Mesurer l épaisseur d un revêtement

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1 MESURES MÉCANIQUES Mesurer l épaisseur d un revêtement Qu il serve à protéger une structure métallique de la corrosion, à embellir la coque d un navire, ou à rendre un outil plus résistant à l usure, un revêtement se doit d avoir la bonne épaisseur : il en faut assez pour qu il joue pleinement son rôle, mais pas trop pour qu il ne coûte pas trop cher ou qu il n altère pas les propriétés de la pièce Pour contrôler cette épaisseur, il existe toute une panoplie d outils, des techniques magnétiques aux méthodes spectrométriques en passant par le contrôle ultrasonore ou capacitif. Mais tous ne conviennent pas aux mêmes applications et n offrent pas les mêmes limites. Pour bien choisir, il faut prendre en compte la nature du revêtement, bien sûr, mais aussi celle du substrat, et le type de mesure que l on souhaite réaliser Mesurer l épaisseur d une tôle métallique, d une paroi, d une plaque de verre tout le monde sait faire. Il existe une large variété de techniques pouvant répondre à ces applications. Des capteurs avec ou sans contact que l on place devant la pièce, ou de part et d autre de celle-ci, mesurent la distance entre le capteur et la surface de la pièce pour en déduire son épaisseur... Mais mesurer l épaisseur d un revêtement est une affaire autrement plus compliquée. Dans bien des cas, il s agit de mesurer des centaines, voire des dizaines de micromètres. A cette échelle, l état de surface de la pièce doit être pris en compte, tout comme l homogénéité du dépôt. De plus, certains revêtements (tels que l or ou l émail) sont trop coûteux ou fragiles pour être mesurés avec des techniques destructives ou des capteurs à contact. Enfin, il est rare que l on connaisse a priori l épaisseur de la pièce avant la pose du revêtement, ce qui impose d utiliser des méthodes de mesure absolues La mesure d épaisseur de revêtements est donc une discipline à part entière, avec ses particularités et ses contraintes. La plupart des méthodes que l on utilise sont elles aussi bien spécifiques. Si l on s intéresse uniquement aux méthodes non destructives, on trouve ainsi des techniques magnétiques (basées notamment sur l induction magnétique et les courants de Foucault), des méthodes ultrasonore, optique, capacitive, et même spectrométriques (telles que la fluorescence X et la rétrodiffusion β). Les méthodes magnétiques sont les plus répandues.a l origine, les premiers appareils basés sur ce principe utilisaient un aimant permanent. Le déplacement de l aimant à l intérieur de la sonde lorsqu on l approche d un substrat ferreux fournit un signal de mesure proportionnel à la distance entre la sonde et le substrat, et donc à l épaisseur du revêtement. Cette méthode, qui est encore utilisée sur certains appareils pour des applications relativement simples, a peu à peu été remplacée par deux techniques dérivées : l induction magnétique et les courants de Foucault. L induction magnétique est utilisée pour mesurer l épaisseur de revêtements non magnétiques (tels que le vernis, la peinture, l émail, le chrome, le zinc ou le cuivre) sur un support ferromagnétique (le fer et l acier principalement). La sonde comporte une bobine excitée par un courant alternatif. Lorsqu on l approche du support, elle crée un champ magnétique qui modifie à son tour l inductance de la bobine, et donc la tension de sortie, proportionnellement à l épaisseur du revêtement. Le principe des courants de Foucault est En bref L épaisseur est l un des premiers critères utilisés pour qualifier un revêtement. Pour la mesurer, il existe de nombreuses méthodes. Les plus courantes, basées sur un principe magnétique, assurent une mesure simple et rapide pour un coût relativement faible. D autres méthodes, basées sur des rayonnements X ou β, permettent de répondre à une plus large variété d applications. Le choix de l une ou l autre des techniques dépendra surtout de la nature du substrat, du revêtement, et des précisions attendues. 63

2 Testwell La plupart des appareils utilisés dans la mesure d épaisseur de revêtements sont basés sur un principe magnétique :l induction magnétique ou les courants de Foucault.Ils sont par exemple utilisés dans le domaine de l automobile,de l aéronautique ou dans la micro-électronique similaire, si ce n est que la bobine est excitée par un courant alternatif de haute fréquence. Lorsqu on l approche d un métal non ferreux, on génère des courants de Foucault qui vont à leur tour affaiblir par induction le champ de la bobine. La variation du champ est directement proportionnelle à la distance entre la sonde et le métal. Contrairement à l induction magnétique, les courants de Foucault sont donc typiquement utilisés dans le cas de substrats non ferreux (tels que l aluminium, le cuivre ou le zinc) pour mesurer l épaisseur de tout revêtement isolant ou mauvais conducteur (laque, peinture, vernis ). Autres méthodes également reconnues dans le domaine des revêtements, la fluorescence X et la rétrodiffusion β. Comme leur nom l indique, toutes deux font appel à des rayonnements ionisants. Dans le cas de la fluorescence X, on irradie la pièce avec un faisceau de rayons X. L énergie éjecte un électron des couches internes des éléments traversés. Pour rétablir l équilibre, un transfert d électrons doit alors s effectuer depuis les couches externes vers les couches internes. Ce mouvement se traduit par l émission secondaire d un photon doté d une énergie caractéristique de l élément étudié. La méthode permet ainsi de connaître la nature et la quantité des différents matériaux présents dans le revêtement. Dans le cas de la rétrodiffusion β, la pièce est bombardée par un faisceau d électrons qui pénètrent plus ou moins profondément dans Les principales méthodes Principaux avantages Principales limitations Champ d applications privilégié Induction magnétique - Simplicité et rapidité d utilisation - Applications limitées aux substrats ferreux Tout revêtement non magnétique (tel que - Étendue de mesure pouvant aller jusqu à - Sensible à la forme et à l état de surface de la pièce vernis, peinture, émail, chrome, cuivre, plusieurs mm - Méthode à contact (ne convient pas zinc, etc.) sur support ferromagnétique - Coût relativement faible (à partir de 500 ) pour les revêtements trop fragiles) (fer, acier) - Requiert une surface minimale de mesure (quelques dizaines de mm 2 ) Courants de Foucault - Simplicité et rapidité d utilisation - Convient aux couples substrat/revêtement Avec la méthode de mesure de l amplitude : (mesure de l amplitude - Étendue de mesure pouvant aller jusqu àde conductivité électrique différente tout revêtement électriquement isolant et/ou de la phase du signal) plusieurs mm (revêtements non conducteurs sur substrats tels que laque, peinture et revêtement - Coût relativement faible (à partir de 500 ) conducteurs idéalement) anodisé sur métaux non-ferreux - Requiert une surface minimale de (aluminium, cuivre, zinc, laiton ) et acier mesure (quelques dizaines de mm 2 ) inoxydable - Sensible à la forme et à l état de surface de la pièce Avec la méthode de mesure de la phase : - Méthode à contact (ne convient pas revêtements conducteurs non magnétiques pour les revêtements trop fragiles) sur bases ferreuses revêtements de haute conductivité sur matériaux peu conducteurs Ultrasons - Permet de mesurer l épaisseur de revêtements - Coût plus élevé que les méthodes magnétiques - Plus adaptés à la mesure de l épaisseur sur des substrats non métalliques tels que le verre, - Mesures parfois complexes des pièces le bois, le béton, les matériaux plastiques, etc. - Peu adapté aux faibles épaisseurs de - Mesure de l épaisseur de peintures sur - Étendue de mesure de quelques dizaines de µm revêtements (< quelques dizaines de µm) plastique (pare-chocs automobile, par exemple), à quelques dizaines de mm - Sensible à l état de surface des pièces revêtements sur béton, vernis sur bois, etc. (*) - Méthode à contact - Mesure d épaisseur de trempe - Épaisseur de revêtement d étanchéité sur du béton, etc.(*) - Mesure d épaisseur de film humide (poudres avant cuisson)(*) Méthodes radiométriques Mesure indépendante de la nature du substrat - Coût (> pour la fluorescence, Épaisseur des dépôts d or en microélectronique, (fluorescence X et (en fluorescence X) > pour la rétrodiffusion β) analyse de matériaux multicouches rétrodiffusion β) Mesure de très fines épaisseurs (jusqu au - Pas adapté à la mesure d épaisseur de (dans le cas de la fluorescence X), mesure nanomètre) matériaux organiques de revêtements et substrats conducteurs Méthodes sans contact électriques, etc. (*) méthode d interférométrie ultrasonore 64

3 Quelle méthode choisir? TYPE DE REVÊTEMENT TYPE DE SUBSTRAT Non magnétique métallique Non magnétique, non métallique (cuivre, chrome, étain, zinc, or, argent )(peintures, laques, vernis ) Ferromagnétique (fer, fonte, Induction magnétique, rétrodiffusion β (1), Induction magnétique, rétrodiffusion β (1), acier ) fluorescence X (2) Métallique non ferreux (alliages Rétrodiffusion β (1), courants de Foucault (5), Courants de Foucault (5), rétrodiffusion β (1), d aluminium, cuivre ) fluorescence X (2) capacitif Isolants (époxy ) Courants de Foucault (5), Rétrodiffusion β (1), rétrodiffusion β (1), fluorescence X (2) optique (3), ultrasons (4) Matériaux organiques Courants de Foucault (5), Optique (3), ultrasons (4) rétrodiffusion β (1), fluorescence X (2) (1) à condition que les numéros atomiques du substrat et du revêtement ne soient pas voisins (différence d au moins 20-25%) (2) à condition que le revêtement ait un numéro atomique supérieur à 20 (3) à condition que les matériaux soient translucides à la longueur d onde utilisée, et que le substrat ne soit pas trop réfléchissant (4) sauf cas particuliers (épaisseur de revêtement trop fine, mauvais état de surface, etc.) (5) à condition que les conductivités électriques de chacun des matériaux soient suffisamment différentes Mitutoyo Pour effectuer des mesures à la fois sur des substrats ferreux et non-ferreux, certains appareils combinent l induction magnétique et les courants de Foucault.Pour passer d une sonde à l autre,il suffit de presser un simple bouton. la matière, en fonction notamment de leur énergie et du numéro atomique du matériau. Une partie des électrons émis est absorbée, l autre est rétrodiffusée et comptabilisée par un détecteur (plus le numéro atomique du matériau bombardé est élevé, plus il y a d électrons rétrodiffusés). D autres méthodes sont utilisées plus ponctuellement. C est le cas notamment de la technique capacitive. Le capteur et la pièce (un conducteur électrique quelconque) forment les deux plaques d un condensateur. Sa capacité mesurée avant et après application du revêtement (un autre matériau conducteur électrique) permet de déduire l épaisseur du revêtement. Le contrôle par ultrasons, que l on utilise généralement pour mesurer l épaisseur de pièces ou de parois, peut lui aussi convenir à certaines mesures d épaisseur de revêtements, en particulier sur des supports non métalliques (verre, plastique, bois, béton ). Le principe utilisé est souvent basé sur la mesure du temps aller/retour mis par une onde ultrasonore pour arriver aux différentes couches limites de la pièce. En connaissant la vitesse de propagation des ondes dans ces matériaux, on en déduit la longueur du trajet. D autres principes sont basés sur la microscopie acoustique ou sur l interférométrie ultrasonore. Enfin, il est possible d utiliser certaines méthodes optiques telles que la microscopie confocale (qui permet par exemple de mesurer des épaisseurs de vernis sur des substrats transparents), ou encore l interférométrie. A chacun son territoire Du côté des méthodes, il y a donc le choix. Mais comme souvent dans ces cas-là,chacune a ses particularités et son champ d applications privilégié. Pour bien choisir, il faut en connaître les avantages et surtout les limites. L induction magnétique et les courants de Foucault ont toutes deux largement fait leurs preuves depuis de nombreuses années. «Ces deux méthodes sont appréciées pour leur simplicité d utilisation et leur coût relativement faible, indique Christophe Gabriel, technico-commercial chez Testwell. Il existe de petites sondes portables qui offrent une gamme de mesure allant jusqu à 1000 ou 3000 µm avec une précision de l ordre de 2 µm,et qui sont disponibles pour quelques centaines d euros».stéphane Gellée, responsable communication chez Labomat Essor, fait la même analyse. «Ce sont les deux méthodes les plus répandues car elles offrent de bons résultats tout en étant relativement bon marché.entre 700 et 1500 euros,on a un appareil tout à fait suffisant pour la plupart des besoins». Si l induction magnétique et les courants de Foucault offrent une étendue de mesure et une résolution comparables, chaque méthode a néanmoins sa chasse gardée : les substrats ferromagnétiques pour l induction magnétique, les substrats non ferreux pour les courants de Foucault. «C est la seule différence entre ces deux méthodes, souligne Christelle Pressat, assistante commerciale chez Elcometer. Avant de se décider pour l une ou l autre,il faut donc en priorité se soucier de la nature du substrat». Ou alors ne rien décider du tout, et opter pour des appareils Principaux critères de choix Induction magnétique Courants de Foucault Ultrasons Fluorescence X Rétrodiffusion β Méthode à contact ou pas Contact Contact Contact Sans contact Avec ou sans contact Gamme de mesure De l ordre du µm au mm De l ordre du µm De l ordre du µm De quelques centièmes De quelques dixièmes au mm au mm à quelques dizaines de µm à quelques centaines de µm Résolution Jusqu à 0,1 µm Jusqu à 0,1 µm Jusqu à 0,1 µm Jusqu à quelques Jusqu à 0,1 µm angströms (1A=10-10 m) Coût approximatif De 500 à De 500 à >

4 Tout comme les méthodes magnétiques,la fluorescence X permet de mesurer l épaisseur de revêtements de manière non destructive.la technique est coûteuse,mais elle est utilisable dans une très large variété d applications mixtes (proposés entre autres par Cegelec,Elcometer,,Testwell ou Mitutoyo), qui combinent les deux types de sondes. Lors du salon Mesurexpo, qui s est tenu le mois dernier à Paris, Testwell a ainsi présenté le QuaNix 4500, un petit appareil à sonde intégrée permettant de réaliser des mesures à la fois sur des métaux ferreux et non ferreux. Suivant les besoins, il suffit de changer le mode de mesure en pressant un simple bouton Finalement, «avec les méthodes magnétiques,on traite les trois quarts des problèmes rencontrés en mesure d épaisseur de revêtements», indique Daniel Piffard, gérant de la société. Mais, bien sûr, il existe des applications où Mesure d épaisseur de revêtements* : un aperçu de l offre Fabricants Induction Courants Ultrasons Capacitif Magnétique Méthodes Méthodes (Représentants)magnétique de Foucault optiques (1) radiométriques (2) AIS Akilog Automation Köln (Testwell) Capacitec Cotec DeFelsko (Labomat Essor) Elcometer Elcometer (Sofranel) Elektro Physik (Erichsen) Euraltech Fogale Nanotech FRT (BFI Optilas) GE Panametrics (Sofranel) Helmut () Icap Karl Deutsch (Cegelec) Metalscan Mitutoyo Niton (Fondis Electronic) Oxford Instruments Panalytical (ex Philips Analytical) Phynix (Techindustries) Rigaku (Elexience) Rontgenanalytik (Caritec) Rontgenanalytik (Insidix) Sciensoria Sensofar (BFI Optilas) Shimadzu (Fondis Electronic) Sonatest (Intercontrôle IC Escoffier) Sonix (Insidix) (3) Spectro Steag ETA Optik (Eotech) Stil Veeco Instruments *Méthodes non destructives - (1) Microscopie confocale, interférométrie, etc. - (2) Fluorescence X, spectroscopie IR, rétrodiffusion β, etc. - (3) Microscopie acoustique 66

5 ni les courants de Foucault ni l induction magnétique ne conviennent : c est le cas par exemple des revêtements non magnétiques et non métalliques (tels que des peintures ou du vernis) déposés sur des substrats isolants ou d origine organique (le verre, le bois, les matériaux plastiques, etc.). En fait, les courants de Foucault sont utilisables lorsqu il y a une différence de conductibilité électrique suffisante entre le substrat et le revêtement. «Cela exclut par exemple les dépôts d argent sur du cuivre», indique M. Piffard (). N oublions pas aussi qu il s agit de méthodes à contact, donc peu adaptées aux revêtements fragiles ou portés à des températures élevées. Enfin, «ce sont toujours des méthodes comparatives,qui nécessitent auparavant d étalonner l appareil»,précise M. Piffard (). Du côté des techniques spectrométriques, il y a là aussi certaines particularités à signaler. «La fluorescence X,par exemple,permet d analyser tout revêtement métallique à partir du numéro atomique du titane.et contrairement aux méthodes classiques,la mesure est indépendante de la nature du substrat», indique Jean-Claude Bouttier, directeur de Caritec. «On l utilise alors typiquement lorsqu on a deux bons conducteurs l un sur l autre,tels que de fins dépôts d or sur des matériaux cuivreux», souligne M. Piffard ().Autre avantage de la technique, la possibilité d analyser des couches d alliages binaires (alliage de zinc et de nickel sur du fer, par exemple), et même de mesurer l épaisseur de matériaux multicouches (nickel/cuivre/fer, chrome/nickel/fer, etc.). «Comme il s agit d une méthode d analyse détournée, il est possible, du moment que l on sait dans quel ordre sont les différents matériaux,de connaître leurs quantités respectives»,souligne Joël Le Chevalier, directeur commercial de Fondis Electronic.La méthode permet en effet de sélectionner une fenêtre d énergie dans le spectre d émission secondaire du matériau à mesurer, et donc de ne comptabiliser que le nombre de photons issus du revêtement. «On s intéresse en fait à l énergie propre de la matière,explique M. Piffard (). Il est donc possible d identifier les différents éléments présents dans le revêtement,et d analyser la composition des alliages». La rétrodiffusion β, au contraire, ne permet pas d effectuer une telle sélection. Elle n est donc pas adaptée à la mesure d épaisseur de matériaux multi-couches. Mais d autres éléments prêchent en sa faveur. Son coût (qui tourne autour de euros) peut être jusqu à quatre fois moins élevé que celui de la fluorescence X. De plus, son champ d application est théoriquement étendu à tous types de revêtements et tous types de supports à condition que leur numéro atomique ne soit pas trop proche. On l utilise par exemple pour des dépôts d or, d argent ou d étain sur du cuivre, du nickel ou du fer, ou encore pour mesurer l épaisseur de dépôts organiques (peintures, laques, vernis, résines ) sur des métaux. La limite, tout comme dans le cas des méthodes magnétiques, c est la mesure de dépôts organiques sur des substrats eux-mêmes organiques (du vernis sur du bois, par exemple ). Des applications bien spécifiques Des méthodes destructives Outre les méthodes magnétiques, optiques ou radiométriques, il existe également des méthodes destructives permettant de mesurer l épaisseur des revêtements. C est le cas par exemple de la coulométrie, qui consiste à dissoudre localement le revêtement en y formant une petite cellule d électrolyse chimique. Le temps nécessaire à la dissolution de la couche est alors relié à son épaisseur. «La méthode est notamment utilisée pour mesurer l épaisseur de revêtements de nickel, indique Christophe Gabriel, technico-commercial chez Testwell. Ce matériau, qui ne présente pas toujours le même taux de magnétisme, est en effet difficilement mesurable avec les méthodes classiques». De manière plus Techindustries Les appareils basés sur un principe magnétique comportent une sonde que l on met en contact avec la pièce.suivant les applications, on utilise des sondes plus ou moins larges :si la surface de la pièce est rugueuse,il faut préférer les sondes les plus larges.si les conditions d accès à la pièce sont difficiles,on choisira les sondes les plus fines Les autres méthodes (capacitives, optiques et ultrasonores) sont employées pour des cas plus spécifiques. La solution capacitive (proposée notamment par Capacitec et Fogale Nanotech), par exemple, est limitée aux revêtements et aux substrats conducteurs. «Nous avons par exemple réalisé une application où l on mesurait l épaisseur d une couche de zinc de 25 µm sur un support d acier d environ 500 µm»,précise Jean- François Doussin, directeur technique de Capacitec Europe.L épaisseur du revêtement est alors déduite d une mesure d épaisseur totale de la pièce avant et après dépôt. Mais il existe un moyen de se passer de l épaisseur avant dépôt. Fogale Nanotech a ainsi développé un système de mesure original associant les technologies capacitive et inductive (les deux sondes étant placées sur le même axe), pour mesurer l épaisseur de revêtements non métalliques sur des supports métalliques. La sonde capacitive mesure la distance avec le substrat, et la sonde inductive mesure la distance avec le revête- générale, la coulométrie mesure l épaisseur de tout dépôt métallique sur des substrats métalliques ou non de quelques fractions à plusieurs dizaines de micromètres d épaisseur. Une autre méthode consiste à réaliser une coupe transversale de l échantillon, et à l analyser à l aide d un système optique avec le grossissement approprié. On mesure ainsi des revêtements allant jusqu à plusieurs dizaines de micromètres d épaisseur. Il est aussi possible de réaliser une empreinte sur la pièce revêtue, et d en mesurer les dimensions. Ou même d utiliser une méthode gravimétrique en mesurant le poids du revêtement 67

6 Simplicité et rapidité d utilisation : ce sont les deux principales raisons pour lesquelles les industriels choisissent les méthodes magnétiques. Il suffit de poser l appareil à la surface du revêtement pour avoir une mesure au dixième de micron près. ment. Par déduction, on en déduit alors l épaisseur du revêtement. La mesure optique, quant à elle, est logiquement réservée aux revêtements et aux substrats translucides dans les longueurs d onde utilisées. Des stations de mesure proposées par Cotec, Stil ou Fogale Nanotech, par exemple, permettent ainsi de mesurer l épaisseur de vernis, de couches de silicones ou de colle sur tous types de substrats transparents (à condition qu il y ait un changement d indice suffisant entre les différents milieux). «Avec un principe confocal, nous pouvons mesurer des épaisseurs de revêtements allant jusqu à plusieurs millimètres avec une précision de l ordre de 1 µm,indique Serge Carras co-gérant de Cotec. En mode interférométrique,la précision est meilleure que le micron,avec une étendue de mesure allant jusqu à 250 µm».bien sûr, «il n est pas question de mesurer l épaisseur de couches trop minces, indique Jean-François Quiniou, gérant d Akilog. Nous intégrons par exemple des systèmes basés sur un principe confocal ne permettant que de mesurer des épaisseurs supérieures à 1 µm sur des matériaux assez réfléchissants». La méthode ultrasonore, enfin, est la plupart du temps réservée à la mesure de l épaisseur de revêtements déposés sur des supports non métalliques, tels que le bois, le plastique, le verre ou encore le béton. Le PosiTector de Labomat Essor, par exemple, mesure ainsi des épaisseurs allant de quelques dizaines de microns à quelques dizaines de millimètres, avec une précision de l ordre de 2 µm. «Il est également possible d utiliser la méthode ultrasonore sur des substrats métalliques,explique M. Gabriel (Testwell).Mais dans ce cas,autant utiliser les systèmes magnétiques qui donnent le même résultat pour un investissement inférieur».autre application des ultrasons, réalisée notamment chez Métalscan, la mesure de la profondeur de trempe, pour connaître la dureté surfacique d un matériau. Le principe est ici basé sur la rétrodiffusion des ondes ultrasonores sur les grains constituant le matériau. Dans les zones traitées (là où l acier est trempé ), les grains sont relativement fins, ce qui engendre un niveau de rétrodiffusion très faible Malgré tout, la mesure de l épaisseur de revêtements par ultrasons est relativement délicate. Dans le cas de couches trop minces, il peut y avoir des recouvrements d échos et des interférences entre les différentes couches limites. De même, si l interférométrie ultrasonore convient à la mesure de l épaisseur d une couche de peinture sur un matériau plastique, par exemple, elle trouve vite ses limites lorsqu on a deux ou trois couches de revêtement : «Les vitesses de propagation des ultrasons dans ces couches ne sont pas si différentes,et l on a du mal à identifier les différentes interfaces, explique M. Piffard (). Dans ce cas,on travaille avec un témoin sur un substrat ferreux (une petite pastille intégrée à un pare-chocs par exemple)». Malgré la variété des méthodes, le choix n est pas si difficile. «L industriel doit avant tout se poser un certain nombre de questions élémentaires pour bien définir son besoin, indique M. Piffard (). Quelle est la nature du substrat? Quelle est celle du revêtement? Quelle est la forme des pièces? Doit-on utiliser une méthode non destructive? Mesurer une simple épaisseur ou réaliser une analyse statistique approfondie?». Un choix pas si difficile La nature du substrat et celle du revêtement, on l a vu, suffisent bien souvent à orienter le choix vers l une ou l autre des méthodes. De même, si le revêtement est formé de plusieurs couches (peinture et zinc sur de l acier, par exemple), on se dirigera certainement vers la fluorescence X. La forme des pièces, quant à elle, permet de choisir un type de sonde (sonde droite, coudée, plus ou moins large, etc.). Enfin, l appareil choisi n est bien sûr pas le même suivant que l on souhaite mesurer une simple épaisseur ou bénéficier d une mémoire, de fonctions statistiques, de la possibilité de tracer des courbes ou encore d envoyer les données à un PC Ces fonctions, qui sont standards dans le cas d un spectromètre de fluorescence X, par exemple, ne sont pas forcément proposées avec les systèmes de mesure magnétiques. Quel que soit le système choisi, la mesure de l épaisseur d un revêtement nécessite ensuite de prendre un certain nombre de précautions. «Il faut dire que dans les trois quarts des applications, les revêtements mesurés ont une épaisseur inférieure au millimètre!», indique M. Gabriel (Testwell). A cette échelle, l état de surface de la pièce joue un rôle non négligeable. «Il suffit d imaginer que l on mesure un dépôt de zinc de 12 µm d épaisseur sur une pièce présentant un paramètre de rugosité Ra de 10 µm :suivant l endroit où l on fera la mesure, il y aura forcément d importantes disparités»,souligne M. Piffard (). De même, la propreté de la surface a parfois son impor- Certains appareils universels sont compatibles avec différents types de sondes :courants de Foucault,induction magnétique, ou même rétrodiffusion β Suivant les applications,et en particulier suivant la nature du substrat et les précisions attendues,on passe alors de l une à l autre en gardant la même électronique 68

7 tance. Dans le cas d une mesure capacitive, par exemple, une infime couche de poussière ou de liquide peut suffire à modifier le diélectrique formé entre la sonde et la pièce, et donc à fausser les mesures. Autre précaution, «dans le cas de l induction magnétique et des courants de Foucault,il ne faut pas oublier que même avec la sonde la plus fine possible,le champ créé n est jamais ponctuel, mais qu il ressemble plutôt à une demi-sphère de 5 mm de diamètre»,poursuit M.Piffard ().Des sondes plus larges permettent alors d intégrer un plus grand volume de matière et de lisser ainsi l effet de la rugosité. Mais que l on se rassure, ces spécifications figurent généralement sur la fiche technique des appareils : le QuaNix 4200 de Testwell, par exemple, requiert une surface de mesure d au moins 10x10 mm 2,le Digiderm de Mitutoyo se contente d un cercle de 3 mm de diamètre,etc. Le volume de mesure nécessite aussi de prendre en compte la forme de la pièce : des mesures réalisées sur des pièces planes ou courbes, par exemple, ne donneront jamais les mêmes résultats. Si l on doit mesurer l épaisseur d un revêtement d une pièce présentant un certain rayon de courbure, il faudra alors réaliser au préalable un étalonnage dans les mêmes conditions, sur une pièce identique, et s aider éventuellement de dispositifs mécaniques pour être sûr de placer la sonde rigoureusement de la même manière. Il peut enfin y avoir des cas très particuliers où des applications apparemment simples se transforment en de véritables casse-tête : il suffit parfois d une peinture non homogène déposée au pistolet, ou d un revêtement chargé de particules métalliques pour que des effets parasites viennent fausser les mesures Devant la variété des situations, la plupart des fournisseurs conseillent alors d essayer au préalable les appareils. «De tels essais,dès que l on se trouve dans des applications un peu spéciales,permettent d éviter toute mauvaise surprise»,estime M. Gabriel (Testwell). M. Le Chevalier (Fondis Electronic) fait la même analyse : avec des méthodes telles que la fluorescence X, l investissement est tel qu il vaut mieux auparavant réaliser des essais,et ce quel que soit le type de substrat ou de revêtement que l on souhaite analyser». Il faut enfin veiller à garder les pieds sur terre, et à évaluer correctement ses besoins. «Tout est une question de besoins et de retours sur investissements, souligne M. Piffard (). Mesurer un revêtement assez épais est à la portée de tout le monde, avec n importe quel produit sur catalogue.mesurer l épaisseur d un revêtement organique sur un substrat lui-même organique, telle qu une couche de vernis sur du bois, est encore très difficile mais en a-t-on vraiment besoin? En revanche,mesurer 1 µm d or sur un circuit imprimé exprime un réel besoin,et fera appel à de vraies compétences. Si l on n en dispose pas en interne,il ne faut pas hésiter à faire appel à des spécialistes». Marie-Line Zani Principaux fournisseurs AIS Tél. : Fax : Akilog Tél. : Fax : BFI Optilas Tél. : Fax : Capacitec Tél. : Fax : Caritec Tél. : Fax : Cegelec Tél. : Fax : Cotec Tél. : Fax : Elcometer Tél. : Fax : Elexience Tél. : Fax : Eotech Tél. : Fax : Erichsen Tél. : Fax : Euraltech (Logisonic) Tél. : Fax : Tél. : Fax : Fogale Nanotech Tél. : Fax : Fondis Electronic Tél. : Fax : Icap Tél. : Fax : Insidix Tél. : Fax : Intercontrôle IC Escoffier Tél. : Fax : Labomat Essor Tél. : Fax : Metalscan Tél. : Fax : Mitutoyo Tél. : Fax : Oxford Instruments Tél. : Fax : Panalytical (Philips Analytical) Tél. : Fax : Sciensoria Tél. : Fax : Sofranel Tél. : Fax : Spectro Tél. : Fax : Stil Tél. : Fax : Techindustries Tél. : Fax : Testwell Tél. : Fax : Veeco Instruments Tél. : Fax :

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