基于太赫兹时域光谱技术的金属表面均匀度检测研究

于淼 刘伟 王可心 吴育衡 满润昕

摘要：为确保金属保护涂层质量和服役状况，需要对金属基材表面预处理情况进行检测。本文利用反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）针对金属基材表面均匀度展开了研究。对样品的待测金属表面进行了逐点检测，获得了金属待测表面和基准面间各点的飞行时间差，提取了均匀度表征模型。绘制了表面均匀度空间分布三维形貌图，获得了表面均匀度空间分布情况，并提出了一种利用标准偏差的方法评价钢材表面均匀度。研究结果表明，太赫兹时域光谱针对金属表面均匀度的检测精度可达1μm，对节约涂料和避免涂层过早失效有重要意义。

关键词：太赫兹时域光谱；无损检测；飞行时间；金属表面均匀度；三维形貌图

中图分类号：O433.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.011

基金项目：航空科学基金（20173434004）

涂层处理技术广泛应用于航空航天、石油冶炼、医疗卫生等领域，使防护金属材料免受高温失效和腐蚀侵害等恶劣服役条件的影响，改善使用性能，增加服役寿命[1-4]。研究人员对涂层材料和涂覆工艺进行了大量的研究和严密的检测，而忽视了涂覆前金属基材表面条件对复合材料的质量的影响。涂覆系统的抗腐蚀防护能力与服役寿命，很大程度上取决于金属基材在涂覆前的表面预处理情况。长期应用证明[5]，70%的提早失效现象，是由于金属基材表面条件达不到涂覆标准所导致的。

金属结构的表面预处理效果对涂料用量、涂层的附着情况、涂层的力学性能及孔隙率等方面有着直接的影响。……