DIN EN ISO 21968-2005 Non-magnetic metallic coatings on metallic and non-metallic basis materials - Measurement of coating thickness - Phase-sensitive eddy-current method (ISO 2196.pdf

1、Oktober 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINPreisgruppe 10DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.040.20E e 9631894www.din.deXDIN EN

2、ISO 21968Nichtmagnetische metallische berz ge auf metallischen und nichtmetallischen Grundwerkstoffen Messung der Schichtdicke Wirbelstromphasenwechselverfahren (ISO 21968:2005);Deutsche Fassung EN ISO 21968:2005Nonmagnetic metallic coatings on metallic and nonmetallic basis materials Measurement of

3、 coating thickness Phasesensitive eddycurrent method (ISO 21968:2005);German version EN ISO 21968:2005Revtements mtalliques non magntiques sur des matriaux de base mtalliques et non mtalliques Mesurage de l paisseur de revtement Mthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase (ISO 2

4、1968:2005);Version allemande EN ISO 21968:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 16 SeitenDIN EN ISO 21968:2005-10 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 107/SC 2 Methods of inspection and coordination of test me

5、thods erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI (Grobritannien) gehalten wird. Fr die deutsche Mitarbeit ist der Arbeitsausschuss NMP 161 Mess- und Prfverfahren fr metallische und andere anorganische berzge des Normenausschusses Materialprfung (NMP) verantwortlich. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NOR

6、ME EUROPENNE EN ISO 21968 Juli 2005 ICS 25.220.40 Deutsche Fassung Nichtmagnetische metallische berzge auf metallischen und nichtmetallischen Grundwerkstoffen Messung der Schichtdicke Phasensensitives Wirbelstromverfahren (ISO 21968:2005) Non-magnetic metallic coatings on metallic and non-metallic b

7、asis materials Measurement of coating thickness -Phase-sensitive eddy-current method (ISO 21968:2005) Revtements mtalliques non magntiques sur des matriaux de base mtalliques et non mtalliques Mesurage de lpaisseur de revtement Mthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase (ISO 21

8、968:2005) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 22. Juni 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denendieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem

9、 letzten Stand befindliche Listendieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Spr

10、ache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, E

11、stland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, derSchweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCH

12、ES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr.

13、 EN ISO 21968:2005 DEN ISO 21968:2005 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Kurzbeschreibung .4 3 Prfeinrichtung 4 4 Probenahme .5 5 Faktoren, die Einfluss auf die Messunsicherheit haben5 5.1 Schichtdicke.5 5.2 Elektrische Eigenschaften der Grundwerkstoffe .5 5.3 Elektrische Eigensch

14、aften der Schichtwerkstoffe .5 5.4 Dicke des metallischen Grundmaterials .5 5.5 Kanteneffekte .6 5.6 Krmmung der Oberflche .6 5.7 Rauheit der Oberflche .6 5.8 Abhebeeffekt 6 5.9 Anpressdruck des Prfkopfs7 5.10 Neigung des Prfkopfs .7 5.11 Temperatureffekte7 5.12 Zwischenschichten7 6 Durchfhrung.7 6.

15、1 Kalibrieren der Gerte .7 6.1.1 Allgemeines7 6.1.2 Kalibriernormale 8 6.1.3 Prfung der Normale .8 6.2 Messung .8 6.2.1 Allgemeines8 6.2.2 Sauberkeit der Oberflche 8 6.2.3 Dicke des metallischen Grundmaterials .9 6.2.4 Kanteneffekte .9 6.2.5 Krmmung9 6.2.6 Anzahl der Ablesungen.9 7 Auswertung 9 8 Me

16、ssunsicherheit.9 9 Prfbericht. 10 Anhang A (informativ) Wirbelstromerzeugung in einem metallischen Leiter 11 Anhang B (normativ) Prfung des Kanteneffekts. 13 Literaturhinweise . 14 EN ISO 21968:2005 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 21968:2005) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 107 Metallic a

17、nd other inorganic coatings“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 262 Metallische und andere anorganische berzge“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identisch

18、en Textes oder durch Anerkennung bis Januar 2006, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Januar 2006 zurckgezogen werden. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dne

19、mark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennu

20、ngsnotiz Der Text von ISO 21968:2005 wurde vom CEN als EN ISO 21968:2005 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. EN ISO 21968:2005 (D) 4 1 Anwendungsbereich In dieser Internationalen Norm wird ein Verfahren zur zerstrungsfreien Messung der Dicke nichtmagnetischer metallischer berzge auf metallischen un

21、d nichtmetallischen Grundwerkstoffen unter Anwendung phasen-sensitiver Wirbelstromgerte beschrieben; Beispiele fr solche berzge sind: a) Zink, Cadmium, Kupfer, Zinn oder Chrom auf Stahl; b) Kupfer oder Silber auf Verbundwerkstoffen. Das phasensensitive Verfahren kann auf kleinere Oberflchen und strk

22、ere Oberflchenkrmmungen ohne Schichtdickenfehler angewendet werden als das in der ISO 2360 1 beschriebene amplitudensensitive Wirbelstromverfahren und wird weniger stark durch die magnetischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs beeinflusst. Dagegen wird das phasensensitive Verfahren strker durch die

23、elektrischen Eigenschaften des Schichtwerkstoffs beeinflusst. Bei der Messung metallischer berzge auf metallischem Grundwerkstoff sollte das Produkt der Leitfhigkeit und der Permeabilitt (, ) eines der Werkstoffe mindestens das 1,5fache des Produktes der Leitfhigkeit und der Permeabilitt des anderen

24、 Werkstoffs sein. Nichtferromagnetische Werkstoffe haben eine relative Permeabilitt von 1. 2 Kurzbeschreibung Ein Wirbelstromprfkopf (oder ein Messgert mit integriertem Prfkopf) wird direkt auf dem zu messenden berzug (oder in minimalem Abstand oberhalb der Schicht) aufgesetzt, und die Dicke wird vo

25、n der Anzeige am Gert abgelesen. Fr jedes Messgert gibt es eine maximal messbare Schichtdicke. Da dieser mgliche Messbereich sowohl von der Frequenz der Wirbelstromerzeugung im Prfkopfsystem als auch von den elektrischen Eigenschaften des berzugs abhngig ist, sollte die maximal messbare Schicht-dick

26、e dafr experimentell bestimmt werden, sofern vom Hersteller nichts anderes angegeben wurde. Eine Erluterung zur Wirbelstromerzeugung und die Berechnung der maximal messbaren Schichtdicke dmaxsind in Anhang A angegeben. Liegen keine weiteren Informationen vor, kann die maximal messbare Schichtdicke d

27、maxnach Gleichung (1) abgeschtzt werden: dmax= 0,8 0 (1)Dabei ist 0die Standardeindringtiefe des Schichtwerkstoffs (siehe A.1). 3 Prfeinrichtung 3.1 Prfkopf, zur Wirbelstromgenerierung und Messsignalgewinnung, verbunden mit einem Signalverarbeitungssystem, zur Auswertung und Anzeige der relevanten A

28、mplituden- und Phasen-nderungen, wobei blicherweise direkt die Schichtdicke angezeigt wird. ANMERKUNG 1 Der Prfkopf und das System zur Signalverarbeitung knnen in einem gemeinsamen Gert integriert sein. ANMERKUNG 2 Faktoren, die die Messgenauigkeit beeinflussen, werden in Abschnitt 5 behandelt. EN I

29、SO 21968:2005 (D) 5 4 Probenahme Die Messung ist abhngig von der spezifischen Anwendung und dem jeweils zu prfenden berzug; die Flche, die Anordnung und die Anzahl der Proben sind zwischen den interessierten Parteien zu vereinbaren und im Prfbericht (siehe Abschnitt 9) anzugeben. 5 Faktoren, die Ein

30、fluss auf die Messunsicherheit haben 5.1 Schichtdicke Die Messunsicherheit des Verfahrens ist von der Schichtdicke abhngig. Fr dnne berzge ist sie konstant und unabhngig von der Schichtdicke. Der absolute Wert der Messunsicherheit hngt von der Frequenz des Prfkopfsystems und auch von der Leitfhigkei

31、t und Permeabilitt des jeweiligen Probenmaterials ab. Wenn die Dicke innerhalb des Messbereichs des Prfkopfsystems zunimmt, wird die Messunsicherheit dickenabhngig und entspricht einem annhernd konstanten Bruchteil der Schichtdicke. Zur Verringerung der Messunsicherheit sollte besonders im unteren T

32、eil des Messbereichs des verwendeten Prfkopfsystems der Mittelwert aus mehreren Einzelmessungen fr den Schichtdickenwert angegeben werden. 5.2 Elektrische Eigenschaften der Grundwerkstoffe Sowohl die Leitfhigkeit als auch die Permeabilitt haben einen gewissen Einfluss auf die Messungen; verglichen m

33、it dem in ISO 2360 1 beschriebenen Amplitudenverfahren ist dieser Einfluss jedoch gering. 5.3 Elektrische Eigenschaften der Schichtwerkstoffe Die Messungen der Schichtdicke werden durch die elektrische Leitfhigkeit des Schichtwerkstoffs beeinflusst, die wiederum von der Zusammensetzung, dem Beschich

34、tungsverfahren (Zustze, Kontaminationsmittel usw.) und jeglichen Behandlungen im Anschluss an das Abscheideverfahren, wie zum Beispiel Wrmebehandlung oder mechanische Bearbeitung, abhngig sein kann. 5.4 Dicke des metallischen Grundmaterials Fr jedes Gert gibt es eine kritische Mindestdicke des Grund

35、materials, oberhalb der die Messungen durch die Zunahme der Dicke nicht beeinflusst werden. Diese Dicke hngt sowohl von der Frequenz des Prfkopfsystems als auch von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs ab. Ihr Wert sollte, sofern vom Hersteller nicht anders angegeben,

36、experimentell bestimmt werden. Eine Erluterung der Wirbelstromerzeugung und die Berechnung der erforderlichen Mindestdicke des Grundwerkstoffs dminsind in Anhang A angegeben. Liegen jedoch keine weiteren Informationen vor, kann die erforderliche Mindestdicke des Grundwerkstoffs dminnach Gleichung (2

37、) berechnet werden: dmin= 2,5 0 (2)Dabei ist 0die Standardeindringtiefe des metallischen Grundwerkstoffs (siehe Gleichung A.1). EN ISO 21968:2005 (D) 6 5.5 Kanteneffekte Wirbelstromgerte knnen abrupte nderungen des Oberflchenverlaufes der Probe empfindlich registrieren. Daher sind Messungen, die zu

38、dicht an einer Kante oder Ecke vorgenommen werden, mglicherweise nur dann gltig, wenn das Gert speziell fr diese Messungen kalibriert ist (siehe 6.2.4 und Anhang B). ANMERKUNG Verglichen mit dem Amplitudenverfahren nach ISO 2360 knnen die phasensensitiven Wirbelstrom-messungen wesentlich weniger dur

39、ch Kanteneffekte beeintrchtigt werden. 5.6 Krmmung der Oberflche Die Messungen werden durch eine Krmmung der Probe beeinflusst. Die Gre des Einflusses ist stark von der Art des Messsystems abhngig; er wird jedoch mit abnehmendem Krmmungsradius ausgeprgter. Daher sind Messungen an gekrmmten Proben mg

40、licherweise nur dann gltig, wenn das Gert speziell fr die jeweilige Krmmung der Oberflche kalibriert ist oder ein besonderer Prfkopf verwendet wird, der den Oberflcheneinfluss kompensiert. Der Einfluss der Oberflchenkrmmung kann auch durch den Einsatz von Mikroprfkpfen reduziert werden, die eine kle

41、ine Wirkungsflche haben. ANMERKUNG Verglichen mit der amplitudensensitiven Wirbelstrommessung nach ISO 2360 kann die phasensensitive Wirbelstrommessung deutlich weniger durch die Oberflchenkrmmung der Probe beeinflusst werden. 5.7 Rauheit der Oberflche Die Messungen werden durch die Oberflchentopogr

42、aphie des Grundmaterials und des berzugs beeinflusst. Raue Oberflchen knnen sowohl systematische als auch zufllige Fehler verursachen. Eine Verringerung der zuflligen Fehler kann dadurch erreicht werden, dass eine grere Anzahl von Messungen an jeweils unterschiedlichen Stellen durchgefhrt und dann a

43、us dieser Messreihe der Mittelwert bestimmt wird. Bei rauen Grundwerkstoffen ist eine berprfung der Nullstellung des Gerts an mehreren Stellen einer Probe erforderlich, die fr den rauen, unbeschichteten Grundwerkstoff reprsentativ ist. Wenn kein reprsentativer unbeschichteter Grundwerkstoff verfgbar

44、 ist, muss mindestens von einem Teil einer beschichteten Probe der berzug mit einer chemischen Lsung entfernt werden, die den Grundwerkstoff nicht angreift. ANMERKUNG Verglichen mit der amplitudensensitiven Wirbelstrommessung nach ISO 2360 kann die phasensensitive Wirbelstrommessung deutlich weniger

45、 durch die Rauheit des Grundwerkstoffs und der Schicht beeinflusst werden. 5.8 Abhebeeffekt Falls der Prfkopf keinen unmittelbaren Kontakt zum berzug hat, beeinflusst der Spalt zwischen Prfkopf und berzug (Abhebeeffekt) die Messung der Dicke des Metallberzugs. Durch Anwendung geeigneter Hard- und/od

46、er Software im Messgert kann der Abhebeeffekt fr Spalte bis zu 1 mm kompensiert werden. Die Kompensation des Abhebeeffektes muss nach den Anweisungen des Herstellers durch Verwendung elektrisch nicht leitender Zwischenlagen mit bekannter Dicke berprft werden, die zwischen Prfkopf und berzug eingebra

47、cht werden. Ein Abhebeeffekt kann gezielt erzeugt werden, z. B. wenn ein metallischer, mit einem Anstrich versehener berzug durch diesen Anstrich hindurch zu messen oder eine berhrungslose Messung erforderlich ist. Unbeabsichtigt kann ein Abhebeeffekt auftreten, wenn sich ein Fremdkrper zwischen Prf

48、kopf und berzug befindet. Die Sauberkeit der Kontaktflche des Prfkopfs ist in angemessenen Abstnden zu berprfen. EN ISO 21968:2005 (D) 7 5.9 Anpressdruck des Prfkopfs Der Druck, mit dem der Prfkopf auf die Probe aufgesetzt wird, kann die Ablesungen des Gerts beeinflussen und muss folglich konstant g

49、ehalten werden. ANMERKUNG Verglichen mit der amplitudensensitiven Wirbelstrommessung nach ISO 2360 kann die phasensensitive Wirbelstrommessung deutlich weniger durch den Anpressdruck des Prfkopfs auf die Probe beeinflusst werden. Berhrungslose Messungen sind mglich (siehe 5.8). 5.10 Neigung des Prfkopfs Sofern vom Hersteller nicht ande