JPH06337214A - 溶射膜厚の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定装置をコンパクトかつ安価にすることが
でき、しかも溶射膜厚を短時間で簡易的に測定すること
ができる溶射膜厚の測定方法を提供する。 【構成】 本実施例においては、測定対象である形材２
を搬送装置３によって矢印Ａ方向に搬送しながら、光学
式の変位計５によって溶射皮膜が形成された表面２ａの
垂直方向の変位（即ち表面粗さ）を測定する。変位計５
からの出力は、コントローラ７及びフィルタ９によって
低周波成分が除去された後、加算器１１において積分処
理される。そして、この積分信号は判別器１３に送ら
れ、溶射膜厚の値が既知である試料に基づいて決められ
た設定値と比較されて、形材２の溶射膜厚がある基準値
より大きいか否かが判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば金属形材などの
試料表面に形成された溶射皮膜の膜厚を測定する溶射膜
厚の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種金属形材の表面に対して
他の金属材料（例えば亜鉛など）を溶射して、耐腐食用
の溶射皮膜を形成することが行われている。例えば、押
出によって形成したコンデンサ用中空形材の表面に亜鉛
などを溶射し、形材の押出し直後の新生面を利用して亜
鉛などの拡散を促進して、より密着性に優れた犠牲腐食
皮膜を得ることもその一例である。

【０００３】ところで、この形材表面の溶射膜厚（形材
表面への溶射材料の付着量）は、通常蛍光Ｘ線分析装置
によって測定されている。即ち、形材表面の溶射皮膜に
Ｘ線（１次Ｘ線）を照射し、付着している亜鉛などの溶
射材料より放出される蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）の量を検出
して、溶射膜厚を測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の蛍光Ｘ線分析装置による測定の場合、装置が大型で
狭い場所に設置することが難しく、しかも非常に高価で
あるという問題がある。また、装置の特性上、信号処理
に時間がかかるので、測定時間が長くなり、迅速な分析
が行えないという問題もある。

【０００５】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れ、測定装置をコンパクトかつ安価にすることができ、
しかも溶射膜厚を短時間で簡易的に測定することができ
る溶射膜厚の測定方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、試料表面の溶射皮膜の膜厚を測定
する溶射膜厚の測定方法であって、該溶射皮膜が形成さ
れた試料表面の表面粗さを測定し、該表面粗さの測定値
に基づいて前記溶射皮膜の膜厚を求めることを特徴とす
る溶射膜厚の測定方法を要旨とする。

【０００７】ここで、前記溶射皮膜は、金属あるいは非
金属の溶射材料を母材の表面に吹き付けることによって
形成されるものであり、この溶射材料としては、例えば
亜鉛などの金属の他に、セラミックス、プラスチックな
ど様々なものを用いることができる。

【０００８】また、前記表面粗さの測定値は、ＪＩＳに
て定義されているＲ_a（中心線平均粗さ）、Ｒ_max（最大
高さ）、あるいはＲ_z（十点平均粗さ）に限らず、様々
なパラメータによって表すことができる。

【０００９】

【作用】本発明の測定方法は、試料に溶射皮膜を形成し
た場合に、試料表面に溶射材料が粒状に付着して微細な
凹凸が形成されることに着目したものであり、この試料
表面の凹凸量を表面粗さとして測定し、表面粗さと溶射
膜厚との間の相関関係に基づいて溶射膜厚を求めるもの
である。

【００１０】つまり、本発明の溶射膜厚の測定方法にお
いては、溶射皮膜が形成された試料表面の表面粗さを、
例えば光学式変位計や、触針式表面粗さ計などを用いて
測定し、この得られた表面粗さの測定値に基づいて、例
えば次のようにして溶射膜厚を求める。即ち、例えば溶
射膜厚が既知である試料の表面粗さを測定して予め検量
線を作成しておき、これに基づいて未知試料の溶射膜厚
の正確な値を算出することができる。または、より簡易
的な方法として、膜厚が既知の試料を一つだけ用意して
表面粗さを求めておき、この値と未知試料の表面粗さの
値とを比較し、溶射膜厚が基準値以上か否かを判別する
こともできる。

【００１１】このような本発明の測定方法によれば、光
学式の変位計や触針式表面粗さ計などといった、従来の
蛍光Ｘ線分析装置に比べてより小型且つ安価な測定装置
を用いることができ、しかも測定を迅速かつ簡便に行う
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、実施例の溶射膜厚測定装置１を示し、
この測定装置１は、形材２の表面２ａ上に形成された溶
射皮膜の膜厚を求めるものである。本測定装置１におい
ては、形材２は搬送装置３の上にセットされ、その上方
には、表面２ａの表面粗さを非接触にて測定する変位計
５が配置されている。また、測定装置１には、変位計５
より得られる出力信号を適宜アナログ処理して溶射膜厚
を判定するためのコントローラ７、フィルタ９、加算器
１１、判別器１３及び演算器１５が備えられている。

【００１３】ここで、搬送装置３は、形材２を水平方向
（矢印Ａ又はＡ´方向）に移動させるものであり、その
搬送速度を自由に変更することができる。変位計５は、
市販の光学式変位計であり、形材２の表面２ａに対して
レーザー光をやや傾けて照射し、その反射光が変位計５
に戻る位置の変化を検出することによって、型材２の垂
直方向（矢印Ｂ又はＢ´方向）の変位を測定するもので
ある。この変位計５は、μｍオーダーの変位を測定でき
る分解能を有し、形材表面２ａの微細な凹凸を測定する
ことができる。尚、この変位計５によって得られた凹凸
を示す出力は、コントローラ７に送られ、増幅などの処
理がなされてフィルタ９に送られる。

【００１４】フィルタ９は、いわゆる高域通過フィルタ
（ＨＰＦ）であり、コントローラ７から送られる出力信
号より、形材２全体の上下方向の変動や表面のうねり成
分等によって生じる低周波成分をカットするものであ
る。そして、フィルタ９には、そのカットオフ周波数の
設定を形材２の搬送速度に連動して変更するための演算
器１５が接続されている。即ち、搬送装置３から演算器
１５に速度信号（形材２の搬送速度を示す信号）が入力
されると、この速度信号に応じた最適のカットオフ周波
数が演算器１５にて決定され、フィルタ９の設定が変更
される。例えば、搬送速度を速くした場合、上述の形材
２自体の上下変動などによる低周波成分の周波数の値が
大きくなるので、カットオフ周波数がより高い値に変更
される。

【００１５】加算器１１は、フィルタ９より出力された
信号を、後述のように所定時間積分（加算）して、形材
２の表面２ａの表面粗さを積分信号値として出力するも
のである。そして、判別器１３は、加算器１１より出力
される積分信号値と、予め溶射膜厚が既知の試料に基づ
いて設定されている設定値（電圧値）との大小を比較し
て、形材２の表面２ａの溶射膜厚が基準値以上か否かを
判別するものである。

【００１６】続いて、上述の測定装置１による溶射膜厚
の測定方法をより詳細に説明する。まず、表面２ａに溶
射皮膜が形成された形材２を、搬送装置３によって矢印
Ａ方向に一定速度で搬送しながら、変位計５によって形
材２の表面２ａの垂直方向（矢印Ｂ又はＢ´方向）の変
位を計測する。すると、図２（ａ）に示すように、変位
計５からは、表面２ａの溶射皮膜の微細な凹凸に応じた
高周波成分ＨＦと、上述の形材２自体の上下変動などに
よる低周波成分ＬＦとが含まれた信号が出力される。

【００１７】次に、この出力信号はコントローラ７を通
過し、適宜増幅などの処理がなされた後、フィルタ９を
通過し、図２（ｂ）に示すように、低周波成分が除去さ
れて平滑化される。次に、フィルタ９を通過した信号は
加算器１１を通過し、図２（ｂ）に示すように、形材の
表面２ａの凹凸に対応する高周波成分を所定時間ｔだけ
積分した値（即ち、斜線で示した部分の面積の合計値）
が出力される。

【００１８】そして、加算器１１において積分された信
号は判別器１３に送られ、予め決められている設定値
（溶射膜厚の値が既知である試料に基づいて予め設定さ
れた値）との大小が比較されて、形材２の溶射膜厚があ
る基準値より大きいか否か判定され、１サイクル分の測
定が終了する。

【００１９】尚、上述の測定において、変位計５からの
出力信号（図２（ａ））を積分して比較判定するアナロ
グ信号処理にはほとんど時間を要さず、リアルタイムで
測定結果を得ることができる。以上のようにして、測定
装置１によって形材２の所定部分の溶射膜厚を求めるこ
とができるが、例えば新しい形材試料が連続的に搬送さ
れる場合などは、図２（ｃ）に示すように、上述のよう
な１サイクル分の測定（時間ｔ）を間断なく繰り返して
行うことによって、連続的に溶射膜厚を求めることがで
きる。このようにすれば、例えば溶射を施した製造直後
の押出形材が連続的に搬送されてくる場合でも、溶射膜
厚が適正な範囲内にあるか否かを見落とすことなく監視
できるので、製造工程の管理などに有効である。

【００２０】次に、上述の測定装置１において、実際に
試料の表面粗さを測定した例について説明する。図３
に、以下の３種類の試料（ａ）〜（ｃ）について表面粗
さを測定した場合の、（１）変位計５の生出力（フィル
タ９の通過前の出力）と、（２）フィルタ９を通過した
後の出力とを示す。

【００２１】試料（ａ）亜鉛溶射を施さない形材（溶射
膜厚０ｇ／ｍ²） （ｂ）亜鉛溶射を施した形材（溶射膜厚１３.４ｇ／
ｍ²） （ｃ）亜鉛溶射を施した形材（溶射膜厚２０.４ｇ／
ｍ²） 尚、本測定においては、形材の搬送速度を８.６ｍ／分
とし、形材の一定区間（長さ４０ｍｍ）を繰り返し往復
させて測定した。また、フィルタ９のカットオフ周波数
は５０Ｈｚとした。

【００２２】図３より明らかなように、試料（ａ）〜
（ｃ）のいずれの場合においても、（１）の生出力は、
搬送装置３の搬送に伴う形材自体の上下方向への変動
や、形材自身のうねり成分などによる低周波成分を含
み、大きく変動しているが、（２）のフィルタ９を通過
した後の出力については、この低周波成分が除かれて平
滑化されていることが判る。

【００２３】そして、試料（ａ）〜（ｃ）のフィルター
９の通過後の出力（２）を比較すると、溶射膜厚が０ｇ
／ｍ²から２０.４ｇ／ｍ²に増加するにともなって、変
位の振幅が大きくなり、表面粗さが大きくなっているこ
とが判る。即ち、溶射膜厚と表面粗さの間には相関関係
があり、表面粗さに基づいて溶射膜厚を求めることがで
きることが判る。

【００２４】以上詳述したように、本実施例の溶射膜厚
の測定方法においては、光学式の変位計５を用いて形材
２の表面粗さを測定することによって、形材２に形成さ
れたの溶射皮膜の膜厚を求めることができる。よって、
従来の蛍光Ｘ線分析装置に比べて測定装置がコンパクト
になり、狭い場所でも設置することができるという効果
がある。

【００２５】また、装置全体の価格は従来の蛍光Ｘ線分
析装置と比較して１／５〜１／１０程度であり、非常に
安価になるという利点がある。更に、上記実施例の測定
方法によれば、測定時間が非常に短く、リアルタイムで
溶射膜厚を測定することができるという利点がある。

【００２６】その上、光学式の変位計で非接触測定を行
っているので、製造直後の加熱状態の試料や、表面が傷
つき易い試料についても問題なく測定することができ
る。以上実施例について説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、種々の態様で実施し得
る。

【００２７】例えば、溶射膜厚が基準値以上か否かを判
別するだけでなく、溶射膜厚が既知である試料の表面粗
さを測定して予め検量線を作成しておき、これに基づい
て未知試料の溶射膜厚の正確な値を算出することもでき
る。また、上記測定装置１において表面粗さを測定する
手段としては、光学式の変位計に限らず、触針式表面粗
さ計や、光学的反射法（試料への入射光とその散乱反射
光の強さの比によって表面粗さを測定する方法）に基づ
く表面粗さ計など、様々な装置を用いることができる。

【００２８】更に、表面粗さの測定値の求め方は、図２
（ｂ）に示したような積分方法に限らず、例えばＪＩＳ
に定義されているＲ_a（中心線平均粗さ）、Ｒ_max（最大
高さ）、あるいはＲ_z（十点平均粗さ）などに従って求
めてもよい。その上、本実施例の測定方法は、亜鉛など
の金属溶射皮膜に限らず、セラミックスやプラスチック
など、様々な溶射材料よりなる溶射皮膜の測定に適用す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の溶射膜厚の測定
方法においては、溶射皮膜が形成された試料表面の表面
粗さを測定し、この表面粗さの測定値に基づいて溶射皮
膜の膜厚を求めるので、測定装置をコンパクトかつ安価
にすることができ、しかも溶射膜厚を短時間で簡易的に
測定することができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の溶射膜厚測定装置を示すブロック図で
ある。

【図２】実施例の溶射膜厚測定装置における信号処理を
示す信号図である。

【図３】実施例の溶射膜厚測定装置によって実際試料を
測定した場合の出力を示す信号図である。

【符号の説明】

１…溶射膜厚測定装置 ２…形材
２ａ…表面 ３…搬送装置 ５…変位計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料表面の溶射皮膜の膜厚を測定する溶
   射膜厚の測定方法であって、 該溶射皮膜が形成された試料表面の表面粗さを測定し、
   該表面粗さの測定値に基づいて前記溶射皮膜の膜厚を求
   めることを特徴とする溶射膜厚の測定方法。