磁性基底上的非磁性涂层—涂层厚度的测量—磁性法（等同采用 ISO 2178-2016）（中文翻译版） |
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1. 目的Purpose
本标准试验方法涵盖了可磁化贱金属上非磁化涂层厚度的无损测量方法。
2. 范围Scope
本测量方法适用于带有非磁化涂层的可磁化贱金属，也可用于测量非磁化贱金属或其他材料上的可磁化涂层。涂层包括诸如油漆和清漆、电镀涂层、搪瓷涂层、塑料涂层、粉末涂层、包层等材料。
3. 职责Responsibility
程序执行：实验室授权制样人员
程序监督：实验室技术负责人及相关责任人
4. 原理Principle
4.1各种磁测量方法的基本原理
靠近磁场源（永磁体或电磁铁）的磁通密度取决于与可磁化基底金属的距离。这一现象用于确定施加在基底金属上的非磁性涂层的厚度。
本规程涵盖的所有方法都是通过评估磁通密度来确定涂层厚度。磁通密度的强度根据使用的方法转换成相应的电流、电压或机械力。这些值可以通过数字方式进行预处理，也可以直接显示在一个有用的刻度计上。
注：4.3和4.4中所述的方法也可以与另一种方法组合在同一个探针中。
4.2磁拉脱法
永磁体的磁通密度和永磁体与可磁化母材之间的吸引力随距离的增加而减小。这样，吸引力是对感兴趣的涂层厚度的直接测量。
使用磁力拉拔法的仪器至少包括三个单元：
—永磁体；
—具有持续增大的拉脱力的拉脱装置；
—涂层厚度的显示或刻度，由拉脱力计算得出。
拉脱力可以由不同类型的弹簧或电磁装置产生。
一些仪器能够补偿重力的影响，并允许在所有位置进行测量。
所有其他仪器只能在制造商指定的位置使用。
测量位置应清洁，无液体或糊状涂层。永磁体应无颗粒。
静电充电会对永磁体或测量系统产生额外的力，因此应避免静电充电，或在测量前将静电放电。
图1显示了一个磁性拉脱规。
图示
1贱金属
彩钢板安装工程2涂层
3磁铁
4比例尺
5弹簧
图1—磁性拉脱规
4.3磁感应原理
当铁心插入线圈或当铁质物体（如板）接近线圈时，线圈的电感应率发生变化。因此，如果线圈放置在可磁化的涂层基底金属上，则电感应率可用作测量线圈与铁磁性基底之间的距离或测量涂层厚度。
有许多不同的电子方法来评估线圈系统对铁磁基板的电感应率或反应的变化。用于测量可磁化材料涂层厚度的磁感应探头可以由一个或多个线圈组成。通常使用两个线圈（见图2）：第一个线圈（一次线圈）产生低频交变磁场，第二个线圈（二次线圈）测量产生的感应电压U。如果探头放置在涂层可磁化材料（μr>1）上，则磁通密度（见附录A）和次级线圈随涂层厚度的变化而变化。感应电压与涂层厚度之间的函数是非线性的，取决于基底金属的磁导率μr。通常由校准来确定。将涂层厚度指定给感应电压的校准曲线可以存储在仪表中。
使用了不同的设计和几何形状的这种探头。通常两个线圈都与一个高磁化率的磁芯一起使用，以提高探头的灵敏度并集中磁场。这样，有助于厚度测量的涂层面积和涂层部件几何形状的影响都减小了（见5.5和5.6）。
相反，双极探头（见图3）具有宽而开放的场分布。双极探头具有面积积分特性，单极探头具有局部测量特性。
通常情况下，产生的磁场频率低于千赫范围，这样可以避免涂层导电时产生涡流。因此，利用这一原理可以同时测量导电涂层和非导电涂层。
4.4磁通量计
靠近磁铁的磁通密度取决于磁场中物质的磁性。当非磁化物质的比例相对于磁化物质增加时，磁通密度减小。这一事实用于磁通量计（见图4）。涂层（4）不可磁化；基底金属（3）可磁化。磁铁（1）产生磁场。它的场线穿过涂层和基底金属。靠近磁体放置的磁通检测器（5）输出电信号，该电信号取决于涂层厚度。
注：磁通检测器为霍尔传感器或磁阻传感器。磁铁可以是永久磁铁或电磁铁。
图示
1探头铁芯 I~励磁电流
2低频交变磁场 t涂层厚度
3钢/铁基体 U=f（t）测量信号
4涂层
图2—磁感应原理示意图
图示
1探头铁芯 4涂层
2线圈系统 5母材
3探针头静电耳机
图3—两极探头示意图
图示
1永磁 U输出电压
2静磁场 a测量信号
3母材 4涂层
5霍尔元件作为磁通检测器
图4—使用霍尔探头的通量计
磁通检测器的电信号通过电子手段进一步处理。焊剂检测器输出与涂层厚度之间的函数是非线性的，取决于基底金属的渗透性μr。通常通过校准来确定。将涂层厚度指定给电子探测器输出的校准曲线可以存储在仪表中。
堆芯
5. 术语及定义Terms and Definition
5.1测量系统的调整
在测量系统上进行的一组操作，以便提供与待测量量的给定值相对应的规定指示
注：测量系统的调整可包括零点调整、偏移调整和量程调整（有时称为增益调整）。测量系统的调整不应与校准混淆，校准是调整的先决条件。测量系统调整后，通常应重新校准测量系统。通俗地说，“校准”一词经常被错误地使用，而不是“调整”。同样地，术语“验证”和“检查”经常被使用，而不是正确的术语“校准”。
5.2校准
建模仿真
在指定条件下，第一步，在具有测量标准的测量不确定性的数量值与具有相关测量不确定性的相应指示之间建立关系的操作，第二步，使用此信息建立关系以获得指示的测量结果
注：校准可以用语句、校准函数、校准图、校准曲线或校准表来表示。在某些情况下，它可能包括对具有相关测量不确定度的指示的加法或乘法修正。校准不应与测量系统的调整混淆，通常错误地称为“自校准”，也不应与校准验证混淆。
6. 影响测量精度的因素Factors affecting measurement accuracy
6.1涂层厚度的基本影响
在探头的测量范围内，探头的灵敏度即测量效果随厚度的增加而降低。在较低的测量范围内，该测量不确定度（绝对值）是恒定的，与涂层厚度无关。该不确定度的绝对值取决于探针系统和所用样品材料的性质，例如基底金属渗透性的均匀性、基底金属粗糙度和样品表面粗糙度。在探头的较高测量范围内，不确定度与厚度有关，约为该厚度的常数部分。
6.2母材的磁性
基体金属的渗透性决定了该方法的测量效果。
涂层厚度与测量值的关系很大程度上取决于基体金属的渗透性。因此，应在同一材料上进行校准程序和测量。不同材料具有不同的渗透性，会导致厚度误差的增加或减少，以及渗透性的局部波动或不同样品之间的变化。甲胺基苯丙酮
基底材料的剩磁也会对测量产生很大影响，特别是当使用静态磁场时（磁拉力见4.2，磁通量计见4.4）。
如果使用静态磁场的测量方法，则可通过在同一位置重复测量使母材磁化（磁拉力见4.2，磁通量计见4.4）。这可能导致厚度读数出现错误。
注：所用典型钢的初始渗透性示例在100到300之间。
6.3涂层材料的电性能
如果探头由于涡流而在交变磁场下工作（磁感应原理见4.3，磁通量计见4.4），则涂层厚度测量会受到影响。这些感应涡流可以抵消磁法的测量效果。感应涡流密度随电导率和频率的增加而增大。
注：通常使用测量方法4.3或4.4的仪器在低于1 khz的频率范围内工作。因此，影响测量结果的感应涡流仅对具有高导电性的厚涂层（厚度大于1 mm）有效，例如铜。
6.4几何形状：母材厚度
当母材厚度过小时，磁场与母材的相互作用减小。这种影响只能忽略在一定临界最小母材厚度以上。
因此，母材的厚度应始终高于该临界最小母材厚度。调整仪器可以补偿因母材厚度过低而引起的误差。然而，母材厚度的任何变化都会增加不确定度和误差。
临界最小基底金属厚度取决于探针系统（场强、几何形状）和基底金属的磁性。除非制造商另有规定，否则其值应通过试验确定。
6.5边缘效应
磁场的扩展受到基底金属的几何限制（如边缘、钻头和其他）的阻碍。因此，在靠近边缘或角落的地方进行的测量不能有效，除非该仪器已针对此类测量进行了专门调整。避免边缘效应影响所需的距离取决于探头系统（场分布）。
6.6几何：表面曲率
磁场的传播受基底金属表面曲率的影响。随着曲率半径的减小和涂层厚度的减小，这种影响变得更加明显。为了尽量减少这种影响，应在具有相同几何形状的母材上进行调整。
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