磁性法測涂層厚度ASTM B499

1、用磁性方法測量涂層厚度的標準試驗方法：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： 日期：修訂歷史修訂序號對應的條號修訂內容修改人批準人日期目的Purpose本標準試驗方法涵蓋了使用磁性儀器對黑色金屬或其他磁性基底金屬上的非磁性涂層厚度進行無損測量。范圍Scope本測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)范驗收試驗和SPC/SQC應 用。磷含量大于8%的自催化沉積鎳磷合金無足夠磁性，只要在任何熱處理之前進行測量，就可通過本試驗方法 進行測量。這些儀器無法區(qū)分各層的厚度，只能測量探針下到基底金屬

2、的所有層的累積厚度。本試驗方法不應用于測定鋼上電沉積鎳鍍層的厚度。職責Responsibility程序執(zhí)行：實驗室授權制樣人員程序監(jiān)督：實驗室技術負責人及相關責任人原Principle4.1磁力拉拔儀采用吸引原理和恒定磁場。這些機械儀器測量將永磁體從涂層磁性金屬基底上拉出所需的力。對 涂層下面的基底的吸引力由彈簧或線圈抵消。對彈簧/線圈施加張力，直到克服對磁性基底的磁引力。儀器必須 直接放置在涂層表面上才能進行測量。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，因為磁鐵更接近具有較薄涂 層的鐵基片。這種逆

3、關系反映在非線性儀器刻度上。4.2電子儀器測量探頭內磁通密度的變化，以進行涂層厚度測量。必須將儀器探頭直接（垂直位置）放置在涂層 表面上，以獲得測量值。這些儀器確定由于接近基底而對探針產生的磁場的影響。4.3涂層厚度通常對其性能至關重要。對于大多數鋼上的有色金屬涂層，磁性法是無損測量涂層厚度的可靠方法。術語及定義 Terms and Definition5.1精度，n測量結果與被測物品真實厚度之間誤差大小的測量。5.2調整，n一將儀器的厚度讀數與已知厚度樣品的厚度讀數對齊（消除偏差）的物理行為，以提高儀器在特定 表面或其測量范圍特定部分內的精度。調整將影響后續(xù)讀數的結果。5.3校準，n一在儀器

4、的整個工作范圍內獲得可追蹤校準標準測量值，然后進行必要的儀器調整（如要求）以糾 正任何超出公差條件的高級、受控和文件化過程。5.3.1討論涂層厚度儀器的校準由設備制造商、授權代理或授權的、經過培訓的校準實驗室在受控環(huán)境下使用記 錄的過程進行。校準過程的結果是恢復/重新校準儀器，以達到/超過制造商規(guī)定的精度。5.4參考標準，n一用于驗證涂層厚度測量儀器精度的已知厚度試樣。5.5準確度驗證，n一在儀器使用前獲得參考標準的測量值，以確定涂層厚度儀器產生可靠值的能力，與組合儀 器制造商的規(guī)定準確度和參考標準的規(guī)定準確度相比。影響精度的因素Factors Affecting Accuracy6.1涂層厚

5、度一試驗方法固有的涂層厚度是一個測量不確定度，對于薄涂層而言，該測量不確定度是恒定的，且 與涂層厚度無關。測量不確定度的大小主要是試樣表面光潔度的函數（見8.6表面粗糙度）。對于厚度大于約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量受基礎金屬的磁性影響。（出于實際目的，低碳鋼中的磁變化通常被認為 是微不足道的。為避免進行嚴重或局部熱處理和冷加工的影響，應使用具有與測試樣品相同的磁性的賤金屬的參考標準物對儀器進行調節(jié)，或者最好在可能的情況下涂層前要測試的零件與被測樣品一起使用。）6.3基底金屬厚度一對于每個儀器，基底金屬有一個臨界厚度，在該厚

6、度以上，測量不會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，如果制造商不提供，則應通過實驗確定其值。注：在本方法中，儀器探頭”也包括磁鐵”一詞6.4邊緣效應一該方法對試樣表面輪廓的突然變化敏感。因此，在邊緣或內角附近進行的測量將無效，除非儀器 專門針對此類測量進行校準。根據儀器的不同，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齊，帶有兩極探針的儀器也可能 產生不同的讀數。如果尖端磨損不均勻

7、，單極探針也會產生類似的效果。6.6表面粗糙度一測量受基底金屬和涂層表面形貌的影響。當粗糙度大于涂層厚度的10%時，表面粗糙度變得 顯著，導致測量中的散射增加。因此，有必要在粗糙或劃傷的表面上，在不同位置進行更多的測量，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調整儀表在未涂層粗糙基底金屬部 分的幾個位置上的零點。6.7基礎金屬的機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行的測量可能會受到磁性基礎 金屬進行機械加工（例如軋制）的方向的影響，讀數會隨著表面上探針方向的變化而變化。6.8剩磁一基底金屬中的剩磁影響使用固定磁場的儀器進行的測量。它對使用

8、交變磁場的儀器進行測量的影響要 小得多。6.9雜散磁場一各種電氣設備產生的強雜散磁場會嚴重干擾以磁原理為基礎的儀器工作。6.10異物一所有類型的磁性儀器必須與試驗表面進行物理接觸，因此對防止探頭與涂層表面緊密接觸的異物敏 感。試驗表面和儀器探頭應無異物。6.11涂層電導率一使用高于200 Hz的交變磁場工作頻率的磁性儀器可能會在厚的高導電涂層中產生渦流，這 可能會干擾讀數。6.12壓力一儀表讀數對探頭施加在試樣上的壓力敏感。探頭的應用不應使涂層變形。6.13探頭方向一磁力拉脫儀可能對磁鐵相對于地球重力場的定向敏感。因此，在水平或倒置位置操作儀器可能 需要校正系數，或者可能不可能。校準和標準化

9、Calibration and Standardization7.1涂層厚度儀器的校準由設備制造商、授權代理或授權的、經過培訓的校準實驗室在受控環(huán)境下使用記錄的過 程進行?？珊灠l(fā)顯示國家計量機構可追溯性的校準證書。沒有重新校準的標準時間間隔，也不是絕對需要的時 間間隔，但可以根據經驗和工作環(huán)境建立校準間隔。一年校準間隔是許多儀器制造商建議的典型頻率。7.2使用前，應按照制造商的說明，采用合適的厚度標準，驗證每臺儀器的校準精度，如有必要，應糾正發(fā)現的 任何缺陷。7.3在使用過程中，應經常驗證校準精度，至少每天一次。應注意第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準可用作墊

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校準、驗證準確度和調整磁性拉脫儀，但在某些情況下， 只要采取必要的預防措施，箔材是適用的。它們通?？梢耘c其他類型的儀器一起使用。7.4.1.2箔材有利于彎曲表面，比涂層標準更容易獲得。為了防止測量誤差，有必要確保箔材和基板之間建立緊 密的接觸。應避免彈性箔，以防止壓痕誤差。厚度小于15pm ( 0.6 mil)時，只能使用有色金屬箔。箔容易磨 損和壓痕，因此應經常更換。不得使用磨損的箔。7.4.2涂層標準-這些校準標準包括已知的、均勻厚度的

11、非導電涂層，永久粘結到基材上。7.4.3所用標準的涂層厚度應包含用戶最高和最低的涂層厚度測量要求。適用于許多試驗方法應用的標準可以在 市場上買到，并且可以使用，前提是認證值可追溯到國家計量機構。7.5在某些情況下，應通過將探頭旋轉90來檢查儀器的校準（見8.8和8.9 ）7.6如果未超過8.3中規(guī)定的臨界厚度，則試驗和校準調整的基底金屬厚度應相同。通?？梢杂米銐蚝穸鹊念愃?材料來支撐標準或試樣的基底金屬，使讀數獨立于基底金屬厚度。7.7如果待測涂層的曲率妨礙在平坦表面上進行校準調整，則涂層標準或放置箔材的基板的曲率應相同。程序Procedure8.1按照制造商的說明操作每個儀器，適當注意第6節(jié)

12、中列出的因素。8.2每次儀表投入使用時，應在試驗現場和使用過程中的頻繁間隔驗證儀表的準確性，以確保性能正常。8.3許多儀器可進行調整，以提高其在特定表面或其測量范圍特定部分內的精度。在大多數情況下，只需檢查未 涂層基板上的零點并開始測量。然而，由于基底性質（成分、磁性、形狀、粗糙度、邊緣效應）和涂層性質（成 分、質量、表面粗糙度）以及環(huán)境和表面溫度的影響，可能需要對儀器進行調整。遵循制造商的說明。8.4遵守以下預防措施：8.4.1母材厚度一檢查母材厚度是否超過臨界厚度。如果沒有，則使用7.6中提到的備用方法，或確保校準調整 是在與試樣具有相同厚度和磁性的參考標準上進行的。8.4.2邊緣效應一不

13、會使讀數接近試樣的邊緣、孔、內角等，除非已證明此類測量的校準調整的有效性。8.4.3曲率一除非已經證明校準校準對于這種測量的有效性，否則請勿在樣品的曲面上讀數。8.4.4讀數次數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，測量值應為多個讀數的平 均值。8.4.4.1每次測量，至少讀取3次讀數，每次讀數后取下探頭，取平均值。如果任何兩個讀數之間的差異超過平 均讀數的5%或2pm （ 0.08 mil ），以較大者為準，則應丟棄并重復測量。8.4.4.2基材或涂層，或兩者都太粗糙，無法滿足本標準。在這種情況下，可以通過平均多個讀數來獲得有效的 測量值。8.4.4.3磁力拉拔儀對振

14、動敏感，明顯錯誤的讀數應予以拒絕。8.4.5機械加工方向一如果機械加工方向對讀數有明顯影響，則使用與校準期間使用的探針方向相同的探針對試 樣進行測量。如果這是不可能的，通過以90為增量旋轉探頭在不同方向上進行四次測量。8.4.6剩磁一當基底金屬中存在剩磁時，當使用兩極儀器時，采用固定磁場，在兩個方向上進行測量，不同方向 相差180。對于采用固定磁場的單極儀器，可能需要對試樣進行退磁以獲得有效結果，對于雙極儀器，這也可 能是可取的。8.4.7表面清潔度一在進行測量之前，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 腐蝕產物。在進行測量時，避免任何有可見缺陷的區(qū)域，如焊接或助焊

15、劑、酸點、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，以提高讀數的再現性，并校 正油膜厚度的測量值。應擦掉多余的油，使表面幾乎干燥。可通過測量適當厚度的無粘涂層的涂層厚度（有油 膜和無油膜）并取兩者之間的差值來確定校正。不要將此程序與其他涂層一起使用。8.4.9技術一獲得的讀數可能取決于操作員的技術。例如，施加在探頭上的壓力，或向磁鐵施加平衡力的速率， 將因個體而異。通過由同一個操作人員調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 的適當情況下，強烈建議使用測量臺。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量點。對于一些磁性拔出儀器，這是必不可少 的。然而，對于某些儀器，最好稍微傾斜探頭，并選擇傾斜角度，給出最小讀數。如果在光滑的表面上，所獲 得的讀數隨傾角變化很大，則很可能探針磨損，需要更換。如果將磁性拉拔儀用于其設計位置以外的位置，如 倒置，則根據制造商的說明對該位置應用校正系數。報告Report報告應包括以下信息：a）使用的儀器類型，包括制造商、型號、工作原理和校準日期；b）試樣的尺寸和說明；c ）是否使用特殊夾具；d ）涂層厚度標準和/或參考標準的類型以及用于精度驗證和任何校準調整的方法