鍍膜的不良種類及原因與觀察、評估的課題解決
隨著鍍膜高功能化,外觀檢查的品質要求也越來越高。以下說明影響品質與功能的鍍膜不良種類、現象、原因。
並介紹使用新型的4K數位顯微鏡的鍍膜不良檢查應用案例,與課題解決案例。
![鍍膜不良之種類、原因與觀察、評估之課題解決](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_001_1859383.jpg)
鍍膜不良的分類、種類和原因
「鍍膜」常用於各種形狀、素材(金屬、塑膠、陶瓷等)的表面處理。通過覆蓋必要的膜厚,不僅裝飾, 還可賦予材料耐磨損性、耐腐蝕性、耐熱性、耐藥品性、導電性、潤滑性、接著性等各種功能。但是各製程中發生的鍍膜不良,和材料、產品品質與特性有很大的關係。
以金屬皮膜為材料的鍍膜中,代表性的鍍膜不良可分為3大類,相應的不良現象與原因如下。
密著不良:「起皮」「膨潤」
因為各種因素導致鍍膜和底層表面的結合力下降,鍍膜無法密著的現象。即使鍍膜處理後看不到密著不良,但在後續的彎曲加工時,因底層和鍍膜皮膜彈性不同,有時會出現「膨潤」或「起皮」的現象。
異物附著不良:「粗粒(粗糙)」
濕式鍍膜中,鍍膜表面有小突起的現象。原因是鍍膜浴中的固體浮遊物(金屬粒)進入鍍膜層。
未析出:「斑點」「不均」、「細孔」「針孔」
大多數外觀上的「光澤不均」或「斑點」,都來自鍍膜表面局部的「白霧」,或因環境等導致鍍膜面喪失原本色調的「變色」。這些現象的原因,都來自素材表面粗糙度不均或脫脂不足、成型製程中的不均等。
![左:細孔 右:針孔(A.鍍膜皮膜 B.素材)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_002_1859390.jpg)
(A.鍍膜皮膜 B.素材)
「細孔」「微孔」都是鍍膜皮膜表面的凹狀缺陷。因析出不良,未到達素材表面,可宏觀確認的孔是「細孔」,到達基礎或底層的細孔是「微孔」。後者也是鍍膜皮膜「膨潤」或素材「腐蝕」等2次性不良、缺陷的原因。
要正確掌握這些不良原因,除了2D照片,還必須有高度(膜厚或孔深)的資訊。
活用4K數位顯微鏡的鍍膜不良檢查案例
除了材料表面的裝飾性,同時也賦予功能的鍍膜發生不良時,不只影響產品外觀品質,也和功能、性能、耐久性大有關係。近年來隨著鍍膜高功能化,對不良分析、可靠性評估的要求也越來越高。
然而鍍膜皮膜很薄又有光澤,且大多鍍膜不良都很微小,且形狀立體。使用以往的顯微鏡拍攝照片(2D影像)或測量儀檢查時,要確保品質,會面臨許多課題。
KEYENCE的高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」採用高解析度HR鏡頭與4K CMOS等技術,用清晰的4K影像正確觀察、分析鍍膜皮膜的狀態。
此外可直接由放大影像進行2D尺寸量測與3D形狀、輪廓量測等,僅需1台即可輕鬆快速完成鍍膜不良檢查的品質管理、品保所需作業。
在此介紹利用使用「VHX系列」的鍍膜不良檢測的應用案例。
鍍膜變色、腐蝕
![鍍膜處理後的連接器(200×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_003_1859391.jpg)
![鍍膜處理後的連接器(1500×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_004_1859392.jpg)
![3D形狀、輪廓量測(1500×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_005_1859394.jpg)
鍍膜皮膜的針孔
![取得針孔放大影像和高度資料,可進行3D形狀、輪廓量測](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_006_1859395.jpg)
鍍膜起皮
![透過高解析度4K影像,可進行高倍率觀察和次微米級的量測](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_007_1859396.jpg)
![內視鏡零件鍍膜起皮的高倍率觀察](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_008_1859397.jpg)
鍍膜裂痕
![一般](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_009_1859398.jpg)
![HDR、景深合成影像](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_010_1859399.jpg)
粗粒(異物附著)分析
![粗粒發生部分的異物高倍率觀察和次微米級的2D尺寸量測](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_011_1859400.jpg)
鍍膜膜厚的量測(樹脂鑲埋試料)
![樹脂鑲埋鍍膜截面的高倍率觀察和次微米級的膜厚量測](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_012_1859402.jpg)
用4K數位顯微鏡解決鍍膜檢查課題的應用案例
鍍膜面的放大觀察、不良分析、各種量測的難易度高,用以往的顯微鏡或測量儀進行外觀檢查時會有各種課題。
在此介紹利用使用KEYENCE4K數位顯微鏡「VHX系列」解決鍍膜檢查課題的案例。
高倍率也能清晰顯示鍍膜表面
以往的課題:一般顯微鏡
鍍膜表面的高倍率觀察時,因凹凸而難以對焦,增加作業工時且解析度不足無法正確評估。
4K數位顯微鏡「VHX系列」
透過高解析度HR鏡頭與4K CMOS,即使在高倍率觀察時,也能實現大景深。不受鍍膜表面凹凸的影響,可進行整體對焦正確的清晰高倍率觀察。
![鍍金表面(1000×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_013_1859403.jpg)
實現全幅對焦影像和自由變焦
以往的課題:一般顯微鏡
使用的倍率越高,越難對有凹凸的目標物進行全幅對焦,觀察非常耗時。此外不同倍率需要更換、管理鏡頭,成為放大觀察作業煩雜化和作業工時增加的主因。
4K數位顯微鏡「VHX系列」
透過「即時景深合成」可瞬間取得對有凹凸的目標物整體全幅對焦的影像。可減少過去花在調整焦距的時間,同時實現全幅觀察帶來的分析、評估效率化。
![以往的顯微鏡](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_014_1859404.jpg)
![「VHX系列」景深合成](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_015_1859405.jpg)
配備高解析度HR鏡頭和電動旋轉器,無需更換鏡頭,實現20-6000倍的「無縫縮放」。
可視倍率自動切換並調整焦距,拍攝的影像連同鏡頭與倍率資訊一起記錄,資料管理也更有效率。
![A. 高解析度HR鏡頭 B. 電動旋轉器](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_016_1859406.jpg)
- A. 高解析度HR鏡頭
- B. 電動旋轉器
可由放大觀察直接進行3D形狀、輪廓量測
以往的課題:一般顯微鏡
由於無法掌握Z軸(高度、深度)的情況,無法辨別或量測立體結構的不良。還必須另行使用支援3D量測的測量儀,增加檢查製程和作業工時的課題。
4K數位顯微鏡「VHX系列」
利用豐富的選單,簡單操作即可進行3D形狀和輪廓量測。
可定量評估是異物還是凹痕、或是細孔還是微孔。僅用1台「VHX系列」,即可有效率的完成從放大觀察到2D、3D量測。
![鍍膜表面粗粒的3D形狀、輪廓量測](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_017_1859407.jpg)
透過自動面積量測的評估定量化
以往的課題:一般顯微鏡
以肉眼進行結晶計數無法定量評估。量測又須另行專用測量儀或軟體,有增加檢查製程和工時的課題。
4K數位顯微鏡「VHX系列」
透過自動量測,可輕鬆進行指定範圍內的面積量測與結晶粒度、粒子計數。連二值化處理與量測結果的一覽顯示、柱狀圖及報告都可經由簡單操作完成。
![鍍膜的腐蝕量量測(150×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_018_1859408.jpg)
![結晶(100×)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_019_1859409.jpg)
![二值化處理(量測結果一覽、直方圖)](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_020_1859411.jpg)
切換照明讓鍍膜表面的外觀評估效率化
以往的課題:一般顯微鏡
變更照明條件觀察鍍膜表面時,無法即時比較不同照明條件下的影像,進行分析、評估。也很難快速重現照明條件。
4K數位顯微鏡「VHX系列」
透過可瞬間取得各種照明條件下的影像並選擇的「多重照明」功能,讓因照明而異的鍍膜面分析、評估更有效率。
還可排列顯示不同照明條件的影像,流暢的根據綜合判斷進行分析、評估。
![A. 同軸落射 B. 環狀照明 C. 同軸側射 D. MIX光](/Images/ss_vhx-casestudy_e_plating_021_1859412.jpg)
- A. 同軸落射
- B. 環狀照明
- C. 同軸側射
- D. MIX光
鍍膜檢查與評估能力改善/合理化,只需1台
高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」讓以往難以用顯微鏡觀察、分析、定量評估的鍍膜不良,透過清晰的4K影像大幅提升效率。連過去不可能的2D、3D量測與二值化量測、報告編製,都僅需1台即可無縫實行。
「VHX系列」除了上述功能以外,還配備許多其他便利的功能。
有關「VHX系列」的詳細說明,請下載型錄,或洽詢KEYENCE。