1.范围
1.1 本标准规定了金属覆盖层厚度的一种测量方法。该方法是**在覆盖层表面和基体金属表面之间形成一个台阶,然后应用轮廓记录仪测量台阶的高度。本标准具体规定了仪器的特性以及轮廓仪法的特殊测量规程。
1.2 本方法适用于测量平表面上厚度0.01μm～1000μm的金属覆盖层厚度,如果采取适当措施,也可以测量圆柱表面。它非常适合于微小厚度的测量,但对厚度小于0.01m的工作表面平直度、平滑度的要求非常严格,因此建议不要在电子触针式仪器的*低厚度范围内采用本标准。本方法适用于制备覆盖层厚度标准片厚度的测量。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的*新版本。凡是不注日期的引用文件,其*新版本适用本标准。
GB/T 4955 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 阳*溶解库仑法(idt ISO 2177)
GB/T 12334 金属和其他非有机覆盖层 关于厚度测量的定义和一般规则(idt ISO 2064)
3.原理
溶解一部分覆盖层(验收试验)或在镀覆之前掩盖一部分基体(生产检验)以形成一台阶。用轮廓记录仪测量台阶的高度。
4.仪器:工作参数和测量特性
4.1 轮廓记录仪的类型
下列两种类型的仪器都可采用:
4.1.1 电子触针式仪器,即表面分析仪和表面轮廓记录仪,通常是用于测量表面粗糙度。但本标准的目的是用它来记录台阶的轮廓;
4.1.2 具有触针及记录台阶轮廓功能的电子感应比较仪。
电子触针式仪器的应用更广,可以测量粗糙度,但电子感应比较仪的结构更简单。两种仪器通常测量不同的厚度范围:电子触针式仪器的范围是0.005μm～250μm,电子感应比较仪的范围是1μm～1000μm。
4.2 电子触针式仪器
4.2.1 这类仪器用于记录表面轮廓,它们具有下列组件:
4.2.1.1 一个夹角为1.57弧度(90°)的圆锥或角锥触针传感器。触针针尖横断面半径公称值为2μm、5μm、10μm或50μm。它与试验表面接触的压力不应超过表1给出的数值。
4.2.1.2 一个驱动单元,它使传感器相对于基准滑轨移动,如果滑轨可能导致被测表面损伤或者使被测台阶变形,则传感器应在一个具有轮廓的标称形状基准面上移动。
4.2.1.3 一个放大单元,它使轮廓的垂直放大倍数的标称值(Vv)在下面一组数据中任选:
100-200-500-1000—2000—5000—10000-20000-50000-100000-200000—500000-1000000。
4.2.1.4 一个描绘放大轮廓变化量的记录仪,当记录仪与驱动单元一起工作时,可以从下面一组数据中选择轮廓的水平放大倍数的标称值(Vh):
10—20-50-100—200—500-1000-2000-5000。
4.2.2 轮廓记录仪具有下列测量特性:
——移动长度:1mm～100mm;
——厚度测量范围:0.005μm～250μm;
——分辨率(根据测量范围而定):0.005μm～1μm。
4.3 电子感应比较仪
4.3.1 电子感应比较仪的设计和电子触针式仪器(4.2)非常相似,主要区别是其触针半径大,不能描绘表面的细微轮廓。
4.3.2 电子感应比较仪测量特性和工作参数的典型示例如下：
带有一个能使被扫描的表面作直线运动的工作台,一个匹配的放大器,线性度不低于5%的电子感应比较仪。采用下列工作参数:
——触针半径:250μm;
——*大放大倍数:×50000;
——触针静压力:0.12N。
具有下列测量特性:
——移动长度:100mm;
——厚度测量范围:1μm～1000μm;
——分辨率(根据测量范围而定):0.02μm～20μm。
5.影响精度的有关因素
5.1 轮廓记录
因为厚度的测量是根据被记录的轮廓进行,因此,在一适当的放大倍数下,如果不能正确描绘出台阶,测量误差就大。不准确的记录可能是由于记录仪质量不好或调节不当造成的。
5.2 垂直放大倍数
如果垂直放大倍数太低,则测量精度低,此时应调整,按照台阶轮廓记录在记录纸上*佳宽度选择放大倍数。
5.3 图形测量
如果测试表面与参比(基准)表面不平行,则水平面的记录与图表坐标方格是倾斜的,台阶垂直部分也是倾斜的,但它仍可垂直于图表的坐标方格,这取决于垂直和水平放大倍数触针的半径,*后取决于台阶的高度(即厚度)。当轮廓倾斜时,如果对水平放大倍数和垂直放大倍数的差别不作校正,测定轮廓的中心线间的垂直距离时通常会产生误差。
为了避免这些误差和额外的数学运算，基准面与测试表面应平行。这可用适当的夹具或装配去完成。
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