GB/T 11378-2005 金属覆盖层覆盖层厚度测量轮廓仪法 检测标准

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。该方法是首先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最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最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用本标准。

GB/T 4955 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 阳极溶解库仑法(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;

——最大放大倍数:×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最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,最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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