芯耀
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1 引言
涂层材料广泛应用于机械制造、汽车工业、电子设备等领域，其耐磨性能直接决定工件的使用寿命与运行可靠性。磨损试验是评估涂层耐磨性能的核心手段，而磨损后表面轮廓的精准测量则是量化磨损程度、解析磨损机理的关键环节。传统测量方法如接触式轮廓仪易对磨损表面造成二次损伤，且难以全面表征三维形貌特征。3D白光干涉仪基于光学干涉原理，具备非接触、纳米级精度、全视场三维成像的优势，为涂层磨损表面的精细化测量提供了有效技术方案。本文旨在探讨3D白光干涉仪在涂层磨损试验后轮廓测量中的应用，明确测量流程与关键技术要点。
2 实验方法
2.1 样品制备与磨损试验
选取FeCrMoSiB非晶涂层为研究对象，采用等离子喷涂工艺制备于45#钢基材表面，涂层厚度控制为100±5μm。依据GB/T 1768-2006标准，采用泰伯磨耗试验机进行磨损测试，设定载荷200g，磨轮转速60r/min，磨损时间60min，摩擦介质选用标准磨料纸。试验后选取磨损区域中心及边缘3个特征点位作为测量区域，确保覆盖主要磨损痕迹。
2.2 3D白光干涉测量系统
采用SuperView W1型3D白光干涉仪进行测量，仪器主要由宽光谱白光光源、分光干涉模块、压电驱动扫描系统及图像采集与处理单元组成。测量参数设置：物镜放大倍数50倍，扫描范围100μm×100μm，Z轴扫描步长0.01μm，干涉信号采样频率100Hz。测量前通过标准台阶样品（高度差10μm）进行校准，确保高度测量误差≤0.05μm。
3 测量原理
3D白光干涉仪的核心原理是利用白光的低相干性产生干涉条纹，通过解析条纹特征获取表面三维高度信息。光源发出的白光经分光镜分为参考光与测量光两束：参考光射向固定参考镜并反射，测量光照射至涂层磨损表面后反射，两束反射光汇合后形成干涉条纹。由于白光相干长度极短（仅数微米），仅当两束光光程差接近零时才会产生清晰条纹。通过压电驱动装置带动参考镜沿Z轴精密扫描，探测器实时记录各像素点的干涉条纹强度变化，形成干涉信号包络曲线，其峰值位置对应该点的实际高度坐标。经软件对全视场像素点高度数据进行整合与3D重建，最终生成磨损表面的三维轮廓图像，并可提取磨损深度、宽度、粗糙度（Ra）等定量参数。
4 测量结果与分析
图1为涂层磨损区域的3D白光干涉轮廓图（彩色编码：红色为未磨损区域，绿色为中度磨损区域，蓝色为严重磨损区域）。从三维轮廓图中可清晰观察到，磨损轨迹呈现连续的凹槽状，凹槽边缘存在轻微隆起，局部区域出现微小剥落坑，这与磨粒磨损和轻微粘着磨损的复合磨损机制相符。通过软件定量分析得出：磨损轨迹平均宽度为386μm，最大磨损深度为8.2μm，磨损区域平均粗糙度Ra=1.23μm，较原始涂层Ra=0.35μm显著增大，表明磨损过程对涂层表面完整性造成明显破坏。
与传统接触式测量结果对比，3D白光干涉仪测量的磨损深度误差小于0.1μm，且能完整呈现磨损表面的三维拓扑结构，而接触式测量仅能获取线性轮廓信息，无法反映局部剥落等三维缺陷。此外，非接触测量方式避免了对磨损表面的二次划伤，确保了测量结果的真实性与可靠性。该测量结果可为涂层耐磨性能评估提供精准数据支撑，同时为优化涂层制备工艺、提升耐磨性能提供理论依据。
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（以上数据为新启航实测结果）
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