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      測量金屬和無機涂層厚度的標準指南ASTM B659-90(R2014)(中文翻譯版)

      ASTM B659-90(R2014)測量金屬和無機涂層厚度的標準指南(僅供參考)

      1本指南由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201451日批準。20145月出版。最初批準于1979年。上一版于2008年批準為B659–90(2008)ε1。DOI: 10.1520/B0659-90R14。

      本標準以固定名稱B659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。

       

      1、范圍

      1.1本指南涵蓋了測量許多金屬和無機涂層厚度的方法,包括電沉積、機械沉積、真空沉積、陽極氧化和化學轉化涂層。

      1.2本指南僅限于ASTM標準中考慮的試驗,不包括用于特殊應用的某些試驗。

      1.3以國際單位制表示的數值應視為標準值。本標準不包括其他計量單位。

      1.4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。

      B244用渦流儀測量鋁陽極涂層和其他非磁性基底金屬非導電涂層厚度的試驗方法

      B487用截面顯微鏡檢查測量金屬和氧化物涂層厚度的試驗方法

      B499用磁性法測量涂層厚度的試驗方法:磁性金屬上的非磁性涂層

      B504庫侖法測量金屬鍍層厚度的試驗方法

      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

      B567β背散射法測量涂層厚度的試驗方法

      B568X射線光譜法測量涂層厚度的試驗方法

      B588用雙光束干涉顯微鏡技術測量透明或不透明涂層厚度的試驗方法

      B681用光切片顯微鏡測量鋁陽極涂層和不透明表面上其他透明涂層厚度的試驗方法(2001年停止使用)(2001年撤銷)3

      3本歷史標準的最新批準版本見www.astm.org。

      B767通過重量分析和其他化學分析程序測定電沉積和相關涂層單位面積質量的指南

      2.2 ISO標準:4

      4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。

      1463金屬和氧化物涂層橫截面顯微檢驗厚度的測量

      2128鋁及鋁合金陽極氧化(陽極氧化)表面處理氧化膜厚度的測定光學顯微鏡無損檢測

      2176石油產品潤滑脂滴點的測定

      2177金屬鍍層厚度的測定陽極溶液庫侖法

      2178磁性基體金屬上的非磁性金屬和玻璃或搪瓷涂層,涂層厚度的測量,磁性方法

      ......

       

      3、意義和用途

      3.1大多數涂層規范規定了涂層厚度,因為涂層厚度通常是在用涂層性能的一個重要因素。

      3.2本指南中包含的方法適用于驗收測試,可在ASTM標準中找到。

      3.3每種方法在涂層類型和厚度方面都有自己的局限性。

       

      4、方法的可靠性

      4.1本指南涵蓋的所有方法都足夠可靠,可用于許多電鍍和其他涂層的驗收試驗。也就是說,當適當指導人員使用時,每種方法都能夠在很大的涂層厚度范圍內產生小于涂層厚度10%的不確定度的測量結果。

       

      5、無損檢測方法

      5.1磁性方法這些方法使用測量磁鐵與涂層或基板之間或兩者之間的磁引力的儀器,或測量穿過涂層和基板的磁通路徑的磁阻的儀器。實際上,這些方法僅限于碳鋼上的非磁性鍍層(試驗方法B499ISO 2178)和碳鋼或非磁性基底上的電沉積鎳鍍層(試驗方法B530ISO 2361)以及碳鋼上的非磁性自催化沉積鎳磷合金(試驗方法B499ISO 2176)。這種類型的涂層測厚儀可在商業上買到。

      5.2渦流法該方法使用在探頭中產生高頻電流的儀器,在試樣表面附近產生渦流。渦流的大小是涂層和基底材料的相對電導率和涂層厚度的函數。由于電鍍工藝的變化會改變鍍層的電性能,因此,儀器對給定厚度的響應,渦流儀的使用通常僅限于測量非磁性基底金屬上的非導電鍍層(試驗方法B244ISO 2360)。然而,這些儀器也適用于非導電基底上高導電金屬(例如銅和銀)涂層的厚度測量。這種類型的涂層測厚儀可在商業上買到。

      5.3 X射線熒光法:

      5.3.1這些方法包括使用發射和吸收X射線光譜法測定金屬涂層厚度,最大約為15μm。根據涂層材料和使用的設備,上限可能明顯高于或低于15μm。當暴露在X射線下時,測量涂層或基板發出的二次輻射強度,隨后測量涂層的衰減。二次輻射強度是涂層厚度的函數。

      5.3.2在多重涂層中,X射線法通常適用于最終金屬涂層。

      5.3.3合適的設備可在商業上買到(試驗方法B568ISO 3497)。

      5.4 β后向散射法:

      ......

       

      6、半破壞方法

      6.1庫侖法:

      6.1.1當物品在適當的條件下在適當的電解液中陽極化時,可通過測量從精確定義的區域溶解涂層所消耗的電量來確定涂層厚度?;妆┞稌r發生的電位變化表明溶解的終點。該方法適用于許多涂層-基底組合(試驗方法B504ISO 2177)。

      6.1.2采用該方法的涂層厚度儀可以買到。

      6.2雙光束干涉顯微鏡法通過溶解一小部分涂層,在涂層表面和基體表面之間形成一個臺階。用雙光束干涉顯微鏡測量臺階高度。該方法適用于通常用于裝飾鉻的薄涂層??捎糜跍y量透明氧化物涂層,無需形成臺階(試驗方法B588)。

       

      7、破壞性方法

      7.1顯微鏡法在顯微鏡法中,在涂層橫截面的放大圖像中測量厚度(試驗方法B487ISO 1463)。

      7.2重量分析法(剝離和稱重):

      7.2.1涂層質量通過在不腐蝕基體的情況下溶解涂層前后稱量樣品,或在不腐蝕涂層的情況下溶解基體后稱量涂層來確定。

      7.2.2涂層厚度由以下公式給出:

      image.png//

      式中

      t = 厚度,μm;

      d = 涂層材料密度,g/cm3;

      m = 涂層質量,mg,和

      A = 涂層覆蓋面積,cm2。

      1 涂層厚度測量方法的適用性

      1B=β后向散射;C=庫侖;E=渦流;M=磁性。

      image.png// 

      A方法對涂層的滲透性變化敏感。

      B方法對鍍層中磷含量的變化敏感。

      C方法對合金成分敏感。

      D方法對涂層的電導率變化敏感。

      7.2.3將該方法應用于許多不同涂層的程序見指南B767。

      7.2.4本方法的一個變化是在電鍍前后對物品進行稱重,或者,如果電流效率為100%,則測量電鍍過程中通過的庫侖,以確定涂層重量。

       

      8、其他方法

      8.1輪廓術和多光束干涉法提供了測量涂層厚度的可靠方法,前提是通過去除一部分涂層可以形成一個臺階。

      8.2光截面顯微鏡用于測量相對光滑基底上非不透明涂層的厚度(試驗方法B681ISO 2128)。

       

      9、涂層厚度測量方法適用性總結

      9.1涂層測厚儀和其他測量涂層厚度的方法的適用性和局限性在相關的ASTMISO標準、電鍍和相關精加工技術出版物以及制造商的涂層測厚儀使用說明中規定。X射線法、重量法、顯微鏡法和干涉顯微鏡法幾乎適用于基底和涂層的所有組合。表1顯示了β-后向散射、庫侖法、渦流法和磁學法所應用的基底和涂層組合。

       

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