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测量金属和无机涂层厚度的标准指南ASTM B659-90(R2014)(中文翻译版)

ASTM B659-90(R2014)测量金属和无机涂层厚度的标准指南(仅供参考)

1本指南由ASTM金属和无机涂层委员会B08管辖,并由试验方法小组委员会B08.10直接负责。

现行版本于201451日批准。20145月出版。最初批准于1979年。上一版于2008年批准为B659–90(2008)ε1DOI: 10.1520/B0659-90R14

本标准以固定名称B659发布;紧跟在名称后面的数字表示最初采用的年份,如果是修订,则表示最后修订的年份。括号中的数字表示上次重新批准的年份。上标(ε)表示自上次修订或重新批准以来的编辑性更改。

 

1、范围

1.1本指南涵盖了测量许多金属和无机涂层厚度的方法,包括电沉积、机械沉积、真空沉积、阳极氧化和化学转化涂层。

1.2本指南仅限于ASTM标准中考虑的试验,不包括用于特殊应用的某些试验。

1.3以国际单位制表示的数值应视为标准值。本标准不包括其他计量单位。

1.4本标准并非旨在解决与其使用相关的所有安全问题(如有)。本标准的使用者有责任在使用前建立适当的安全和健康实践,并确定法规限制的适用性。

 

2、参考文件

2.1 ASTM标准:2

2有关参考的ASTM标准,请访问ASTM网站www.astm.org,或通过Service@astm.org联系ASTM客户服务。有关ASTM标准年鉴卷信息,请参阅ASTM网站上的标准文件摘要页。

B244用涡流仪测量铝阳极涂层和其他非磁性基底金属非导电涂层厚度的试验方法

B487用截面显微镜检查测量金属和氧化物涂层厚度的试验方法

B499用磁性法测量涂层厚度的试验方法:磁性金属上的非磁性涂层

B504库仑法测量金属镀层厚度的试验方法

B530用磁法测量镀层厚度的试验方法:在磁性和非磁性基底上电沉积镍镀层

B567β背散射法测量涂层厚度的试验方法

B568X射线光谱法测量涂层厚度的试验方法

B588用双光束干涉显微镜技术测量透明或不透明涂层厚度的试验方法

B681用光切片显微镜测量铝阳极涂层和不透明表面上其他透明涂层厚度的试验方法(2001年停止使用)(2001年撤销)3

3本历史标准的最新批准版本见www.astm.org

B767通过重量分析和其他化学分析程序测定电沉积和相关涂层单位面积质量的指南

2.2 ISO标准:4

4可从美国国家标准协会(ANSI)获得,地址:25 W.43rd St.4th FloorNew YorkNY 10036http://www.ansi.org

1463金属和氧化物涂层横截面显微检验厚度的测量

2128铝及铝合金阳极氧化(阳极氧化)表面处理氧化膜厚度的测定光学显微镜无损检测

2176石油产品润滑脂滴点的测定

2177金属镀层厚度的测定阳极溶液库仑法

2178磁性基体金属上的非磁性金属和玻璃或搪瓷涂层,涂层厚度的测量,磁性方法

......

 

3、意义和用途

3.1大多数涂层规范规定了涂层厚度,因为涂层厚度通常是在用涂层性能的一个重要因素。

3.2本指南中包含的方法适用于验收测试,可在ASTM标准中找到。

3.3每种方法在涂层类型和厚度方面都有自己的局限性。

 

4、方法的可靠性

4.1本指南涵盖的所有方法都足够可靠,可用于许多电镀和其他涂层的验收试验。也就是说,当适当指导人员使用时,每种方法都能够在很大的涂层厚度范围内产生小于涂层厚度10%的不确定度的测量结果。

 

5无损检测方法

5.1磁性方法这些方法使用测量磁铁与涂层或基板之间或两者之间的磁引力的仪器,或测量穿过涂层和基板的磁通路径的磁阻的仪器。实际上,这些方法仅限于碳钢上的非磁性镀层(试验方法B499ISO 2178)和碳钢或非磁性基底上的电沉积镍镀层(试验方法B530ISO 2361)以及碳钢上的非磁性自催化沉积镍磷合金(试验方法B499ISO 2176)。这种类型的涂层测厚仪可在商业上买到。

5.2涡流法该方法使用在探头中产生高频电流的仪器,在试样表面附近产生涡流。涡流的大小是涂层和基底材料的相对电导率和涂层厚度的函数。由于电镀工艺的变化会改变镀层的电性能,因此,仪器对给定厚度的响应,涡流仪的使用通常仅限于测量非磁性基底金属上的非导电镀层(试验方法B244ISO 2360)。然而,这些仪器也适用于非导电基底上高导电金属(例如铜和银)涂层的厚度测量。这种类型的涂层测厚仪可在商业上买到。

5.3 X射线荧光法:

5.3.1这些方法包括使用发射和吸收X射线光谱法测定金属涂层厚度,最大约为15μm。根据涂层材料和使用的设备,上限可能明显高于或低于15μm。当暴露在X射线下时,测量涂层或基板发出的二次辐射强度,随后测量涂层的衰减。二次辐射强度是涂层厚度的函数。

5.3.2在多重涂层中,X射线法通常适用于最终金属涂层。

5.3.3合适的设备可在商业上买到(试验方法B568ISO 3497)。

5.4 β后向散射法:

......

 

6、半破坏方法

6.1库仑法:

6.1.1当物品在适当的条件下在适当的电解液中阳极化时,可通过测量从精确定义的区域溶解涂层所消耗的电量来确定涂层厚度。基底暴露时发生的电位变化表明溶解的终点。该方法适用于许多涂层-基底组合(试验方法B504ISO 2177)。

6.1.2采用该方法的涂层厚度仪可以买到。

6.2双光束干涉显微镜法通过溶解一小部分涂层,在涂层表面和基体表面之间形成一个台阶。用双光束干涉显微镜测量台阶高度。该方法适用于通常用于装饰铬的薄涂层。可用于测量透明氧化物涂层,无需形成台阶(试验方法B588)。

 

7破坏性方法

7.1显微镜法在显微镜法中,在涂层横截面的放大图像中测量厚度(试验方法B487ISO 1463)。

7.2重量分析法(剥离和称重):

7.2.1涂层质量通过在不腐蚀基体的情况下溶解涂层前后称量样品,或在不腐蚀涂层的情况下溶解基体后称量涂层来确定。

7.2.2涂层厚度由以下公式给出:

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式中

t = 厚度,μm

d = 涂层材料密度,g/cm3

m = 涂层质量,mg,和

A = 涂层覆盖面积,cm2

1 涂层厚度测量方法的适用性

1B=β后向散射;C=库仑;E=涡流;M=磁性。

image.png// 

A方法对涂层的渗透性变化敏感。

B方法对镀层中磷含量的变化敏感。

C方法对合金成分敏感。

D方法对涂层的电导率变化敏感。

7.2.3将该方法应用于许多不同涂层的程序见指南B767

7.2.4本方法的一个变化是在电镀前后对物品进行称重,或者,如果电流效率为100%,则测量电镀过程中通过的库仑,以确定涂层重量。

 

8其他方法

8.1轮廓术和多光束干涉法提供了测量涂层厚度的可靠方法,前提是通过去除一部分涂层可以形成一个台阶。

8.2光截面显微镜用于测量相对光滑基底上非不透明涂层的厚度(试验方法B681ISO 2128)。

 

9涂层厚度测量方法适用性总结

9.1涂层测厚仪和其他测量涂层厚度的方法的适用性和局限性在相关的ASTMISO标准、电镀和相关精加工技术出版物以及制造商的涂层测厚仪使用说明中规定。X射线法、重量法、显微镜法和干涉显微镜法几乎适用于基底和涂层的所有组合。表1显示了β-后向散射、库仑法、涡流法和磁学法所应用的基底和涂层组合。

 

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