ISO 360. Второе издание

Покрытия неэлектропроводные на немагнитных основных металлах. Измерение толщины покрытия. Метод вихревых токов.

ISO (Международная Организация по Стандартизации) – это всемирно известная федерация, состоящая из Национальных Организаций по Стандартизации. Подготовка Международных Стандартов обычно проводится техническими комитетами ISO. Каждая заинтересованная Национальная Организация имеет право быть представленной в интересующем ее комитете. Государственные и негосударственные международные организации, при сотрудничестве с ISO, так же принимают участие в работе по созданию Международных Стандартов.Проект Международных Стандартов, принятый техническими комитетами, передается для одобрения членам организации до их принятия Советом Международной Организации по Стандартизации. Международный Стандарт ISO  2360 был подготовлен техническим комитетом ISO/TC 107 – Металлические и другие неорганические покрытия, и был передан членам организации в ноябре 1980г.Стандарт одобрен членами организации следующих стран:

Австралия, Канада, Чили, Чехословакия, Египет, Франция, Германия, Индия, Иран, Израиль, Северная Ирландия, Польша, Португалия, Румыния, Ю.А.Р., Швеция, Швейцария, Турция, Великобритания, С.С.С.Р.Все члены высказали свое одобрение документу.

1. Общий обзор и область применения

Этот Международный стандарт описывает метод использования устройства вихревых токов для неразрушающего измерения толщины неэлектропроводных покрытий, нанесенных на основные немагнитные металлы. Метод применим для измерения толщины большинства оксидных покрытий, полученных анодированием, но он не применим ко всем преобразованным покрытиям, некоторые из которых слишком тонки для измерения данным методом (см. раздел 7).

Хотя, теоретически, метод может быть использован для измерения толщины покрытий на основных магнитных металлах, не рекомендуется его применение для этих целей. В этих случаях должен использоваться магнитный метод, описанный в ISO 2178.

2. Ссылки

ISO 2178, Немагнитные покрытия на магнитных основах – Измерение толщины поверхности – Магнитный метод.

3. Основные положения

Устройство вихревых токов основано  на принципе использования электромагнитного поля, генерированного щупом устройства и которое, вызывает возникновение вихревых токов в проводнике, подсоединенном к щупу; амплитуда и фаза этих токов являются функцией толщины   не электропроводного покрытия, находящегося между проводником и щупом.

4. Факторы, влияющие на точность измерения

Следующие факторы могут воздействовать на точность измерения толщины покрытия.

4.1.            Толщина покрытия

Неопределенность измерений свойственна этому методу. Для тонких покрытий неопределенность (в абсолютных величинах)  является постоянной величиной, независящей от толщины покрытия, и для единичных измерений составляет, по крайней мере, 0,5 мкм. Для покрытий, толщина которых превышает 25 мкм, эта неопределенность составляет примерно постоянную долю от толщины покрытия.Для покрытий, толщина которых составляет 5 мкм. или меньше, желательно производить несколько измерений.Для покрытий, толщина которых меньше 3 мкм, может оказаться невозможным получить требуемую точность измерений, описанную в разделе 7.

4.2.            Электрические свойства основных металлов

На измерения, использующие устройство вихревых токов, может влиять электропроводность основных металлов, которая является функцией состава и обработки металла. Влияние электропроводности металла на измерения значительно изменяется в зависимости от типа устройства.

4.3.            Толщина основного металла

Для каждого устройства существует критическая толщина основного металла, свыше которой на измерения уже не будет влиять дальнейшее увеличение толщины. Так как эта толщина зависит и от измеряемой частоты  и от электропроводности основного металла, ее значение должно быть определено экспериментально, если это не оговорено производителем установки. В общем, для данного значения измеряемой частоты, справедливо, что чем выше электропроводность основного металла, тем меньше значение критической толщины металла. Для данного основного металла, чем выше измеряемая частота, тем ниже значение критической толщины основного металла.

4.4.            Граничный эффект

Устройство вихревых токов очень чувствительно к резкой перемене рельефа поверхности исследуемого образца. Следовательно, измерения, проводимые слишком близко от края поверхности или внутри угла, не будут обладать достаточной точностью, если только устройство не откалибровано специально для проведения таких измерений.

4.5.            Кривая поверхность

На измерения оказывает влияние кривизна поверхности измеряемого образца. Влияние кривизны в  значительной степени зависит от типа инструмента, но оно всегда возрастает с уменьшением радиуса кривизны. Измерения, выполненные на кривых поверхностях, следовательно, не будут достоверными, если только измерительный инструмент не откалиброван специально для таких измерений.

4.6.            Грубая структура поверхности

На измерения оказывает влияние  топография поверхности основного металла и покрытия. Грубая поверхность может вызвать появление как систематических, так и случайных ошибок. Случайных ошибок можно избежать путем увеличения количества измерений, проводя каждое измерение в другом месте. Для грубой поверхности основного металла необходимо так же проверить нулевое значение измерительного инструмента в разных местах  образца без покрытия. При отсутствии такого образца необходимо с исследуемого образца снять покрытие с помощью специального раствора, чтобы не нанести повреждения поверхности.

4.7.            Посторонние частицы

Щупы устройства вихревых токов должны иметь плотный физический контакт с исследуемой поверхностью, так как устройство очень чувствительно  к посторонним частицам, ухудшающим контакт между щупом и образцом. Перед установкой щуп необходимо проверить на чистоту.

4.8.            Давление щупа

Давление, с которым щуп воздействует на поверхность образца, может влиять на результаты измерений, а, следовательно, оно должно оставаться постоянным. Это достигается при помощи подходящего зажима.

4.9.            Позиционирование щупа

Наклон щупа инструмента вызывает изменения в показаниях; следовательно, щуп должен  быть всегда перпендикулярен поверхности в точке измерения. Этого можно достигнуть, используя подходящий зажим.

4.10.        Деформация исследуемого образца

Исследуемый образец с мягким покрытием или тонкий исследуемый образец может быть деформирован щупом. Проведение измерений на таких образцах может быть невозможно или невыполнимо без использования специальных щупов и фиксаторов.

4.11.        Температура

Поскольку изменение температуры влияет на характеристики щупа, измерения должны проводиться при тех же температурных условиях, что и при калибровке.

5. Калибровка инструмента

5.1.            Общие положения

Перед использованием каждый инструмент должен быть откалиброван в соответствии с инструкцией производителя оборудования, используя подходящий калибровочный стандарт, уделяя соответствующее внимание на факторы, перечисленные в разделе 4 и процедуре, описанной в разделе 6.

5.2.            Калибровочные стандарты

Калибровочные стандарты определенной толщины доступны или в виде пленки, или в виде покрытий.

5.2.1.      Калибровочная пленка

5.2.1.1.Калибровочная пленка, используемая для калибровки вихревых токов, в основном изготовлена из подходящих пластических материалов.Эти пленки более предпочтительны для калибровки изогнутых поверхностей и более доступны, чем стандарт покрытия.

5.2.1.2. Для предотвращения ошибок при калибровке необходимо убедиться, что между калибровочной пленкой и основой установлен плотный контакт. По возможности нужно избегать упругих калибровочных пленок.Поскольку калибровочная пленка изготовлена из пластика, она подвержена деформациям, а, следовательно, ее необходимо чаще менять

5.2.2. Калибровочные покрытия

Калибровочные покрытия состоят из неэлектропроводных покрытий, определенной толщины,  нанесенных на постоянную основу.

5.3.            Проверка

5.3.1.      Электрические свойства основных калибровочных металлов должны быть схожими со свойствами исследуемых металлов. Для подтверждения пригодности рекомендуется сравнить показания, полученные при  исследовании тестируемого образца и калибровочного металла без покрытия.

5.3.2.       Если толщина основного металла превосходит критическое значение, как описано в 4.3., то на измерения толщины не влияет толщина основного металла. Если толщина не превышает критическую, толщина основного металла для исследования и для калибровки должна быть, по возможности, одинаковой. Если это невозможно, обеспечьте калибровочный стандарт дополнительным слоем металла соответствующей толщины со схожими электрическими свойствами, для обеспечения независимости показаний от толщины основного металла.  Это неосуществимо, если основной металл имеет покрытие с обеих сторон или между основным металлом и дополнительным слоем имеется зазор.

5.3.3. Если кривизна поверхности такова, что невозможно осуществить калибровку, необходимо использовать калибровочный стандарт с кривизной, либо калибровочную пленку, наложенную на основу той же кривизны.

6. Процедура

6.1.            Общие положения

Применяйте инструмент устройства в соответствии с инструкциями производителя, уделяя соответствующее внимание факторам, перечисленным в разделе 4.Для обеспечения точности измерений проверяйте калибровку инструмента каждый раз, как используете его и с регулярными интервалами (по крайней мере, раз в час) в течение измерений.

6.2.            Толщина основного металла

Проверьте, превосходит или нет толщина основного металла критическую. Если нет, то используйте метод дополнительного слоя металла, описанный в 5.3.2 или убедитесь, что калибровка проведена на калибровочном стандарте той же толщины и тех же электрических свойств, что и исследуемый образец.

6.3.            Граничный эффект

Не проводите измерения рядом с краем образца, отверстиями или внутри углов и т.п., если только калибровка не предусматривала такие случаи. 1)

6.4.            Кривизна

Не производите измерения на искривленных поверхностях исследуемого образца, если только калибровка не предусматривала такие случаи.

6.5.            Число измерений

Вследствие естественной неустойчивости инструмента к посторонним воздействиям, необходимо производить несколько измерений  в каждом положении. Локальные вариации толщины покрытия, так же как и грубая  поверхность, так же могут оказывать влияние на измерения, что требует увеличения количества проводимых измерений.

6.6.            Чистота поверхности

Перед проведением измерений удалите с поверхности любую грязь, жир и следы коррозии, стараясь не повредить при этом саму поверхность.

7.Требования точности

Инструмент, его калибровка и его применение должны обеспечивать измерение толщины покрытия с точностью около 10%. Если измеряемая толщина покрытия менее 5 мкм, то предпочтительно сделать несколько измерений. Может оказаться невозможным получить точность при толщинах менее 3мкм.

Простая проверка граничного эффекта может быть сделана с использованием чистого непокрытого образца основного металла.Для этого установите щуп на образец  вдали от края и установите устройство на нуль. Медленно сдвигайте щуп по направлению к краю образца и зафиксируйте в какой момент устройство начнет давать показания. Замеряете расстояние между щупом и краем. Устройство можно использовать для измерений без корректировки, если щуп находится от края образца дальше, чем измеренное расстояние. При приближении к краю образца на меньшее расстояние требуется специальная корректировка. При необходимости обратитесь к инструкциям производителя.