu của Dongru DR370A;
- Màng oxide hóa và sơn siêu mỏng trên bề mặt nhôm, đồng: DR370B có dải đo 0-500μm, chuyên hướng lớp siêu mỏng;
- Lớp phủ vành đai hợp kim nhôm ô tô, lớp phủ tấm nhôm đồ bếp, lớp phủ vỏ pin nhôm.
Các model tương ứng trong dải sản phẩm Dongru
Model thuần dòng điện xoáy là DR370A (0-1250μm, lớp phủ bảo vệ PCB / sơn bo mạch) và DR370B (0-500μm, lớp oxide trên bề mặt nhôm đồng, sơn siêu mỏng). Nếu muốn đồng thời phủ cả tình huống nền sắt từ và phi sắt từ, nên chọn model hai chế độ Fe/NFe, như DR280A, DR380A, DR-A5, DR130 —— chúng tích hợp hai bộ cuộn dây trên cùng một đầu dò, tự động chuyển đổi nguyên lý theo vật liệu nền.
Các hiểu lầm thường gặp
- ❌ “Phương pháp dòng điện xoáy có thể đo vật liệu nền nhựa” —— không được. Nhựa không dẫn điện, dòng điện xoáy không sinh ra được. Lớp phủ trên vật liệu nền phi kim phải dùng phương pháp siêu âm (ASTM D6132).
- ❌ “Hiệu chuẩn xong một tấm nhôm, đo đồng cũng chính xác như vậy” —— khác biệt độ dẫn điện sẽ làm số đọc lệch hệ thống.
- ❌ “Độ chính xác dòng điện xoáy không bằng cảm ứng từ” —— với vật liệu nền đúng chuẩn và hiệu chuẩn đúng, độ bất định của cả hai cùng cấp độ; khác biệt đến từ biến số vật liệu nền chứ không phải bản thân nguyên lý.