磁性基體上非磁性覆蓋層厚度測量——磁性法

發布單位：中華人民共和國國家質量檢驗檢疫總局

發(fā)布時間(jiān)：2003年10月29日

實施時(shí)間(jiān)：2004年5月1日

1. 範圈

本标準規定瞭(le)使用磁性測(cè)厚儀無損測(cè)量磁性基休命屬上非磁性覆益層（包括釉瓷和糖瓷層）厚度的方法。

本方法僅适用於(yú)在适當平整的試樣上的測量。非磁性基體上的鎳覆蓋層厚度測量優先採(cǎi)用GB/T13744規定的方法。

2. 規範性引用文件

下列文件中的條款通過本标準的引用而成爲本标準的條款。凡是注日期的引用文件，其随後所有的修改單（不包括勘誤的内容）或修訂版均不适用於(yú)本标準，然而，鼓勵根據本标準達(dá)成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用於(yú)本标準。

GB/T12334金屬和其他非有機覆蓋層關於(yú)厚度測(cè)量的定義和一般規則（idt ISO2064）GB/T13744磁性和非磁性基體上鎳電鍍層厚度的測(cè)量（eqv ISO2361）

3. 原理

磁性測(cè)厚儀測(cè)量永久磁鐵和基體金屬之間的磁引力
，該磁引力受到覆蓋層(céng)存在的影響；或者測(cè)量穿過覆蓋層(céng)與基體金屬的磁通路的磁阻。

4. 影響測(cè)量準確(què)度的因素”

下列因素可能影響覆蓋層厚度測(cè)量的準確(què)度。

4.1覆蓋層厚度

測量準確(què)度随覆蓋層厚度的變化取決於(yú)儀器的設計。對於(yú)薄的覆蓋層，其測量準確(què)度與覆蓋層的厚度無關，爲一常數；對於(yú)厚的覆蓋層，其測量準確(què)度等於(yú)某一近似恒定的分數與厚度的乘積。

4.2基體金屬的磁性

基體金屬磁性的變化能影響磁性法厚度的測量。爲瞭(le)實際應用的目的，可認爲低碳鋼的磁性變化是不重要的。爲瞭(le)避免各不相同的或局部的熱處理和冷加工的影響，儀器應採(cǎi)用性質與試樣基體金屬相同的金屬校準标準片進行校準；可能的話
，最好採(cǎi)用待鍍覆的零件作标樣進行儀器校準。

4.3基體金屬的厚度

對每一台儀器都有一個基體金屬的臨界厚度。大於(yú)此臨界厚度時
，金屬基體厚度增加
，測量将不受基體金屬厚度增加的影響。臨界厚度取決於(yú)儀器測頭和基體金屬的性質，除非制造商有所規定，臨界厚度的大小應通過試驗確(què)定。

4.4邊緣效應

本方法對試樣表面的不連續敏感，因此，太靠近邊緣或内轉角處的測量将是不可靠的，除非儀器專門爲這類測量進行瞭(le)校準。這種邊緣效應可能從不連續處開始向前延伸大約20mm，這取決於(yú)儀器本身。

4.5曲率

試樣的曲率影響測(cè)量。曲率的影響四儀器制造和類型的不同而有很大差異，但總是随曲率半徑的減(jiǎn)小而更爲明顯。

如果在使用雙極式測(cè)頭儀器時，将兩極匹配在平行於(yú)圓柱體軸向的平面内進行測(cè)量或匹配在垂直於(yú)圓柱體軸向的平面内進行測(cè)量，也可能得到不同的讀數。如果單極式測(cè)頭的前端磨損不均勻也能産生同樣的結果。

因此，在彎曲試樣上進行測(cè)量可能是不可靠的
，除非儀器爲這類測(cè)量作瞭(le)專門的校準。

4.6表面粗糙度

如果在粗糙表面上的同一參(cān)比面（見GB/T12334）内測得的一系列數值的變(biàn)動範圍明顯超過儀器固有的重現性
，則所需的測量次數至少應增加到5次。

4.7基體金屬(shǔ)機(jī)械加工方向

使用具有雙極式測(cè)頭或已不均勻磨損的單(dān)極式測(cè)頭儀器進行測(cè)量，可能受磁性基體金屬機械加工（如軋制）方向的影響，讀數随測(cè)頭在表面上的取向而異。

4.8剩磁

基體金屬的剩磁可能影響使用固定磁場的測(cè)厚儀的測(cè)量值，但對使用交變(biàn)磁場的磁阻型儀器的測(cè)量的影響很小（見6.7）。

4.9磁場

強磁場，例如各種電器設備(bèi)産生的強磁場，能嚴重地幹擾使用固定磁場的測(cè)厚儀的工作（見6.7）。

4.10外來附著塵埃

儀器測(cè)頭必須與試樣表面緊密接觸，因爲這些儀器對妨礙(ài)測(cè)頭與覆蓋層表面緊密接觸的外來物質敏感。應檢查測(cè)頭前端的清潔度。

4.11覆蓋層的導電性

某些磁性測(cè)厚儀的工作頻率在200Hz~2000Hz之間，在這個頻率範圍内
，高導電性厚覆蓋層(céng)内産生的渦流，可能影響讀數。

4.12測頭壓力

施加於(yú)測頭電極上的壓力必須适當、恒定，使軟的覆蓋層都不緻變(biàn)形。另一方面，軟的覆蓋層可用金屬箱覆蓋住再測量，然後從測量值中減去金屬箱的厚度。如果測量磷化膜也有必要這樣操作。

4.13測頭取向

與地球重力場(chǎng)有關，應用磁引力原理的測(cè)厚儀測(cè)得的讀數可能受磁體取向的影響。因此，儀器測(cè)頭在水平或倒置的位置上進行的測(cè)量，可能需要分别進行校準，或可能無法進行。

5. 儀器的校準

5.1概述

每台儀器在使用前，都應按制造商說明用一些适當的校準标準片進行校準；或採用比較法進行校準，即從這些标準片中選出一種對其進行磁性法測厚，同時對其採用涉及該特定覆蓋層的有關國際标準所規定的方法測厚
，然後将測得的數據進行比較。對於(yú)不能校準的儀器，其與名義值的偏差應通過與校準标準片的比較來確(què)定，而且所有的測量都要将這個偏差考慮進去。

儀器在使用期間，每隔一段時間應進行校準。應對(duì)第4章中所列舉的因素和第6章中所規定的程序給予适當(dāng)的注意。

5.2校準标準片

厚度均勻的校準标準片可以片或箱的形式，或者以有覆蓋(gài)層(céng)的标準片的形式提供使用。

5.2.1校準箱

1）注：本條中，“箱”這個(gè)詞(cí)指非磁性金屬的或非金屬的省或片。

因爲難以保證良好接觸，所以通常建議不用箱來校準磁引力原理的測厚儀；但在對採取的必要的預備措施作出瞭(le)規定的某些情況下，箱還是适用的。箔通常能用於(yú)校準其他類型的儀器。

對於(yú)校準曲面，箱有獨到之處，而且比有覆益層(céng)的标準片适用得多。

爲瞭(le)避免測量誤差，應保證箱與基體金屬緊密接觸；如果可能的話，應避免採(cǎi)用具有彈性的箱。

校準箱易形成壓痕，應經(jīng)常更換(huàn)。

5.2.2有覆益層(céng)的标準(zhǔn)片

有覆蓋(gài)層(céng)的标準片由基體金屬以及與基體金屬牢固結合的厚度已知而且均勻的覆蓋(gài)層(céng)構成。

5.3校準

5.3.1校準标準片的基體金屬應具有與試樣的基體金屬相似的表面粗糙度與磁性能。建議将從無覆蓋層(céng)的校準标準片的基體金屬上得到的讀數與從無覆蓋層(céng)的試樣上得到的讀數作比較，以確(què)認校準标準片的适用性。

5.3.2在某些情況下，必須将測(cè)頭再旋轉90?來核對(duì)儀器的校準（見4.7和4.8）。

5.3.3如果試樣基體金屬的厚度沒有超過(guò)4.3中所定義的臨(lín)界厚度，則試樣和校準标準片二者的基體金屬厚度必須相同。

通常可以用足夠厚的相同金屬将校準标準片或試樣的基體金屬墊(diàn)起，以使讀(dú)數與基體金屬的厚度無關。

5.3.4如果待測(cè)覆蓋層(céng)的彎曲狀态使之不能靠平面方式校準時，則有覆蓋層(céng)的标準片的曲率或放置校準箱的基體的曲率，應與待測(cè)試樣的曲率相同。

6. 測量程序

6.1概述

遵照制造商的說明去操作每台儀器，對(duì)第4章中列舉的因素給(gěi)予相應的注意。

在每次儀器投入使用時，以及在使用中每隔一定時間，都要在測(cè)量現場對儀器的校準進行核對（參(cān)見第5章），以保證儀器的性能正常。

必須遵守下列注意事項。

6.2基體金屬厚度

檢查基體金屬厚度是否超過臨界厚度，如果沒有，應採(cǎi)用5.3.3中所叙述的村墊(diàn)方法，或者保證已經採(cǎi)用具有與試樣相同厚度和磁性能的校準标準片進行過儀器校準。

6.3邊緣效應

不要在靠近不連續的部位如靠近邊(biān)緣、孔洞和内轉角等處進行測量，除非爲這類測量所作的校準的有效性已經得到瞭(le)證實。

6.4曲率

不要在試樣的彎曲表面上進行測(cè)量，除非爲這類測(cè)量所作的校準的有效性已經得到瞭(le)證實。

6.5讀數的次數

由於(yú)儀器的正常波動性，因而有必要在每一測量面（亦見GB/T12334）内取數個讀數。覆蓋層厚度的局部差異可能也要求在參(cān)比面内進行多次測量；表面粗糙時更是如此。

磁引力類儀器對振動(dòng)敏感，應當(dāng)舍棄過高的讀數。

6.6機械加工方向

如果機械加工方向明顯地影響讀(dú)數，則在試樣上進行測(cè)量時應使測(cè)頭的方向與在校準時該測(cè)頭所取的方向一緻。如果不能做到這樣，則在同一測(cè)量面内将測(cè)頭每旋轉90?，增做-一次測(cè)量，共做作四次。

6.7剩磁

使用固定磁場(chǎng)的雙極式儀器測(cè)量時，如果基體金屬存在剩磁，則必須在互爲180?的兩個方向上進行測(cè)量。

爲狀得可新結(jié)來(lái)，可能荷安滑z雲民樣的微住。

6.8表面清潔度

在測(cè)量前，應除去試樣表面上的任何外來物質，如灰塵、油脂和腐蝕産物等；但不能除去任何覆蓋層材料。在測(cè)量時，應避開存在難於(yú)除去的明顯缺陷，如焊接或纖焊焊劑、酸蝕斑、浮渣或氧化物的部位。

6.9鉛覆蓋層

如果使用磁引力型儀器，鉛覆蓋層(céng)可能會粘在磁體上。塗一層(céng)很薄的油膜通常将提高測(cè)量的重現性；但在使用拉力型儀器測(cè)量時，應該擦去過量的油，使表面實際上呈現幹燥狀态。除鉛覆蓋層(céng)之外，其他覆蓋層(céng)都不應塗油。

6.10技巧

測量的結果可能取決於(yú)操作者的技巧。例如，施加在測頭上的壓力或在磁體上施加平衡力的速率将會因人而異。由将實施測量的同一操作者來對儀器作校準，或使用恒定壓力測頭，這些措施能減少或最大限度地降低這類影響。在某些場合，若不採(cǎi)用恒定壓力測頭，則極力推薦使用測量架。

6.11測頭定位

儀器測頭應垂直放置於(yú)試樣表面測量點上；對一些磁引力型儀器這是必要的；但是對另一些儀器，則要求将測頭略微傾斜，並(bìng)選擇獲得最小讀數的傾斜角。在光滑表面上測量時，若所得的結果随傾斜角發生明顯變化，則可能測頭已磨損，需要更換。

如果在水平或倒置的位置上採(cǎi)用磁引力型儀器進行測(cè)量，而測(cè)量裝置沒有在重心處得到支撐，則應分别在水平或倒置的位置上校準儀器。

7. 準確度要求

儀器的校準和操作應使覆蓋層厚度能測(cè)準到真實厚度的10%或1.5μm以内，兩個值取其較大的。本方法有較好的準確(què)度。