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ASTM B499-09(R2014) （中文翻譯版）
ASTM B499-09(R2014)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（僅供參考）
1本試驗方法由ASTM金屬和無機涂層委員會B08管轄，并由試驗方法小組委員會B08.10直接負責。
現行版本于2014年5月1日批準。2014年5月出版。最初批準于1969年。上一版于2009年批準為B499-09。DOI: 10.1520/B0499-09R14。
本標準以固定名稱B499發布；緊跟在名稱后面的數字表示最初采用的年份，如果是修訂，則表示最后修訂的年份。括號中的數字表示上次重新批準的年份。上標（ε）表示自上次修訂或重新批準以來的編輯性更改。
本標準經美國國防部機構批準使用。
1、范圍
1.1本試驗方法包括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。其目的是補充制造商對儀器操作的說明，而不是替換它們。
注1：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。
1.2這些儀器測量磁鐵和基底金屬之間的磁引力，受涂層的影響（歸類為“磁拉脫”），或探頭內磁通密度的變化（歸類為“電子”）。這些儀器無法區分各層的厚度。他們只能測量探針下到基底金屬的所有層的累積厚度。
1.3根據本試驗方法進行的測量應符合1982年出版的ISO國際標準2178的要求。
1.4以國際單位制表示的數值應視為標準值。括號中給出的值僅供參考。
1.5本標準并非旨在解決與其使用相關的所有安全問題（如有）。本標準的使用者有責任在使用前建立適當的安全和健康實踐，并確定法規限制的適用性。
2、參考文件
2.1 ASTM標準2
2有關參考的ASTM標準，請訪問ASTM網站www.astm.org，或通過Service@ASTM.org聯系ASTM客戶服務。有關ASTM標準年鑒卷信息，請參閱ASTM網站上的標準文件摘要頁。
B530用磁法測量鍍層厚度的試驗方法：在磁性和非磁性基底上電沉積鎳鍍層
2.2國際標準：
ISO 2178磁性基底上的非磁性涂層涂層厚度的測量磁性方法3
3可從美國國家標準協會（ANSI）獲得，地址：25 W.43rd St.，4th Floor，New York，NY 10036，http://www.ansi.org。
3、術語
3.1本標準專用術語定義：
3.1.1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。
3.1.2調整，n—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。調整將影響后續讀數的結果。
3.1.3校準，n—在儀器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。
3.1.3.1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/超過制造商規定的精度。
3.1.4參考標準，n—用于驗證涂層厚度測量儀器精度的已知厚度試樣。
3.1.5準確度驗證，n—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定準確度和參考標準的規定準確度相比。
4、試驗方法概述
4.1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。
5、意義和用途
5.1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，適用于規范驗收試驗和SPC/SQC應用。
5.2本試驗方法不應用于測定鋼上電沉積鎳鍍層的厚度。試驗方法B530適用于該測定。
6、儀器
6.1涂層厚度儀，基于磁性原理，商用，適用于精確測量涂層厚度。
6.2涂層厚度標準，其指定值可追溯至國家計量機構。它們可以是涂層或電鍍鋼板，也可以是扁平非金屬片（通常是聚酯）的箔或墊片。
7、校準和標準化
7.1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境下使用記錄的過程進行?？珊灠l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節中列出的因素和第9節中描述的程序。
7.4已知厚度的涂層厚度標準可用作墊片或箔或涂層試樣。
7.4.1箔材：
注2：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15μm（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。
......
8、影響測量精度的因素
8.1下列因素影響涂層厚度測量的精度：
8.1.1涂層厚度—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8.1.6表面粗糙度）。對于厚度大于約25μm（1 mil）的涂層，此不確定度與涂層厚度成正比。
8.1.2基底金屬的磁性—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，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。）
8.1.3基底金屬厚度—對于每個儀器，基底金屬有一個臨界厚度，在該厚度以上，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（注3）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3：在本方法中，“儀器探頭”也包括“磁鐵”一詞
8.1.4邊緣效應—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處延伸到約20 mm（0.8in.）。
8.1.5曲率—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，單極探針也會產生類似的效果。
8.1.6表面粗糙度—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。
8.1.7基礎金屬的機械加工方向—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。
8.1.8剩磁—基底金屬中的剩磁影響使用固定磁場的儀器進行的測量。它對使用交變磁場的儀器進行測量的影響要小得多。
8.1.9雜散磁場—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。
8.1.10異物—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。
......
9、程序
9.1按照制造商的說明操作每個儀器，適當注意第8節中列出的因素。
9.2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。
9.3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。
9.4遵守以下預防措施：
9.4.1母材厚度—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。
9.4.2邊緣效應—不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。
9.4.3曲率—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。
9.4.4讀數次數—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。
9.4.4.1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2μm（0.08 mil），以較大者為準，則應丟棄并重復測量。
9.4.4.2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。為了在本試驗方法下有效，必須證明該程序的有效性（見附錄X1）。
9.4.4.3磁力拉拔儀對振動敏感，明顯錯誤的讀數應予以拒絕。
9.4.5機械加工方向—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。
9.4.6剩磁—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。
9.4.7表面清潔度—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域，如焊接或助焊劑、酸點、浮渣或氧化物。
9.4.8鉛涂層—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?？赏ㄟ^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。
......
10、報告
10.1報告應包括以下信息：
10.1.1使用的儀器類型，包括制造商、型號、工作原理和校準日期；
10.1.2試樣的尺寸和說明；
10.1.3是否使用特殊夾具；
10.1.4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；
10.1.5測量次數和每次測量值；
10.1.6操作員標識，以及
10.1.7日期。
11、精度和偏差
11.1設備及其操作應能在95%置信水平下以小于10%的不確定度確定涂層厚度。
11.2盡管在許多應用中，不確定度可始終達到小于10%，但當涂層厚度小于25μm（1 mil）時，不確定度可能更大。
11.3適用于符合9.1的儀器可在商業上買到。對于許多涂層系統，儀器能夠在95%置信水平下進行不確定度小于5%的測量。
11.4如果消除了所有隨機誤差，測量偏差是測量厚度與實際厚度之間的偏差。因此，不大于并歸因于（1）儀器的校準誤差和（2）用于調整儀器的參考標準品的質量。
11.5精度由循環試驗確定。
12、關鍵詞
12.1涂層厚度；涂層；磁性法；無損厚度；非磁性涂層；鍍層厚度；厚度；厚度測試
附錄
（非強制性信息）
X1.粗糙表面的測量
X1.1粗糙表面上的測量受到與儀器探頭相對于粗糙表面峰谷位置相關的隨機誤差的影響。這些隨機誤差隨著表面粗糙度的增加而增加，但可以通過平均10個或更多讀數來減少。
X1.2粗糙度也會產生偏差（系統誤差），因為探頭很少（如果有的話）位于谷底；探頭附近的磁場與光滑表面的磁場不同。在粗糙基板的情況下，谷中填充有涂層材料，但當儀器用箔調整時，箔位于基板的峰值上。如果可以通過顯微鏡或其他測量來確定偏差的大小，則可以對偏差進行校正。
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