GB/T 37361-2019 漆膜厚度的测定 超声波测厚仪法 | 梦能涂料每日解读标准
核心定位: 金属和非金属基材上涂层膜厚测定的“超声波无损检测标尺”。本标准等同采用ISO/TS 19397:2015,规定了利用超声波测厚仪测定漆膜厚度的方法,其原理是通过涂层界面反射的超声波脉冲传播时间计算单层厚度。该方法适用于金属和非金属基材,在不同基材和膜厚条件下具备明确的重复性限与再现性限数据,可实现对涂层厚度的可靠测定,但受基材不均匀、施涂状态和温度等因素影响。
一、 标准基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 标准编号 | GB/T 37361-2019/ISO/TS 19397:2015 |
| 发布/实施 | 2019-03-25发布 / 2020-02-01实施 |
| ICS | 87.040 G 50 |
| 适用范围 | 金属和非金属基材上涂层膜厚的测定。 |
| 核心内容 | 规定了术语和定义、原理、设备和材料、校准调整、测定步骤、精密度(重复性限/再现性限)及试验报告要求。 |
| 归口单位 | 全国涂料和颜料标准化技术委员会(SAC/TC 5)。 |
二、 核心原理(第4章)
4: 本标准规定的方法通过在涂层体系界面部分反射的超声波脉冲的传播时间来确定单个涂层的厚度。
梦能涂料解读: 本方法的原理是超声波脉冲反射法。超声波传感器发射的纵波穿过涂层,在涂层与基材的界面处发生反射,通过测量反射脉冲的传播时间,结合已知的声速,即可计算出涂层的厚度。这一方法适用于金属和非金属基材,但要求涂层与基材的声阻抗差异足够大,以确保反射信号可被检测。
三、 核心术语与定义(第3章)
| 术语 | 定义 | 梦能涂料工程意义 |
|---|---|---|
| 超声波 | 频率高于人耳的听觉范围的声波,通常其频率高于20 kHz | 超声波是检测的核心媒介,高频超声波可提供更高的分辨率。 |
| 回波 | 反射到探头的超声波脉冲 | 回波是厚度计算的基础,通过测量回波的传播时间计算厚度。 |
| 耦合剂 | 施加于探头和被测物体之间的使超声波能够顺利通过的介质 | 耦合剂是确保超声波有效传输的关键,通常采用液体或凝胶。 |
| A扫描显示 | 显示超声波信号,其中X轴以时间表示,Y轴以幅度表示 | A扫描是检查回波形式和回波顺序的重要工具,可辅助判断测量结果的有效性。 |
| 校准 | 在规定条件下的一组操作,确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系 | 校准是确保测量准确性的基础,需使用可溯源的工作标准。 |
| 调整 | 对测量系统进行的一系列操作,以便测量仪器给出规定的对应于待测量值的示值 | 调整是校准的前提,通常包括零点调整、偏移调整和量程调整。 |
四、 设备和材料(第6章)
| 设备/材料 | 规格/要求 | 梦能涂料工程意义 |
|---|---|---|
| 超声波膜厚测量装置 | 带有超声波传感器及测量组件的装置 | 核心设备。传感器用于发送和接收超声波脉冲,测量组件用于根据传播时间测定膜厚。 |
| 耦合剂 | 液体(例如水或油)或凝胶 | 确保探头和试样之间声学接触充分耦合。耦合剂的选择影响测量精度。 |
| 校准标准 | 工作标准,在膜厚、涂层体系、基材和各涂层厚度等方面应与待测物体相符 | 用于检查测量装置的功能和调整设备。校准标准的匹配性至关重要。 |
五、 测量设备的校准、调整和检查(第7章)
7.1 校准: 根据制造商提供的信息校准设备。主要是使用测量设备测量信号的传播时间。如果需要,可以用规定厚度和已知声速的校准标准来检查该传播时间。
7.2 调整: 根据制造商提供的信息调整设备。在调整声速输入时,建议使用具有最小和最大膜厚的试样来测定这些声速。使用超声波膜厚测量装置测定超声波脉冲的传播时间和声速,根据式(1)计算膜厚,在同一测量区域内的涂层厚度也可用另一种方法测定。对每个试样重复进行传播时间的测定,每个试样取平均值。
7.3 检查调整: 设备启动后,若待测目标的涂层体系或基材发生改变,则在记录数据前用工作标准来检查测量设备的调整。所有的设备参数应始终按照制造商提供的信息进行设置。调整后,影响超声波信号的设备设置不得改变。更换探头或改变设备设置时应进行另一次调整。
梦能涂料解读: 校准、调整和检查是确保测量准确性的三个关键步骤。校准是确定测量标准与示值之间的关系,调整是使仪器给出正确的示值,检查是验证调整的有效性。在工程应用中,建议在每次测量前进行校准和调整,特别是在更换探头、改变涂层体系或基材时。
六、 测定步骤(第8章)
8: 按照制造商提供的信息操作设备。在涂层上涂一些耦合剂并测量其膜厚度。将传感器垂直放置在涂层上并按压,使得耦合剂的膜变得尽可能薄。将探头平稳地保持在测量位置,直到显示稳定的测量值。
梦能涂料解读: 测定步骤看似简单,但操作细节对测量结果影响很大。耦合剂应涂覆适量,过多或过少都会影响测量精度。传感器应垂直放置并按压,使耦合剂膜尽可能薄。探头应平稳保持直到显示稳定值,避免晃动导致测量误差。
七、 测量温度的影响(第9章)
9: 大多数探头的使用温度范围是-20℃~+60℃。然而,建议在常用环境温度的范围内进行超声膜厚度测量,以便在测量过程中保持测试对象、耦合剂和探头处于平衡温度。探头中的延迟块或测试对象中的温度梯度造成声速的不可控的变化和波动会影响测量结果。在所有材料中,声速或多或少地与温度有关。对于聚合物,负温度系数其变化范围通常为每摄氏度0.1%~0.3%。为了最大限度地减少由于温度变化而引起的误差,应在恒定的温度条件下测量。调整和随后的测量应在同一温度下进行。
梦能涂料解读: 温度对测量结果有显著影响。声速随温度变化,特别是聚合物涂层,其声速温度系数约为-0.1%~-0.3%/℃。在工程应用中,建议在恒温条件下进行测量,调整和测量应在同一温度下进行。如果环境温度有变化,应重新检查调整。
八、 精密度(第10章)
10.1 总则: 有关精密度测定的更多资料参见附录B。
10.2 重复性限: 重复性限(r)是指在重复性条件下使用本测试方法时,2个测试结果(每个测试结果均为3次有效测量值的平均值)的绝对差值预计都会低于它的值。符合本标准的重复性限(r)按概率值95%进行计算。
表1 各个试样的重复性限(r)
| 试样 | 涂膜厚度/μm | 重复性(r)/μm |
|---|---|---|
| 云杉贴面胶合板 | 100 | 4 |
| 经打磨处理的云杉 | 100 | 6 |
| 榉木贴面胶合板 | 100 | 6 |
| 经打磨处理的榉木 | 100 | 6 |
| 铝 | 22 | 3 |
| 铝 | 44 | 4 |
| 碳纤维复合材料 | 22 | 3 |
| 碳纤维复合材料 | 44 | 3 |
| PP(聚丙烯) | 22 | 4 |
| PP(聚丙烯) | 44 | 4 |
| SMC(片状模塑料) | 22 | 5 |
| SMC(片状模塑料) | 44 | 9 |
| 钢 | 22 | 3 |
| 钢 | 44 | 4 |
表2 产品组的重复性限(r)
| 试样 | 涂膜厚度/μm | 重复性限(r)/μm |
|---|---|---|
| 木材试样 | 100 | 5 |
| 金属(铝和钢) | 22 | 3 |
| 金属(铝和钢) | 44 | 4 |
10.3 再现性限: 再现性限(R)是指在再现性条件下使用本测试方法时,2个独立的测试结果(每个测试结果均为2次有效测量值的平均值)的绝对差值预计都会低于它的值。
表3 各个试样的再现性限(R)
| 试样 | 涂膜厚度/μm | 再现性(R)/μm |
|---|---|---|
| 云杉贴面胶合板 | 100 | 13 |
| 经打磨处理的云杉 | 100 | 20 |
| 榉木贴面胶合板 | 100 | 13 |
| 经打磨处理的榉木 | 100 | 11 |
| 铝 | 22 | 5 |
| 铝 | 44 | 7 |
| 碳纤维复合材料 | 22 | 4 |
| 碳纤维复合材料 | 44 | 8 |
| PP(聚丙烯) | 22 | 5 |
| PP(聚丙烯) | 44 | 12 |
| SMC(片状模塑料) | 22 | 10 |
| SMC(片状模塑料) | 44 | 14 |
| 钢 | 22 | 6 |
| 钢 | 44 | 13 |
表4 产品组的再现性限(R)
| 试样 | 涂膜厚度/μm | 再现性(R)/μm |
|---|---|---|
| 木材试样 | 100 | 17 |
| 金属(铝和钢) | 22 | 6 |
| 金属(铝和钢) | 44 | 11 |
梦能涂料解读: 精密度数据是标准的核心价值之一。重复性限(r)反映同一操作者在同一实验室的测量一致性,再现性限(R)反映不同操作者在不同实验室的测量一致性。例如,对于钢基材上44 μm的涂层,重复性限为4 μm,再现性限为13 μm。在工程应用中,这些数据可用于评估测量结果的可靠性评估和质量控制的重要依据。
九、 试验报告(第11章)
11: 试验报告应至少包括如下内容:
a) 识别受试产品必要的全部细节;
b) 注明本标准编号;
c) 测试结果;
d) 任何偏离指定的测试方法;
e) 在测定中出现的任何异常现象;
f) 试验日期。
梦能涂料解读: 试验报告是测量结果的可追溯性文件。关键信息包括:产品细节、标准编号、测试结果、偏离和异常现象、试验日期。完整的报告是确保测量结果科学性和可比性的基础。
十、 关键工程要点(梦能涂料解读)
1. 超声波测厚法的优势与局限: 超声波测厚法适用于金属和非金属基材,可测量多层涂层体系,但要求涂层与基材的声阻抗差异足够大。对于声阻抗差异较小的涂层体系(如塑料基材上的塑料涂层),反射信号可能太弱而无法检测。在工程应用中,需根据涂层体系和基材类型评估方法的适用性。
2. 耦合剂的选择和使用: 耦合剂是确保超声波有效传输的关键。通常采用液体(如水或油)或凝胶。耦合剂应涂覆适量,过多或过少都会影响测量精度。在工程应用中,建议使用与涂层体系兼容的耦合剂,避免对涂层造成污染或损伤。
3. 校准标准的重要性: 校准标准应在膜厚、涂层体系、基材和各涂层厚度等方面与待测物体相符。使用不匹配的校准标准会导致系统误差。在工程应用中,建议使用与待测产品相同或相似的校准标准进行校准。
4. 温度影响的控制: 声速随温度变化,特别是聚合物涂层,其声速温度系数约为-0.1%~-0.3%/℃。在工程应用中,建议在恒温条件下进行测量,调整和测量应在同一温度下进行。如果环境温度有变化,应重新检查调整。
5. 精密度数据的应用: 重复性限(r)和再现性限(R)是评估测量结果可靠性的重要依据。在工程应用中,建议建立实验室内部质量控制程序,定期进行重复性验证,确保测量结果在精密度范围内。
6. 操作人员的资质要求: 附录A指出,操作者应由专业人员向其介绍本方法的物理原理和计量过程,并且在测试之前应有在该类人员指导下的操作经历。在工程应用中,建议对操作人员进行专业培训,确保其掌握超声波测厚的原理和操作技能。
十一、 核心总结
GB/T 37361-2019的核心逻辑清晰:通过超声波脉冲反射法(测量传播时间)实现涂层厚度的无损测定,通过校准、调整和检查(第7章)确保测量准确性,通过精密度数据(表1~表4)提供测量结果可靠性的评估依据,通过温度影响控制(第9章)减少环境因素对测量结果的影响。其中,重复性限(r)和再现性限(R)是评估测量结果可靠性的核心指标,校准标准的匹配性是确保测量准确性的关键,温度控制(附录A)是确保操作规范性的基础。本标准为漆膜厚度的超声波测定提供了科学、可靠的技术依据,是涂料行业涂层厚度检测的重要标准。