1、中华人民共和国国家标准金属和其它无机覆盖层厚度测量方法评述Metallic and other non organic coatings Review 。fmethods of measurement of thickness 卒标准评述了盘属或非金属基体上的金属和其官无机覆盖层厚度的测量方法。测量方法分为无损法和破坏法两类。UDC醋.058国1.717 .1 GB 6463 86 丰标准介绍了不同方法的王作原理，允许测量误差以及某些仪器测量方法的适用起固。标准中列出的方法，只包括国家标准中规定的些试验方法，丰包括墓些特殊情况下使用的万法。丰标准可以作局选择金属和其它无机覆盖层厚度测量方法的依
2、据。丰标准等效果用国际标准ISO3882 l98fi金属和其它无机覆盖层厚度测量方法评述）。1 测量方法1.1元llli法1.1.1 磁性法本方法使用的仪器有两种类型z种是测量磁体与基体盘属之间的磁引力，该磁号；自由于擅盖层的存在而受到影响g另一种是测量通过覆盖层和基体盘属磁通路的磁阻。本方法的测量误差通常小子待测厚度的l0%或1.5m两个数值中较大的一个数。实际上牢方法只用于测量磁性基体上非磁性覆盖层的厚度和磁性或非磁性基体上电镀镰层的厚度。国家标准GB4956 85 （磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法，说明了使用磁性测厚仪，JL损测量磁性基体盘属上非磁性（包括袖瓷和搪瓷覆盖层厚度
3、的方法和要求。1.1.2 涡掩怯本方法使用的仪器真工作原理是，仪器的测头装置产生了一个高频磁场，使置于测共F的导体产生Iii!流，涡流的振幅是测头和导体之间的非导电覆盖层厚度的函数。本方法主要用于测量非磁性金属l非导电檀盖层的厚度以及非导体上单层盘属覆盖层的厚度。本方法的恻量误是通常小F待测厚度的l0%或l.5m两个数值中较大的一个数。国家标准GB4957 85非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度测量涡流方法2，说明了使用涡流测厚仪无损测量非磁性基体金属上非导电圈盖层厚度的方法和要求。1.1.3 X射线光谱测定法卒方法利用发射和吸收X射线光谱的装置确应金属檀盖层的厚度。其仪器的王作原理是，使X射线
4、照射到一定面帜的覆盖层茬面时，覆盖层要发射二次射线，或者是由基体发射而被震盖层减弱了的一二次射线。该射线的强度可以被测量到。利用X射线的二次射线强度和雷盖层厚度之间存在的定关系，确定回盖层的厚度。X射线法在一般情况下是适用的，但在下述情况下其精度偏低. 当基体金属中存在覆盖层的成分或者覆盖层中再在基休金属成分时$b. 费盖层多于两层时gc. 当檀盖层的化学成分与标定样品的成分在大的差异时。国家标准局198606 11发布1987 05 01实施 GB 6468 88 本方法的测量误差通常小于10问。1.1.4 0射线反向散射法本方法使用的H射线仪，有一个H射线发射源及一个检测器，用来测量被试样
5、反向散射的扫射线的强度。被反向散射的F射线的强度是覆盖层反向散的强度和基体金属反向散射强度的中间值。只有当覆盖层材料的原子序数和基体材料的原子序数明显平同时，才能用丰方法测量。仪器用标定的样品校准。样品应和待测试样具有相同的模层和基体。根据试样反向散射的自射线强度的测量值，计算理盖层单位面积的质量。如果覆盖层的密度是均句的，则质量与厚度成正比。丰方法既可用于测量薄覆盖层的厚度s也可用于测量厚覆盖层的厚度。可测最大厚度是覆盖层原子序数的函数。通常，本方法在较大的厚度范围内其测量误羞都小于待测厚度的10%。1.1.5 光切显微镜法丰方法使用的仪器主要用于测量表面粗糙度，也可用于测量透明和半透明覆盖
6、层的厚度，特别是铝上的阳极氧化膜。仪器的工作原理是，将一光束以45c的入射角照射到覆盖层麦丽t。光束的一部分从覆盖层表面反射回来；而另一部分穿透覆盖层井从理盖层基体的界面上反射回来。在显微镜的目镜中，可以看见两条分离的图靠，其距离与覆盖层的厚度成正比井且可以调节刻度标尺的控制旋钮对该距离进行测量。只有当覆盖层基体界面上有足够的克线被反射回来，在显徽镜内得到清晰的图象时，才能使用本方法。对于透明或半透明的覆盖层，例如阳极氧化膜，本方怯是无损的。为了测量不透明覆盖层的厚度，必须去掉一小块覆盖层，使覆盖层茬面和基体之间形成一个能对光柬边行折射的台阶，因此能测出覆盖层的绝对值。而在这种情况下，该方法属
7、于破坏法。本方法的测量误差通常小于10抖。1.2 破坏法1.2.1 搭解法1.2.1.1 称重法该方法测量的不是覆盖层的局部厚度，而是试样上覆盖层的平均摩度。使用的方法是将试样在适当的梅液中槽解，可以只搭解覆盖层，对基体不浸蚀，对榕解前和稽解后的试样分别称重，确定覆盖层的质量，也可以只溶解基体，对覆盖层不漫蚀，溶解后对覆盖层称重。覆盖层的密度应该是均匀的，根据质量、密度和面积的关矗，计算出试样上覆盖层的平均睡度。在较大的厚度范围内，称重法的测量误差通常小于5%1.2.1.2 分析法无论基体材料是否榕解，当覆盖层榕解后，用化学分析法测寇覆盖层的盘属量即可确定理盖层的质量。根据覆盖层的质量、密度和
8、面积的关系，计算出试样上覆盖层的平均厚度。覆盖层的密度应该是均匀的。如果在覆盖层和基体材料中存在同种盘属，该Ji法可能不准确。在较大的厚度范围内分析法的测量误差通常小于5%。1.2.1.3 库仑法卒方法的工作原理是，配备必要的装置，以试件作阳极置于适当的电解液中，对精确限寇面积的覆盖层进行搭解。使用的电解液应具在如F性能. 不外加电流肘，电解模不应与覆盖层发生反应sb. 檀盖层的阳极电流效率应为100%或接近100%的恒定值3 当覆盖层被捕透，且露出的基体面积增大时阳极电极电位应发生明显的变化，可以此来指示榕解的终点。测量榕解过程所泊艳的电量，根据怯拉第定律，即可确定金属覆盖层的厚度。本方法既
9、可用于金属基体，也可用于非金属基体上金属覆盖层的厚度测量。本方法的测量误差通常都小于10%。GB 6463 86 国家标准GB4955 85金属覆盖层厚度测量阳极榕解库仓方法，说明了卒方法的应用和要求u1.2. 2 盘相显辙镜法本方法的操作过程是，按盘相制备试样的要求，串i备覆盖层的横断面，要求对覆盖层进行必要的镶嵌抛光和适当的漫蚀，利用金相显微镜，在放大f的覆盖层横断面罔靠上测量覆盖层的厚度。通常，在绝对误差壳。.8m时，本方法的测量误盖小于10%。国家标准GB归6286金属和氧化物覆盖层横断面厚度蛊微镜测量方法，说明4方法的应用和要求。1.2.3 轮廓仪法丰方法又称触针法，真操作过程是，使
10、基体和覆盖层茬面形成个小台阶，为此，可在覆盖层制备的过程中时基体的小面积进行掩融，或茜使幢盖层溶解而不浸蚀摹体。轮廓仪的触制忏描通过这一台阶，利用电气测量和记革触引的运动确定台阶的高度r在较大的厚度范围内，本方法的测量误盖通常都小于10%。1.2.4 干涉显微镜法本方法的工作原理是，使基体和覆盖层茬面形成一个小台阶，为此，可以在沉积前掩蔽一小块是体的面积或在榕解小块檀盖层之前掩蔽周围的覆盖层。用一单色光荣直接照到沉积层的台阶上。台阶使干涉条纹图形严生个位移.trr移条完整条纹的距离，相当于垂直移动了单色光波长半的距离。干涉纹移动的间隔数和不足一间隔的部升，可由日镜测微计观察测量。本方法对薄覆盖
11、层的厚度测量较适宜。多光束干涉法的测量误盖通常都小于O.Olmo 2 测量古法的选译2.1 类型的选课根据试样在进行锺盖层厚度测量时是否允许受到破坏，对测量方法的3巨型即且损法或破坏法进行选择，茬l对各种测厚方ll;进行F简明的分类。在1事盖层厚度测量方法一直走无捆直彼坏挂磁性法滔解法涡i班由称查1直X异I蝇克谱仪分析：去R射线反向散射桂库仓il光切显微镜it金相，.微镜t去轮廓但j紫阳十涉显徽镜法”2.2 适用范围的选译表2刑出了覆盖层厚度最边用的仪器测量方法在茸适用的覆盖层与基体的组L各种仪器的实际应用拖固应以仪器制造！的说明书为指南。某些可能用库仑仪测量厚度的组合尚未列于者中。除了表列的
12、这些方法外，下述方法也能应用到大多数的覆盖层事体的组合中测量覆盖层的厚度g即盘相显微镜法、X射线Jt谱法、轮廓仪法、干涉仪法、光切且微镜法、称重法和分析测定法。事某也情咀？可能是随坷的3“可以lb元拙的JCi 口国，“，者2各种覆盖层厚度常用仪器测量方法的适用范围T手工铝阳极非糊E及其氧化嗣格钢金铅银自惶f镀锦E撞银锚锡铅合盘和铸含金居主属搪哇悟且具合企E BC BC BC B BC BCM Bc . E牢E B B BC BC s . c市事E BC 嗣及R含金E BC c C和接嗣但上在黄嗣B BC cw C . M事BE B B BC BC B . c .拿E c 接反英合金E B B
13、B B B BM B E B B B B B .丰B 锦BC BC c B BC BE B B BC BC B . C忡咿一c镣墙铁合金BM M M BM BCM CM C . M丰BM BM BM BM BM B .事巳“MBM L例如Kovar. J 非金属BE BC BC BC B BC BCM事BC., B B BC BC B”幸cBC 银B B B BC BM B BE -B，.事E B 嗣f磁性BM BCM CM CM BM BCM CM c . M事BM BM BM BCM BCM sc阜.M M BCM 时非磁性）B BC c c B BC CM B . CM BE B B B
14、C BC BC” E BC t人B B B B BM B BE B B B B B束B 辞及其合主B B c B B w BE B B B B B幸lt. B H射蝇反向散）仪c 库仑仪E j钝血饵，M磁性（叹口此万it污覆盖层导磁率变化敏感俨此为注Jj覆盖层中磷我顿的古量变化敏感.此力江对台主的成分敏感. Kovar铁钻镶合金（镣9川，！617，挨51，川GB 6463 86 2.3厚度范围的选择表3列出Y围盖层厚度测量仪器适用的厚度尼围c指定的厚度范111应满足下列要求a. 仪路应是市场销售的标准型号5b. 应使用有足够面飘、平直、光滑的试样zc. 用于曹通的电镀层、自催化沉积层、阳极氧化
15、层或陶瓷檀盖层，d. 应按规定的注直事项且措施进行操作。仪器适用的实际厚度范围与试样的尺寸、形状、覆盖层和革体的材料操作方式以及仪器的型号诸因素有关，由于仪器和操作技术的改造，规定的厚度范围常常可以放宽；但是，表3所列的某一类仪器的厚度测量范围往往不可能由同台仪器完成。表3覆盖层厚度测量仪器可测厚度的范围仪器类型厚度地困（m)（测量民主应小f10%l槛性仪，对于铜上的非磁性胃盖层5 7500 破性;x，对寸锦理盖层1 125 满llt仪5 2000 X射线光谱仪0.25 65 自射蝇反向散射仪。，l100光切且微镜5瞌自库t仪0.25月100金栩显微镜8盘百轮廓但0.01-100 哇z当待测厚度为厚度范围下限的1;10时，茸测量误差可边的100%。因此，金相显微镜法的绝对误革则是8m曲卡分之一即0.8mo 附加说明2本标准由中华人民共和国机械工业部提出，由机械工业部武汉材料保护研究所归口。本标准由机械工业部武汉材料保护研究所负责起草。本标准主要起草人陶维正、孙友松。fa
