63MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Mesurer l’épaisseur d’une tôlemétallique, d’une paroi,d’une plaque de verre… toutle monde sait faire. Il existe

une large variété de techniques pouvantrépondre à ces applications.Des capteurs avecou sans contact que l’on place devant la piè-ce,ou de part et d’autre de celle-ci,mesurentla distance entre le capteur et la surface de lapièce pour en déduire son épaisseur...Mais mesurer l’épaisseur d’un revêtementest une affaire autrement plus compliquée.Dans bien des cas, il s’agit de mesurer descentaines, voire des dizaines de micromètres.A cette échelle, l’état de surface de la piècedoit être pris en compte, tout comme l’ho-mogénéité du dépôt. De plus, certains revê-tements (tels que l’or ou l’émail) sont tropcoûteux ou fragiles pour être mesurés avecdes techniques destructives ou des capteursà contact. Enfin, il est rare que l’on connais-se a priori l’épaisseur de la pièce avant la posedu revêtement, ce qui impose d’utiliser desméthodes de mesure absolues…

La mesure d’épaisseur de revêtements estdonc une discipline à part entière, avec sesparticularités et ses contraintes. La plupartdes méthodes que l’on utilise sont elles aus-si bien spécifiques. Si l’on s’intéresse uni-quement aux méthodes non destructives, ontrouve ainsi des techniques magnétiques(basées notamment sur l’induction magné-tique et les courants de Foucault), desméthodes ultrasonore, optique, capacitive,et même spectrométriques (telles que la fluo-rescence X et la rétrodiffusion β).Les méthodes magnétiques sont les plusrépandues.A l’origine, les premiers appareilsbasés sur ce principe utilisaient un aimantpermanent. Le déplacement de l’aimant àl’intérieur de la sonde lorsqu’on l’approched’un substrat ferreux fournit un signal demesure proportionnel à la distance entre lasonde et le substrat, et donc à l’épaisseur durevêtement. Cette méthode, qui est encoreutilisée sur certains appareils pour des appli-cations relativement simples, a peu à peu étéremplacée par deux techniques dérivées :

l’induction magnétique et les courants deFoucault. L’induction magnétique est utili-sée pour mesurer l’épaisseur de revêtementsnon magnétiques (telsque le vernis, la peintu-re, l’émail, le chrome, lezinc ou le cuivre) sur unsupport ferromagné-tique (le fer et l’acierprincipalement). La son-de comporte une bobi-ne excitée par un cou-rant alternatif. Lorsqu’onl’approche du support,elle crée un champmagnétique qui modi-fie à son tour l’induc-tance de la bobine, etdonc la tension de sor-tie,proportionnellementà l’épaisseur du revête-ment.Le principe des cou-rants de Foucault est

uide d’achatG

En bref…

� L’épaisseur est l’un des pre-miers critères utilisés pourqualifier un revêtement.

� Pour la mesurer, il existe denombreuses méthodes. Lesplus courantes, basées surun principe magnétique,assurent une mesuresimple et rapide pour uncoût relativement faible.

� D’autres méthodes, baséessur des rayonnements X ouβ, permettent de répondreà une plus large variétéd’applications.

� Le choix de l’une ou l’autredes techniques dépendrasurtout de la nature du sub-strat, du revêtement, et desprécisions attendues.

▼

Qu’il serve à protéger une structure métallique de la corrosion, à embellir lacoque d’un navire, ou à rendre un outil plus résistant à l’usure, un revête-ment se doit d’avoir “la bonne épaisseur” : il en faut assez pour qu’il jouepleinement son rôle, mais pas trop pour qu’il ne coûte pas trop cher ou qu’iln’altère pas les propriétés de la pièce… Pour contrôler cette épaisseur, ilexiste toute une panoplie d’outils, des techniques magnétiques auxméthodes spectrométriques en passant par le contrôle ultrasonore ou capa-citif. Mais tous ne conviennent pas aux mêmes applications et n’offrent pasles mêmes limites. Pour bien choisir, il faut prendre en compte la nature durevêtement, bien sûr, mais aussi celle du substrat, et le type de mesure quel’on souhaite réaliser…

Fischer

M E S U R E S M É C A N I Q U E S

Mesurer l’épaisseurd’un revêtement

64 MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

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 mm2)

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’à de 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 mm2) 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 (> 20 000 € pour la fluorescence, Épaisseur des dépôts d’or en microélectronique,

(fluorescence X et (en fluorescence X) > 12 000 € 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

similaire, si ce n’est que la bobine est excitéepar un courant alternatif de haute fréquence.Lorsqu’on l’approche d’un métal non ferreux,on génère des courants de Foucault qui vontà leur tour affaiblir par induction le champ dela bobine. La variation du champ est directe-ment proportionnelle à la distance entre lasonde et le métal. Contrairement à l’induc-tion magnétique, les courants de Foucault sontdonc typiquement utilisés dans le cas de sub-strats non ferreux (tels que l’aluminium, lecuivre ou le zinc) pour mesurer l’épaisseurde tout revêtement isolant ou mauvais conduc-teur (laque, peinture, vernis…).Autres méthodes également reconnues dansle domaine des revêtements, la fluorescen-ce X et la rétrodiffusion β. Comme leur

nom l’indique, toutes deux font appel à desrayonnements ionisants. Dans le cas de lafluorescence X, on “irradie” la pièce avec unfaisceau de rayons X. L’énergie éjecte un élec-tron des couches internes des éléments tra-versés. Pour rétablir l’équilibre, un transfertd’électrons doit alors s’effectuer depuis lescouches externes vers les couches internes.Cemouvement se traduit par l’émission secon-daire d’un photon doté d’une énergie carac-téristique de l’élément étudié. La méthodepermet ainsi de connaître la nature et laquantité des différents matériaux présentsdans le revêtement.Dans le cas de la rétrodiffusion β, la pièce estbombardée par un faisceau d’électrons quipénètrent plus ou moins profondément dans

La plupart des appareils utilisés dans la mesure d’épaisseur de revête-ments sont basés sur un principe magnétique :l’induction magnétiqueou les courants de Foucault.Ils sont par exemple utilisés dans le domainede l’automobile,de l’aéronautique ou dans la micro-électronique…

Testwell

la matière, en fonction notamment de leurénergie et du numéro atomique du maté-riau. Une partie des électrons émis est absor-bée, l’autre est rétrodiffusée et comptabili-sée par un détecteur (plus le numéroatomique du matériau bombardé est élevé,plus il y a d’électrons rétrodiffusés).D’autres méthodes sont utilisées plus ponc-tuellement. C’est le cas notamment de latechnique capacitive. Le capteur et la pièce(un conducteur électrique quelconque) for-ment les deux plaques d’un condensateur.Sa capacité mesurée avant et après applica-tion du revêtement (un autre matériauconducteur électrique) permet de déduirel’épaisseur du revêtement.Le contrôle par ultrasons, que l’on utilisegénéralement pour mesurer l’épaisseur depièces ou de parois, peut lui aussi convenir àcertaines mesures d’épaisseur de revêtements,en particulier sur des supports non métal-liques (verre, plastique, bois, béton…). Leprincipe utilisé est souvent basé sur la mesu-re du temps aller/retour mis par une onde

ultrasonore pour arriver aux différentescouches limites de la pièce. En connaissantla vitesse de propagation des ondes dans cesmatériaux, on en déduit la longueur du tra-jet.D’autres principes sont basés sur la micro-scopie acoustique ou sur l’interférométrieultrasonore. Enfin, il est possible d’utilisercertaines méthodes optiques telles que lamicroscopie confocale (qui permet parexemple de mesurer des épaisseurs de vernissur des substrats transparents), ou encorel’interférométrie.

A chacun son territoireDu côté des méthodes, il y a donc le choix.Mais comme souvent dans ces cas-là, cha-cune a ses particularités et son champ d’ap-plications privilégié. Pour bien choisir, il fauten connaître les avantages et surtout leslimites.L’induction magnétique et les courants deFoucault ont toutes deux largement fait leurspreuves depuis de nombreuses années. « Cesdeux méthodes sont appréciées pour leur simplicité d’uti-

lisation et leur coût relativement faible, indique Chris-tophe Gabriel, technico-commercial chezTestwell. Il existe de petites sondes portables qui offrentune gamme de mesure allant jusqu’à 1000 ou 3000 µmavec une précision de l’ordre de 2 µm,et qui sont dispo-nibles pour quelques centaines d’euros ».Stéphane Gel-lée, responsable communication chez Labo-mat Essor, fait la même analyse. « Ce sont les deuxméthodes les plus répandues car elles offrent de bons résul-tats tout en étant relativement bon marché.Entre 700 et1500 euros,on a un appareil tout à fait suffisant pour laplupart des besoins ».Si l’induction magnétique et les courants deFoucault offrent une étendue de mesure etune résolution comparables, chaque métho-de a néanmoins sa chasse gardée : les sub-strats ferromagnétiques pour l’inductionmagnétique, les substrats non ferreux pourles courants de Foucault. « C’est la seule différen-ce entre ces deux méthodes, souligne Christelle Pres-sat, assistante commerciale chez Elcometer.Avantde se décider pour l’une ou l’autre, il faut donc en prioritése soucier de la nature du substrat ». Ou alors ne riendécider du tout, et opter pour des appareils

65MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

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 6 000 € De 500 à 6 000 € > 5 000 € 20 000 - 46 000 € 12 000 - 17 000 €

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

Pour effectuer des mesuresà la fois sur des substratsferreux et non-ferreux,certains appareils combi-nent l’induction magné-tique et les courants deFoucault.Pour passer d’unesonde à l’autre, il suffit depresser un simple bouton.

Mitu

toyo

66 MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

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 Fischer (Fischer) ● ● ●

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

mixtes (proposés entre autres par Cegelec,Elco-meter, Fischer,Testwell ou Mitutoyo), qui combi-nent les deux types de sondes. Lors du salonMesurexpo, qui s’est tenu le mois dernier àParis,Testwell a ainsi présenté le QuaNix 4500,un petit appareil à sonde intégrée permettantde réaliser des mesures à la fois sur desmétaux ferreux et non ferreux. Suivant lesbesoins, il suffit de changer le mode de mesu-re en pressant un simple bouton…Finalement, « avec les méthodes magnétiques,on trai-te les trois quarts des problèmes rencontrés en mesured’épaisseur de revêtements », indique Daniel Pif-fard, gérant de la société Fischer.Mais, bien sûr, il existe des applications où

Tout comme les méthodes magnétiques, la fluores-cence X permet de mesurer l’épaisseur de revête-ments de manière non destructive.La technique estcoûteuse,mais elle est utilisable dans une très largevariété d’applications…

Fischer

67MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

ni les courants de Foucault ni l’inductionmagnétique ne conviennent : c’est le cas parexemple des revêtements non magnétiqueset non métalliques (tels que des peinturesou du vernis) déposés sur des substrats iso-lants ou d’origine organique (le verre, lebois, les matériaux plastiques, etc.). En fait, lescourants de Foucault sont utilisables lorsqu’ily a une différence de conductibilité élec-trique suffisante entre le substrat et le revê-tement. « Cela exclut par exemple les dépôts d’argent surdu cuivre », indique M. Piffard (Fischer). N’ou-blions pas aussi qu’il s’agit de méthodes àcontact, donc peu adaptées aux revêtementsfragiles ou portés à des températures élevées.Enfin, « ce sont toujours des méthodes comparatives,quinécessitent auparavant d’étalonner l’appareil », préciseM. Piffard (Fischer).Du côté des techniques spectrométriques, ily a là aussi certaines particularités à signaler.« Lafluorescence X,par exemple,permet d’analyser tout revête-ment métallique à partir du numéro atomique du titane.Etcontrairement aux méthodes classiques,la mesure est indé-pendante de la nature du substrat », indique Jean-Clau-de Bouttier,directeur de Caritec. « On l’utilise alorstypiquement lorsqu’on a deux bons conducteurs l’un surl’autre, tels que de fins dépôts d’or sur des matériaux cui-vreux », souligne M.Piffard (Fischer).Autre avan-tage de la technique, la possibilité d’analyserdes couches d’alliages binaires (alliage de zincet de nickel sur du fer,par exemple),et mêmede mesurer l’épaisseur de matériaux multi-couches (nickel/cuivre/fer, chrome/nic-kel/fer, etc.). « Comme il s’agit d’une méthode d’ana-lyse “détournée”, il est possible, du moment que l’on saitdans quel ordre sont les différents matériaux,de connaître leursquantités respectives », souligne Joël Le Chevalier,directeur commercial de Fondis Electronic. Laméthode permet en effet de sélectionner une“fenêtre”d’énergie dans le spectre d’émissionsecondaire du matériau à mesurer, et donc dene comptabiliser que le nombre de photonsissus du revêtement. « On s’intéresse en fait à l’éner-gie propre de la matière,explique M.Piffard (Fischer).Il est donc possible d’identifier les différents éléments présentsdans le revêtement,et d’analyser la composition des alliages ».La rétrodiffusion β, au contraire, ne permetpas d’effectuer une telle sélection. Elle n’estdonc pas adaptée à la mesure d’épaisseur dematériaux multi-couches. Mais d’autres élé-ments prêchent en sa faveur. Son coût (quitourne autour de 15000 euros) peut êtrejusqu’à quatre fois moins élevé que celui dela fluorescence X. De plus, son champ d’ap-plication est théoriquement étendu à toustypes de revêtements et tous types de sup-ports à condition que leur numéro atomiquene soit pas trop proche. On l’utilise parexemple pour des dépôts d’or, d’argent oud’étain sur du cuivre, du nickel ou du fer, ou

encore pour mesurer l’épaisseur de dépôtsorganiques (peintures, laques, vernis,résines…) sur des métaux. La limite, toutcomme dans le cas des méthodes magné-tiques, c’est la mesure de dépôts organiquessur des substrats eux-mêmes organiques (duvernis sur du bois, par exemple…).

Des applications bien spécifiquesLes autres méthodes (capacitives, optiqueset ultrasonores) sont employées pour des casplus spécifiques. La solution capacitive (pro-posée notamment par Capacitec et Fogale Nano-tech), par exemple, est limitée aux revête-ments et aux substrats conducteurs. « Nousavons par exemple réalisé une application où l’on mesu-

rait l’épaisseur d’une couche de zinc de 25 µm sur unsupport d’acier d’environ 500 µm », précise Jean-François Doussin, directeur technique deCapacitec Europe. L’épaisseur du revêtement estalors déduite d’une mesure d’épaisseur tota-le de la pièce avant et après dépôt.Mais il existe un moyen de se passer del’épaisseur avant dépôt. Fogale Nanotech a ainsidéveloppé un système de mesure originalassociant les technologies capacitive et induc-tive (les deux sondes étant placées sur lemême axe), pour mesurer l’épaisseur derevêtements non métalliques sur des sup-ports métalliques. La sonde capacitive mesu-re la distance avec le substrat, et la sondeinductive mesure la distance avec le revête-

Des méthodes destructives

Outre les méthodes magnétiques, optiquesou radiométriques, il existe également desméthodes destructives permettant de mesu-rer l’épaisseur des revêtements. C’est le caspar exemple de la coulométrie, qui consisteà dissoudre localement le revêtement en yformant une petite cellule d’électrolyse chi-mique. Le temps nécessaire à la dissolutionde la couche est alors relié à son épaisseur.« La méthode est notamment utilisée pourmesurer l’épaisseur de revêtements de nickel,indique Christophe Gabriel, technico-com-mercial chez Testwell. Ce matériau, qui ne pré-sente pas toujours le même taux de magnétis-me, est en effet difficilement mesurable avecles méthodes classiques ». De manière plus

générale, la coulométrie mesure l’épaisseurde tout dépôt métallique sur des substratsmétalliques ou non de quelques fractions àplusieurs dizaines de micromètres d’épais-seur. Une autre méthode consiste à réaliser unecoupe transversale de l’échantillon, et àl’analyser à l’aide d’un système optique avecle grossissement approprié. On mesure ainsides revêtements allant jusqu’à plusieursdizaines de micromètres d’épaisseur. Il estaussi possible de réaliser une empreinte surla pièce revêtue, et d’en mesurer les dimen-sions. Ou même d’utiliser une méthode gravimétrique en mesurant le poids durevêtement…

Les appareils basés sur un principe magné-tique comportent une sonde que l’on met encontact avec la pièce.Suivant les applications,on utilise des sondes plus ou moins larges : sila surface de la pièce est rugueuse, il fautpréférer les sondes les plus larges.Si lesconditions d’accès à la pièce sont difficiles, onchoisira les sondes les plus fines…

Techindustries

ment. Par déduction, on en déduit alorsl’épaisseur du revêtement.La mesure optique, quant à elle, est logi-quement réservée aux revêtements et auxsubstrats translucides dans les longueursd’onde utilisées. Des stations de mesure pro-posées par Cotec, Stil ou Fogale Nanotech, parexemple,permettent ainsi de mesurer l’épais-seur de vernis, de couches de silicones oude colle sur tous types de substrats transpa-rents (à condition qu’il y ait un changementd’indice suffisant entre les différents milieux).« Avec un principe confocal, nous pouvons mesurer desépaisseurs de revêtements allant jusqu’à plusieurs milli-mètres avec une précision de l’ordre de 1 µm, indiqueSerge Carras co-gérant de Cotec. En mode inter-férométrique,la précision est meilleure que le micron,avecune étendue de mesure allant jusqu’à 250 µm ».Biensûr, « il n’est pas question de mesurer l’épaisseur decouches trop minces, indique Jean-François Qui-niou, gérant d’Akilog. Nous intégrons par exempledes systèmes basés sur un principe confocal ne permettantque de mesurer des épaisseurs supérieures à 1 µm sur desmatériaux assez réfléchissants ».La méthode ultrasonore, enfin, est la plupartdu temps réservée à la mesure de l’épaisseurde revêtements déposés sur des supports nonmétalliques, tels que le bois, le plastique, leverre ou encore le béton. Le PosiTector deLabomat Essor, par exemple, mesure ainsi desépaisseurs allant de quelques dizaines demicrons à quelques dizaines de millimètres,avec une précision de l’ordre de 2 µm. « Il estégalement possible d’utiliser la méthode ultrasonore surdes substrats métalliques,explique M. Gabriel (Test-well).Mais dans ce cas,autant utiliser les systèmes magné-tiques qui donnent le même résultat pour un investissementinférieur ».Autre application des ultrasons, réa-lisée notamment chez Métalscan, la mesure dela profondeur de trempe, pour connaître ladureté surfacique d’un matériau. Le princi-

pe est ici basé sur la rétrodiffusion des ondesultrasonores sur les grains constituant lematériau.Dans les zones traitées (là où l’acierest “trempé”), les grains sont relativementfins, ce qui engendre un niveau de rétrodif-fusion très faible…Malgré tout, la mesure de l’épaisseur de revê-tements par ultrasons est relativement déli-cate. Dans le cas de couches trop minces, ilpeut y avoir des recouvrements d’échos etdes interférences entre les différentes coucheslimites. De même, si l’interférométrie ultra-sonore convient à la mesure de l’épaisseurd’une couche de peinture sur un matériauplastique, par exemple, elle trouve vite seslimites lorsqu’on a deux ou trois couches derevêtement : « Les vitesses de propagation des ultrasonsdans ces couches ne sont pas si différentes,et l’on a du malà identifier les différentes interfaces, explique M. Pif-fard (Fischer). Dans ce cas,on travaille avec un témoinsur un substrat ferreux (une petite pastille intégrée à unpare-chocs par exemple) ».Malgré la variété des méthodes, le choix n’est

pas si difficile. « L’industriel doit avant tout se poserun certain nombre de questions élémentaires pour biendéfinir son besoin, indique M. Piffard (Fischer).Quelle est la nature du substrat? Quelle est celle du revê-tement? Quelle est la forme des pièces? Doit-on utiliserune méthode non destructive? Mesurer une simple épais-seur ou réaliser une analyse statistique approfondie? ».

Un choix pas si difficileLa nature du substrat et celle du revêtement,on l’a vu, suffisent bien souvent à orienterle choix vers l’une ou l’autre des méthodes.De même, si le revêtement est formé de plu-sieurs couches (peinture et zinc sur de l’acier,par exemple), on se dirigera certainementvers la fluorescence X. La forme des pièces,quant à elle, permet de choisir un type desonde (sonde droite, coudée, plus ou moinslarge, etc.). Enfin, l’appareil choisi n’est biensûr pas le même suivant que l’on souhaitemesurer une simple épaisseur ou bénéficierd’une mémoire, de fonctions statistiques, dela possibilité de tracer des courbes ou enco-re d’envoyer les données à un PC… Ces fonc-tions, qui sont standards dans le cas d’unspectromètre de fluorescence X,par exemple,ne sont pas forcément proposées avec les sys-tèmes de mesure magnétiques.Quel que soit le système choisi, la mesurede l’épaisseur d’un revêtement nécessiteensuite de prendre un certain nombre deprécautions. « Il faut dire que dans les trois quarts desapplications, les revêtements mesurés ont une épaisseurinférieure au millimètre ! », indique M. Gabriel(Testwell).A cette échelle, l’état de surface dela pièce joue un rôle non négligeable. « Il suf-fit d’imaginer que l’on mesure un dépôt de zinc de 12 µmd’épaisseur sur une pièce présentant un paramètre de rugo-sité Ra de 10 µm :suivant l’endroit où l’on fera la mesu-re, il y aura forcément d’importantes disparités », sou-ligne M. Piffard (Fischer). De même, lapropreté de la surface a parfois son impor-

68 MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

Simplicité et rapidité d’utilisation : cesont les deux principales raisons pourlesquelles les industriels choisissent lesméthodes magnétiques. Il suffit de poserl’appareil à la surface du revêtementpour avoir une mesure au dixième demicron près.

Certains appareils “universels”sont compatibles avec différentstypes de sondes : courants deFoucault, induction magnétique,ou même rétrodiffusion β…Suivant les applications, et enparticulier suivant la nature dusubstrat et les précisions atten-dues, on passe alors de l’une àl’autre en gardant la mêmeélectronique…

Fischer

Fischer

tance. Dans le cas d’une mesure capacitive,par exemple, une infime couche de pous-sière ou de liquide peut suffire à modifier lediélectrique formé entre la sonde et la pièce,et donc à fausser les mesures.Autre précaution,« dans le cas de l’induction magnétiqueet des courants de Foucault,il ne faut pas oublier que mêmeavec la sonde la plus fine possible,le champ créé n’est jamaisponctuel,mais qu’il ressemble plutôt à une demi-sphère de5mm de diamètre»,poursuit M.Piffard (Fischer).Dessondes plus larges permettent alors d’intégrer unplus grand volume de matière et de “lisser”ainsi l’effet de la rugosité.Mais que l’on se rassure,ces spécifications figu-rent généralement sur la fiche technique desappareils : le QuaNix 4200 de Testwell, parexemple, requiert une surface de mesure d’aumoins 10x10 mm2,le Digiderm de Mitutoyo secontente d’un cercle de 3 mm de diamètre,etc.Le volume de mesure nécessite aussi deprendre en compte la forme de la pièce : des

mesures réalisées sur des pièces planes oucourbes,par exemple,ne donneront jamais lesmêmes résultats. Si l’on doit mesurer l’épais-seur d’un revêtement d’une pièce présentantun certain rayon de courbure, il faudra alorsréaliser au préalable un étalonnage dans lesmêmes conditions, sur une pièce identique,et s’aider éventuellement de dispositifs méca-niques pour être sûr de placer la sonde rigou-reusement de la même manière.Il peut enfin y avoir des cas très particuliersoù des applications apparemment simples setransforment en de véritables casse-tête : ilsuffit parfois d’une peinture non homogè-ne déposée au pistolet, ou d’un revêtementchargé de particules métalliques pour quedes effets parasites viennent fausser lesmesures… Devant la variété des situations, la plupart desfournisseurs conseillent alors d’essayer au préa-lable les appareils. « De tels essais,dès que l’on se trou-

ve dans des applications un peu spéciales,permettent d’évi-ter toute mauvaise surprise »,estime M.Gabriel (Test-well). M. Le Chevalier (Fondis Electronic) fait lamême analyse : avec des méthodes telles que la fluores-cence X, l’investissement est tel qu’il vaut mieux aupara-vant réaliser des essais,et ce quel que soit le type de substratou de revêtement que l’on souhaite analyser ».Il faut enfin veiller à garder les pieds sur ter-re, et à évaluer correctement ses besoins. «Toutest une question de besoins et de retours sur investisse-ments, souligne M. Piffard (Fischer). Mesurer unrevêtement assez épais est à la portée de tout le monde,avec n’importe quel produit sur catalogue.Mesurer l’épais-seur d’un revêtement organique sur un substrat lui-mêmeorganique, telle qu’une couche de vernis sur du bois, estencore très difficile… mais en a-t-on vraiment besoin?En revanche,mesurer 1 µm d’or sur un circuit impriméexprime un réel besoin,et fera appel à de vraies compétences.Si l’on n’en dispose pas en interne,il ne faut pas hésiter àfaire appel à des spécialistes ».

Marie-Line Zani

69MESURES 759 - NOVEMBRE 2003

Guide d’achat

AISTél. : 04 74 09 48 80 - Fax : 04 74 09 48 88www.ais.fr

AkilogTél. : 03 81 80 44 13 - Fax : 03 81 80 44 25www.akilog.com

BFI OptilasTél. : 01 60 79 59 00 - Fax : 01 60 79 89 70www.bfioptilas.com

CapacitecTél. : 01 43 39 48 68 - Fax : 01 49 80 07 49www.capacitec.com

CaritecTél. : 04 74 01 05 52 - Fax : 04 74 01 03 14www.caritec.fr

CegelecTél. : 01 69 88 67 62 - Fax : 01 69 88 67 68www.ndt.cegelec.com

CotecTél. : 04 50 71 21 63 - Fax : 04 50 71 22 46www.cotec.fr

ElcometerTél. : 02 38 86 33 44 - Fax : 02 38 91 37 66www.elcometer.com

ElexienceTél. : 01 69 53 80 00 - Fax : 01 60 11 98 09www.elexience.fr

EotechTél. : 01 64 49 71 30 - Fax : 01 64 49 32 29www.eotech.fr

ErichsenTél. : 01 47 08 13 26 - Fax : 01 47 08 91 38www.erichsen.fr

Euraltech (Logisonic)Tél. : 01 60 92 83 83 - Fax : 01 60 92 83 70www.euraltech.fr

FischerTél. : 01 30 58 00 58 - Fax : 01 30 58 89 50www.helmut-fischer.com

Fogale NanotechTél. : 04 66 62 05 55 - Fax : 04 66 62 71 60www.fogale.fr

Fondis ElectronicTél. : 01 34 52 10 30 - Fax : 01 30 57 33 25www.fondiselectronic.com

IcapTél. : 04 76 41 13 13 - Fax : 04 76 90 17 92www.gresivaudan.com/icap

InsidixTél. : 04 38 12 42 80 - Fax : 04 38 12 03 22www.insidix.fr

Intercontrôle IC EscoffierTél. : 02 32 63 35 00 - Fax : 02 32 59 20 66www.sonatest-plc.com

Labomat EssorTél. : 01 48 09 66 11 - Fax : 01 48 09 98 65www.labomat.com

MetalscanTél. : 03 85 90 07 50 - Fax : 03 85 90 07 51www.metalscan.fr

MitutoyoTél. : 01 49 38 35 00 - Fax : 01 48 63 27 70www.mitutoyo.fr

Oxford InstrumentsTél. : 01 69 85 25 25 - Fax : 01 69 41 86 80www.oxinst.com

Panalytical (Philips Analytical)Tél. : 01 45 10 53 70 - Fax : 01 45 10 53 71www.panalytical.com

SciensoriaTél. : 02 99 57 19 71 - Fax : 02 99 57 18 78www.sciensoria.com

SofranelTél. : 01 39 13 82 36 - Fax : 01 39 13 19 42www.sofranel.com

SpectroTél. : 01 34 02 40 40 - Fax : 01 34 02 40 49www.spectro.com

StilTél. : 04 42 39 66 51 - Fax : 04 42 24 38 05www.stilsa.com

TechindustriesTél. : 01 34 70 03 36 - Fax : 01 34 70 39 02www.techindustries.fr

TestwellTél. : 01 39 73 02 54 - Fax : 01 39 73 25 78www.testwell.fr

Veeco InstrumentsTél. : 01 64 59 35 20 - Fax : 01 64 59 72 22www.veeco.fr

Principaux fournisseurs