ICS 25.220.40 A 29
中华人民共和国国家标准
GB/T 31554--2015/IS0 21968:2005
金属和非金属基体上非磁性金属覆盖层
覆盖层厚度测量 相敏涡流法
F
Non-magmetic metallie coatings cn metallie and non-metallic basismaterinls--
Measurement of ccatins thickness--Phase-sensitive eddy-current method
(13O 21963.2005,IDT)
2016-01-01实施
2015-05-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 31554—2015/IS0 21968:2005
目 次
前言 >
II
范画 2 原 3 设蜜 4取举
影响测量准确度的因素 6 测量差字
5
结果表运 8 准瑞宝婴求 9 检测福告险录A（资料性附录）金属导体中涡流产生的原理附录E（规随性附录）边缘效应的测式考文款
>
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图.1 涡流在金属导体中产生原理盈图 E.1 这家救应测试方法图示 GB/T 315542015/IS0 21968:2005
金属和非金属基体上非磁性金属覆盖层
覆盖层厚度测量相敏涡流法
1范围
本标准规定了使用相敏涡流测厚仪无损测量金属和非金属基体上非磁性金属覆盖层厚度的方法，如：
a）钢铁基体上镀锌、镉、铜、锡或铬； b）复合材料基体上镀铜或银。 与GB/T4957幅敏涡流法相比，相敏涡流法对较小表面和较大曲率表面的镀层无厚度测量误差，
同时,受基体的磁性影响更小，但相敏涡流法受覆盖层材料毛性能的影响更大。
测量金属基体上的金属覆盖层，制品的一种材料（如基体核料）电导率和渗透率（、）至少应该是
另一种材料（如覆盖层材料）电导率和渗透率的1.5倍。非铁磁料的相对渗透率为1，
2原理
涡流探头（或集成探头/仪表）放置（或靠近）在被测夏盖层责面，然后从设备读数器读出厚度值。 每一台仪器都有最大可测量覆盖层厚度限量。 由于厚度范围既取决于探测器系统的使用频率，文取失于写盖层的电性能，最大可测享度应该由
实验来确定，除非制造商已有规定。
附录A给出了涡流产生的原理和最大可测量覆盖层厚宽nax的计算方法如果缺少其他资料，最大可测量覆盖层厚度dmax也可尾式、"）危算：
d max =0.83,
(1)
式中: 。—覆盖层材料的标准渗透深度，见式（A.1）。
3设备
探测器：包括一个涡流发生器，一个连接测量系统和显示幅信，相位变化能力的检测器，通常应能直
接读出覆盖层厚度。
注1：探测器和测量/显示系统可以集成为一个单一仪器。 注2：测量精度的影响因素在第5章中讨论。
4取样
根据特定的用途和镀层取样，试样区域、部位和数量应主相关方同意并记录在报告中（见第9章）。
5影响测量准确度的因素
5.1覆盖层厚度
测量不确定度是本方法固有的。对于薄覆盖层，测量不确定度（确切地说)是恒定值，与覆盖层厚度
1 GB/T 31554-2015/ISO 21968:2005
无关。该值既取决于探测器系统的使用频率，也取决于样品材料的导电率和渗透率。在探测器测量范围内，随着厚度的增加,测量不确定度是厚度的函数,也即是近似于恒定分数与这个厚度的乘积。
厚度要取几个测量值的平均值，以降低不确定度，特别是在探测器的测量范围下限处。 5.2基体材料的电性能
基体材料的导电性和渗透性对测量有影响,但比 GB/T 4957 幅敏涡流法的影响小。 5.3覆盖层材料的电性能
覆盖层材料的电导率影响镀层厚度的测量，覆盖层材料电导率依次取决于材料的成分、涂覆工艺 (添加剂、杂质等)和镀后处理,如热处理或机械加工。 5.4基体金属的厚度
每一台仪器都有一个基体金属的临界厚度，大于这个厚度,测量将不受基体金属厚度增加的影响。 由于临界厚度取决于探测器的测量频率和基体金属的电磁性能,因此,临界厚度值应通过实验确
定,除非制造商对此有规定。
附录 A给出了涡流产生和最小基体材料厚度 d min的解释。 如果缺乏其他资料,最小基体材料厚度dmin也可用式(2)计算：
d min = 2.50g
(2)
式中： 。—基体材料的标准渗透深度,见式(A.1)。
5.5边缘效应
涡流探测仪对试样表面的轮廓突变敏感,因此,太靠近边缘或内转角处的测量是不可靠的，除非仪器专门为这类测量进行了校准（见6.2.4和附录B)。
注：与GB/T 4957 幅敏涡流法相比,相敏涡流法受试样的边缘效应影响小得多。 5.6表面曲率
试样的曲率影响测量。曲率的影响因仪器制造和类型的不同而有很大的差异，,但总是随曲率半径的减少而更为显著。因此,在弯曲的试样上进行测量是不可靠的,除非针对这类测量作了专门的校准。
注：与GB/T 4957 幅敏涡流法相比,相敏涡流法受试样表面曲率的影响小得多。 5.7表面粗糙度
基体材料和覆盖层的表面形貌对测量有影响。粗糙表面既能造成系统误差也能造成偶然误差,在不同的位置上作多次测量能降低偶然误差。
如果基体材料粗糙,还需要在未涂覆的粗糙基体样品的若干位置校验仪器的零点。如果没有合适的未涂覆的代表性基体材料，可采用不侵蚀基体的化学溶液除去试样覆盖层后测量。
注：与GB/T 4957幅敏涡流法相比,相敏涡流法受基体材料和覆盖层粗糙度的影响小得多。 5.8提离效应
如果探头没有直接放置在覆盖层上，探头和覆盖层之间的提离效应将会影响到金属镀层厚度测量。 使用设计合适的电路和(或)数学运算，测试仪可允许提离效应补偿最大可达1mm。
用已知厚度的非导体薄垫片插人探头和覆盖层之间，按照制造商操作手册进行提离效应补偿校验。 当要透过油漆层来测量金属覆盖层,或必须进行非接触测量，或在探头和覆盖层之间意外出现外来 2 GB/T 31554—2015/ISO 21968:2005
物质等情形,可以特意制造提离效应来实现测量。
应经常检查探头前端的清洁度。 5.9探头压力
使探头紧贴到试样所施加的压力会影响仪器的读数，因此压力应保持恒定。 注：与GB/T4957幅敏涡流法相比，相敏涡流法的探头压力造成的影响小得多。可进行非接触样品测量（见5.8)。
5.10探头倾斜
除非厂家另有说明，探头应该与覆盖层表面保持垂直；探头倾斜会改变仪器的响应，造成测量误差。 可以借助于探头设计，或者使用合适夹具来达到减少无意识的探头倾斜的可能性。
5.11温度影响
由于温度的变化会影响探头的特性,因此,应该在与校准温度大致相同的条件下使用探头测量。除非建立探头的温度补偿。
大多数金属的电导率随温度而变化，而覆盖层和基体金属电导率的变化会影响覆盖层厚度的测量，因此,应避免大的温度变化。 5.12中间覆盖层
如果中间覆盖层的电性能与覆盖层和基体材料不同，也会影响覆盖层厚度的测量。当中间覆盖层的厚度小于 d min时,这种测量差异的确存在;当厚度大于 dmin时,则中间覆盖层可以视为基体材料。
一些多频率的仪器可以同时测量表层和中间覆盖层。
6测量程序
6.1仪器的校准 6.1.1概述
每台仪器在使用前,都应按制造商的说明，用一些合适的校准标准片进行校准,并对第 5章列出的因素给予适当的关注。
在校准时，仪器和校准标准片的温度应尽量接近于测量时的温度，目的是尽量减小由于温度的不同引起的电导率的变化。
测量过程中,为避免仪器零点漂移,必要时,仪器应进行校准。 6.1.2校准标准片
至少用两种不同已知厚度的标准片校准仪器,这些标准片中的一种有时可以是未经涂覆的基体材料(已知厚度的校准标准片可以是箔也可以是有覆盖层的标准片）。
标准校准片的厚度应有可靠的溯源。 测量覆盖层和基体材料两者的电导率和磁导率部分特性。 因校准标准片随时间和使用会出现磨损和变差，应定期或咨询制造商后，进行重新校准和（或）
更换。 6.1.3校准
校准标准片的基体金属应具有与试样的基体金属相似的电学性能。
3 GB/T 31554-2015/ISO 21968:2005
建议对从无覆盖层校准标准片的基体金属上得到的读数与从试样基体金属上得到的读数进行比较，以确认校准标准片的适用性。
如果基体金属厚度超过5.4中定义的临界厚度，则覆盖层厚度测量不受基体金属厚度的影响。 如果没有超过临界厚度，则测量和校准的基体金属厚度应该尽可能相同。如果不能这样，则应用一
片足够厚的、电学性能相同的金属垫在标准片或试样下面，以使读数不受基体金属厚度的影响。如果使用这种方法，应该做一些测试来证实方法的适用性并确定其额外存在的误差。
如果覆盖层表面弯曲使之不能按平面方式校准时，则用于校准的覆盖层的标准片的曲率(或放置校准箔的基体的曲率)应与待测试样的曲率相同,除非使用带有曲率补偿的特殊探头。 6.2 测量程序 6.2.1概述
按制造商的说明操作每一台仪器，并对第5章中列出的因素给予适当的关注。 在每次将仪器投入使用时、以及在使用中每隔一定时间,都应在测量现场对仪器的校准进行核对，
以保证仪器的性能正常（见6.1）。
应遵守6.2.2～6.2.6列出的预防事项。 6.2.2表面清洁度
测量前，应除去校准标准片和试样表面上的任何外来物质，如灰尘、油脂和腐蚀产物等；但不能除去任何覆盖层村料。 6.2.3基体金属厚度
检查基体金属厚度是否超过临界厚度（见5.4）。如没有超过，应采用6.1.3中叙述的衬垫方法，或者保证已经采用与试样相同厚度和相同电性能的标准片进行过仪器校准。 6.2.4边缘效应
不要在靠近试样的边缘、孔洞、内转角等地方进行测量，除非这类测量所做的有效校准得到证实（见附录 B)。 6.2.5曲率
不要在试样的弯曲表面上进行测量，除非为这类测量所作的校准的有效性已经得到了证实。 6.2.6读数的次数
在同一个点的多次测量(必要时可使用探头夹固定)可给出仪器、探头和测量厚度的重现性(标准偏差）信息（见注释）。
注：变异系数V能从上述标准偏差计算。V等于相关的标准偏差（用百分数表示），允许不同厚度的标准偏差的直
接对比。 在覆盖层表面规定区域内移动探头的多次测量可给出仪器、规定区域内厚度变化的重现性信息。 如果覆盖层表面粗糙或者试样表面存在大的厚度梯度（例如，由尺寸和/或外形引起），测量零点的
调整应有多次测量来确立。
7 结果表述
关于结果的表述应由各相关方协调一致，通常应包括： 4