磁性法測(cè)涂層厚度ASTM B499

1、用磁性方法測(cè)量涂層厚度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：磁性金屬上的非磁性涂層(等同采用ASTM B499-09(R2014)(中文翻譯版)編制： 日期：審核： 日期：批準(zhǔn)： 日期：修訂歷史修訂序號(hào)對(duì)應(yīng)的條號(hào)修訂內(nèi)容修改人批準(zhǔn)人日期目的Purpose本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法涵蓋了使用磁性儀器對(duì)黑色金屬或其他磁性基底金屬上的非磁性涂層厚度進(jìn)行無(wú)損測(cè)量。范圍Scope本測(cè)量方法適用于含有非磁性涂層的黑色金屬或其他磁性基底金屬。還適用于規(guī)范驗(yàn)收試驗(yàn)和SPC/SQC應(yīng) 用。磷含量大于8%的自催化沉積鎳磷合金無(wú)足夠磁性，只要在任何熱處理之前進(jìn)行測(cè)量，就可通過(guò)本試驗(yàn)方法 進(jìn)行測(cè)量。這些儀器無(wú)法區(qū)分各層的厚度，只能測(cè)量探針下到基底金屬

2、的所有層的累積厚度。本試驗(yàn)方法不應(yīng)用于測(cè)定鋼上電沉積鎳鍍層的厚度。職責(zé)Responsibility程序執(zhí)行：實(shí)驗(yàn)室授權(quán)制樣人員程序監(jiān)督：實(shí)驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)責(zé)任人原Principle4.1磁力拉拔儀采用吸引原理和恒定磁場(chǎng)。這些機(jī)械儀器測(cè)量將永磁體從涂層磁性金屬基底上拉出所需的力。對(duì) 涂層下面的基底的吸引力由彈簧或線圈抵消。對(duì)彈簧/線圈施加張力，直到克服對(duì)磁性基底的磁引力。儀器必須 直接放置在涂層表面上才能進(jìn)行測(cè)量。將永磁體固定在磁性底座上的力與磁體和磁性底座之間的涂層厚度成反 比。例如，應(yīng)用于鐵基片的薄涂層需要比厚涂層更大的彈簧張力才能將磁鐵拉出，因?yàn)榇盆F更接近具有較薄涂 層的鐵基片。這種逆

3、關(guān)系反映在非線性儀器刻度上。4.2電子儀器測(cè)量探頭內(nèi)磁通密度的變化，以進(jìn)行涂層厚度測(cè)量。必須將儀器探頭直接（垂直位置）放置在涂層 表面上，以獲得測(cè)量值。這些儀器確定由于接近基底而對(duì)探針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。4.3涂層厚度通常對(duì)其性能至關(guān)重要。對(duì)于大多數(shù)鋼上的有色金屬涂層，磁性法是無(wú)損測(cè)量涂層厚度的可靠方法。術(shù)語(yǔ)及定義 Terms and Definition5.1精度，n測(cè)量結(jié)果與被測(cè)物品真實(shí)厚度之間誤差大小的測(cè)量。5.2調(diào)整，n一將儀器的厚度讀數(shù)與已知厚度樣品的厚度讀數(shù)對(duì)齊（消除偏差）的物理行為，以提高儀器在特定 表面或其測(cè)量范圍特定部分內(nèi)的精度。調(diào)整將影響后續(xù)讀數(shù)的結(jié)果。5.3校準(zhǔn)，n一在儀器

4、的整個(gè)工作范圍內(nèi)獲得可追蹤校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值，然后進(jìn)行必要的儀器調(diào)整（如要求）以糾 正任何超出公差條件的高級(jí)、受控和文件化過(guò)程。5.3.1討論涂層厚度儀器的校準(zhǔn)由設(shè)備制造商、授權(quán)代理或授權(quán)的、經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室在受控環(huán)境下使用記 錄的過(guò)程進(jìn)行。校準(zhǔn)過(guò)程的結(jié)果是恢復(fù)/重新校準(zhǔn)儀器，以達(dá)到/超過(guò)制造商規(guī)定的精度。5.4參考標(biāo)準(zhǔn)，n一用于驗(yàn)證涂層厚度測(cè)量?jī)x器精度的已知厚度試樣。5.5準(zhǔn)確度驗(yàn)證，n一在儀器使用前獲得參考標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，以確定涂層厚度儀器產(chǎn)生可靠值的能力，與組合儀 器制造商的規(guī)定準(zhǔn)確度和參考標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定準(zhǔn)確度相比。影響精度的因素Factors Affecting Accuracy6.1涂層厚

5、度一試驗(yàn)方法固有的涂層厚度是一個(gè)測(cè)量不確定度，對(duì)于薄涂層而言，該測(cè)量不確定度是恒定的，且 與涂層厚度無(wú)關(guān)。測(cè)量不確定度的大小主要是試樣表面光潔度的函數(shù)（見8.6表面粗糙度）。對(duì)于厚度大于約25 pm （1 mil）的涂層，此不確定度與涂層厚度成正比。6.2基底金屬的磁性一磁性厚度的測(cè)量受基礎(chǔ)金屬的磁性影響。（出于實(shí)際目的，低碳鋼中的磁變化通常被認(rèn)為 是微不足道的。為避免進(jìn)行嚴(yán)重或局部熱處理和冷加工的影響，應(yīng)使用具有與測(cè)試樣品相同的磁性的賤金屬的參考標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者最好在可能的情況下涂層前要測(cè)試的零件與被測(cè)樣品一起使用。）6.3基底金屬厚度一對(duì)于每個(gè)儀器，基底金屬有一個(gè)臨界厚度，在該厚

6、度以上，測(cè)量不會(huì)受到基底金屬厚度增加 的影響。由于它取決于儀器探頭和母材的性質(zhì)，如果制造商不提供，則應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其值。注：在本方法中，儀器探頭”也包括磁鐵”一詞6.4邊緣效應(yīng)一該方法對(duì)試樣表面輪廓的突然變化敏感。因此，在邊緣或內(nèi)角附近進(jìn)行的測(cè)量將無(wú)效，除非儀器 專門針對(duì)此類測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)儀器的不同，這種影響可能從不連續(xù)處延伸到約20 mm（ 0.8in.）6.5曲率一測(cè)量值受試樣曲率的影響。曲率的影響隨儀器的品牌和類型而有很大的變化，但隨著曲率半徑的減小, 這種影響總是變得更加明顯。如果電極在平行于或垂直于柱面軸線的平面上對(duì)齊，帶有兩極探針的儀器也可能 產(chǎn)生不同的讀數(shù)。如果尖端磨損不均勻

7、，單極探針也會(huì)產(chǎn)生類似的效果。6.6表面粗糙度一測(cè)量受基底金屬和涂層表面形貌的影響。當(dāng)粗糙度大于涂層厚度的10%時(shí)，表面粗糙度變得 顯著，導(dǎo)致測(cè)量中的散射增加。因此，有必要在粗糙或劃傷的表面上，在不同位置進(jìn)行更多的測(cè)量，以獲得代 表平均涂層厚度的平均值。如果基底金屬粗糙，可能還需要檢查并在必要時(shí)調(diào)整儀表在未涂層粗糙基底金屬部 分的幾個(gè)位置上的零點(diǎn)。6.7基礎(chǔ)金屬的機(jī)械加工方向一具有兩極探頭或磨損不均的單極探頭的儀器所進(jìn)行的測(cè)量可能會(huì)受到磁性基礎(chǔ) 金屬進(jìn)行機(jī)械加工（例如軋制）的方向的影響，讀數(shù)會(huì)隨著表面上探針?lè)较虻淖兓兓?.8剩磁一基底金屬中的剩磁影響使用固定磁場(chǎng)的儀器進(jìn)行的測(cè)量。它對(duì)使用

8、交變磁場(chǎng)的儀器進(jìn)行測(cè)量的影響要 小得多。6.9雜散磁場(chǎng)一各種電氣設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)雜散磁場(chǎng)會(huì)嚴(yán)重干擾以磁原理為基礎(chǔ)的儀器工作。6.10異物一所有類型的磁性儀器必須與試驗(yàn)表面進(jìn)行物理接觸，因此對(duì)防止探頭與涂層表面緊密接觸的異物敏 感。試驗(yàn)表面和儀器探頭應(yīng)無(wú)異物。6.11涂層電導(dǎo)率一使用高于200 Hz的交變磁場(chǎng)工作頻率的磁性儀器可能會(huì)在厚的高導(dǎo)電涂層中產(chǎn)生渦流，這 可能會(huì)干擾讀數(shù)。6.12壓力一儀表讀數(shù)對(duì)探頭施加在試樣上的壓力敏感。探頭的應(yīng)用不應(yīng)使涂層變形。6.13探頭方向一磁力拉脫儀可能對(duì)磁鐵相對(duì)于地球重力場(chǎng)的定向敏感。因此，在水平或倒置位置操作儀器可能 需要校正系數(shù)，或者可能不可能。校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化

9、Calibration and Standardization7.1涂層厚度儀器的校準(zhǔn)由設(shè)備制造商、授權(quán)代理或授權(quán)的、經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室在受控環(huán)境下使用記錄的過(guò) 程進(jìn)行?？珊灠l(fā)顯示國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)可追溯性的校準(zhǔn)證書。沒(méi)有重新校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔，也不是絕對(duì)需要的時(shí) 間間隔，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工作環(huán)境建立校準(zhǔn)間隔。一年校準(zhǔn)間隔是許多儀器制造商建議的典型頻率。7.2使用前，應(yīng)按照制造商的說(shuō)明，采用合適的厚度標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證每臺(tái)儀器的校準(zhǔn)精度，如有必要，應(yīng)糾正發(fā)現(xiàn)的 任何缺陷。7.3在使用過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常驗(yàn)證校準(zhǔn)精度，至少每天一次。應(yīng)注意第8節(jié)中列出的因素和第9節(jié)中描述的程序。7.4已知厚度的涂層厚度標(biāo)準(zhǔn)可用作墊

10、片或箔或涂層試樣。7.4.1箔材：注：在以下段落中，箔一詞的使用將意味著非磁性金屬或非金屬箔或墊片。7.4.1.1由于難以確保充分接觸，通常不建議使用箔材來(lái)校準(zhǔn)、驗(yàn)證準(zhǔn)確度和調(diào)整磁性拉脫儀，但在某些情況下， 只要采取必要的預(yù)防措施，箔材是適用的。它們通常可以與其他類型的儀器一起使用。7.4.1.2箔材有利于彎曲表面，比涂層標(biāo)準(zhǔn)更容易獲得。為了防止測(cè)量誤差，有必要確保箔材和基板之間建立緊 密的接觸。應(yīng)避免彈性箔，以防止壓痕誤差。厚度小于15pm ( 0.6 mil)時(shí)，只能使用有色金屬箔。箔容易磨 損和壓痕，因此應(yīng)經(jīng)常更換。不得使用磨損的箔。7.4.2涂層標(biāo)準(zhǔn)-這些校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括已知的、均勻厚度的

11、非導(dǎo)電涂層，永久粘結(jié)到基材上。7.4.3所用標(biāo)準(zhǔn)的涂層厚度應(yīng)包含用戶最高和最低的涂層厚度測(cè)量要求。適用于許多試驗(yàn)方法應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)可以在 市場(chǎng)上買到，并且可以使用，前提是認(rèn)證值可追溯到國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)。7.5在某些情況下，應(yīng)通過(guò)將探頭旋轉(zhuǎn)90來(lái)檢查儀器的校準(zhǔn)（見8.8和8.9 ）7.6如果未超過(guò)8.3中規(guī)定的臨界厚度，則試驗(yàn)和校準(zhǔn)調(diào)整的基底金屬厚度應(yīng)相同。通?？梢杂米銐蚝穸鹊念愃?材料來(lái)支撐標(biāo)準(zhǔn)或試樣的基底金屬，使讀數(shù)獨(dú)立于基底金屬厚度。7.7如果待測(cè)涂層的曲率妨礙在平坦表面上進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整，則涂層標(biāo)準(zhǔn)或放置箔材的基板的曲率應(yīng)相同。程序Procedure8.1按照制造商的說(shuō)明操作每個(gè)儀器，適當(dāng)注意第6節(jié)

12、中列出的因素。8.2每次儀表投入使用時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)和使用過(guò)程中的頻繁間隔驗(yàn)證儀表的準(zhǔn)確性，以確保性能正常。8.3許多儀器可進(jìn)行調(diào)整，以提高其在特定表面或其測(cè)量范圍特定部分內(nèi)的精度。在大多數(shù)情況下，只需檢查未 涂層基板上的零點(diǎn)并開始測(cè)量。然而，由于基底性質(zhì)（成分、磁性、形狀、粗糙度、邊緣效應(yīng)）和涂層性質(zhì)（成 分、質(zhì)量、表面粗糙度）以及環(huán)境和表面溫度的影響，可能需要對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整。遵循制造商的說(shuō)明。8.4遵守以下預(yù)防措施：8.4.1母材厚度一檢查母材厚度是否超過(guò)臨界厚度。如果沒(méi)有，則使用7.6中提到的備用方法，或確保校準(zhǔn)調(diào)整 是在與試樣具有相同厚度和磁性的參考標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行的。8.4.2邊緣效應(yīng)一不

13、會(huì)使讀數(shù)接近試樣的邊緣、孔、內(nèi)角等，除非已證明此類測(cè)量的校準(zhǔn)調(diào)整的有效性。8.4.3曲率一除非已經(jīng)證明校準(zhǔn)校準(zhǔn)對(duì)于這種測(cè)量的有效性，否則請(qǐng)勿在樣品的曲面上讀數(shù)。8.4.4讀數(shù)次數(shù)一由于正常的儀器可變性，并且為了最大程度地減少表面粗糙度影響，測(cè)量值應(yīng)為多個(gè)讀數(shù)的平 均值。8.4.4.1每次測(cè)量，至少讀取3次讀數(shù)，每次讀數(shù)后取下探頭，取平均值。如果任何兩個(gè)讀數(shù)之間的差異超過(guò)平 均讀數(shù)的5%或2pm （ 0.08 mil ），以較大者為準(zhǔn)，則應(yīng)丟棄并重復(fù)測(cè)量。8.4.4.2基材或涂層，或兩者都太粗糙，無(wú)法滿足本標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，可以通過(guò)平均多個(gè)讀數(shù)來(lái)獲得有效的 測(cè)量值。8.4.4.3磁力拉拔儀對(duì)振

14、動(dòng)敏感，明顯錯(cuò)誤的讀數(shù)應(yīng)予以拒絕。8.4.5機(jī)械加工方向一如果機(jī)械加工方向?qū)ψx數(shù)有明顯影響，則使用與校準(zhǔn)期間使用的探針?lè)较蛳嗤奶结槍?duì)試 樣進(jìn)行測(cè)量。如果這是不可能的，通過(guò)以90為增量旋轉(zhuǎn)探頭在不同方向上進(jìn)行四次測(cè)量。8.4.6剩磁一當(dāng)基底金屬中存在剩磁時(shí)，當(dāng)使用兩極儀器時(shí)，采用固定磁場(chǎng)，在兩個(gè)方向上進(jìn)行測(cè)量，不同方向 相差180。對(duì)于采用固定磁場(chǎng)的單極儀器，可能需要對(duì)試樣進(jìn)行退磁以獲得有效結(jié)果，對(duì)于雙極儀器，這也可 能是可取的。8.4.7表面清潔度一在進(jìn)行測(cè)量之前，在不去除任何涂層材料的情況下，清除表面的任何異物，如污垢、油脂和 腐蝕產(chǎn)物。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，避免任何有可見缺陷的區(qū)域，如焊接或助焊

15、劑、酸點(diǎn)、浮渣或氧化物。8.4.8鉛涂層一拉拔儀的磁鐵可能粘在鉛和鉛合金涂層上。涂上一層非常薄的油膜，以提高讀數(shù)的再現(xiàn)性，并校 正油膜厚度的測(cè)量值。應(yīng)擦掉多余的油，使表面幾乎干燥?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量適當(dāng)厚度的無(wú)粘涂層的涂層厚度（有油 膜和無(wú)油膜）并取兩者之間的差值來(lái)確定校正。不要將此程序與其他涂層一起使用。8.4.9技術(shù)一獲得的讀數(shù)可能取決于操作員的技術(shù)。例如，施加在探頭上的壓力，或向磁鐵施加平衡力的速率， 將因個(gè)體而異。通過(guò)由同一個(gè)操作人員調(diào)整儀器或使用恒壓探頭，減少或最小化此類影響。在不使用恒壓探頭 的適當(dāng)情況下，強(qiáng)烈建議使用測(cè)量臺(tái)。8.4.10探頭的定位一通常，將儀器探頭垂直于試樣表面放置在測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于一些磁性拔出儀器，這是必不可少 的。然而，對(duì)于某些儀器，最好稍微傾斜探頭，并選擇傾斜角度，給出最小讀數(shù)。如果在光滑的表面上，所獲 得的讀數(shù)隨傾角變化很大，則很可能探針磨損，需要更換。如果將磁性拉拔儀用于其設(shè)計(jì)位置以外的位置，如 倒置，則根據(jù)制造商的說(shuō)明對(duì)該位置應(yīng)用校正系數(shù)。報(bào)告Report報(bào)告應(yīng)包括以下信息：a）使用的儀器類型，包括制造商、型號(hào)、工作原理和校準(zhǔn)日期；b）試樣的尺寸和說(shuō)明；c ）是否使用特殊夾具；d ）涂層厚度標(biāo)準(zhǔn)和/或參考標(biāo)準(zhǔn)的類型以及用于精度驗(yàn)證和任何校準(zhǔn)調(diào)整的方法