ISO 2360:2017
(Main)Non-conductive coatings on non-magnetic electrically conductive base metals — Measurement of coating thickness — Amplitude-sensitive eddy-current method
Non-conductive coatings on non-magnetic electrically conductive base metals — Measurement of coating thickness — Amplitude-sensitive eddy-current method
ISO 2360:2017 specifies a method for non-destructive measurements of the thickness of non-conductive coatings on non-magnetic electrically conductive base metals, using amplitude-sensitive eddy-current instruments. In ISO 2360:2017, the term "coating" is used for materials such as, for example, paints and varnishes, electroplated coatings, enamel coatings, plastic coatings, claddings and powder coatings. This method is particularly applicable to measurements of the thickness of most oxide coatings produced by anodizing, but is not applicable to all conversion coatings, some of which are too thin to be measured by this method (see Clause 6). This method can also be used to measure non-magnetic metallic coatings on non-conductive base materials. However, the phase-sensitive eddy-current method specified in ISO 21968 is particularly usable to this application and can provide thickness results with a higher accuracy (see Annex A). This method is not applicable to measure non-magnetic metallic coatings on conductive base metals. The phase-sensitive eddy-current method specified in ISO 21968 is particularly useful for this application. However, in the special case of very thin coatings with a very small conductivity, the amplitude-sensitive eddy-current method can also be used for this application (see Annex A). Although the method can be used for measurements of the thickness of coatings on magnetic base metals, its use for this application is not recommended. In such cases, the magnetic method specified in ISO 2178 can be used. Only in case of very thick coatings above approximately 1 mm, the amplitude-sensitive eddy-current method can also be used for this application (see Annex A).
Revêtements non conducteurs sur matériaux de base non magnétiques conducteurs de l'électricité — Mesurage de l'épaisseur de revêtement — Méthode par courants de Foucault sensible aux variations d'amplitude
ISO 2360:2017 spécifie une méthode de mesure non destructive de l'épaisseur des revêtements non conducteurs sur des métaux de base non magnétiques, conducteurs de l'électricité, au moyen d'instruments utilisant les courants de Foucault et sensibles aux variations d'amplitude. Dans l'ISO 2360:2017, le terme «revêtement» est utilisé pour désigner des produits tels que, par exemple, les peintures et vernis, les revêtements électrolytiques, les revêtements en émaux, les revêtements plastiques, les placages et les revêtements en poudre. Cette méthode est applicable notamment au mesurage de l'épaisseur de la plupart des revêtements d'oxydes produits par anodisation, mais elle ne s'applique pas à toutes les couches de conversion, certaines d'entre elles étant trop minces pour être mesurées par cette méthode (voir Article 6). Cette méthode peut également être utilisée pour mesurer des revêtements métalliques non magnétiques sur des métaux de base non conducteurs. Toutefois la méthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase spécifiée dans l'ISO 21968 est adaptée en particulier à cette application et peut fournir des résultats de mesure d'épaisseur avec une plus grande exactitude (voir Annexe A). Cette méthode ne peut pas être appliquée pour mesurer des revêtements métalliques non magnétiques sur des métaux de base conducteurs. La méthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase spécifiée dans l'ISO 21968 est particulièrement utile pour cette application. Cependant, dans le cas particulier des revêtements très minces avec une très faible conductivité, la méthode par courants de Foucault sensible aux variations d'amplitude peut être également utilisée pour cette application (voir Annexe A). Bien que la méthode puisse être utilisée pour les mesurages de l'épaisseur des revêtements sur des métaux de base magnétiques, son utilisation pour cette application n'est pas recommandée. Dans ce cas, la méthode magnétique spécifiée dans l'ISO 2178 peut être utilisée. Uniquement dans le cas de revêtements très épais (épaisseur supérieure à environ 1 mm), la méthode par courants de Foucault sensible aux variations d'amplitude peut être également utilisée pour cette application (voir Annexe A).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 2360
Fourth edition
2017-07
Non-conductive coatings on non-
magnetic electrically conductive base
metals — Measurement of coating
thickness — Amplitude-sensitive
eddy-current method
Revêtements non conducteurs sur matériaux de base non
magnétiques conducteurs de l’électricité — Mesurage de l’épaisseur
de revêtement — Méthode par courants de Foucault sensible aux
variations d’amplitude
Reference number
©
ISO 2017
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle of measurement . 2
5 Factors affecting measurement uncertainty . 3
5.1 Basic influence of the coating thickness . 3
5.2 Electrical properties of the base metal . 3
5.3 Geometry: Base metal thickness . 4
5.4 Geometry: Edge effects . 4
5.5 Geometry: Surface curvature . 4
5.6 Surface roughness . 4
5.7 Cleanliness: Lift-off effect . 5
5.8 Probe pressure . 5
5.9 Probe tilt . 5
5.10 Temperature effects . 5
5.11 Intermediate coatings . 6
5.12 External electromagnetic fields . 6
6 Calibration and adjustment of the instrument . 6
6.1 General . 6
6.2 Thickness reference standards . 6
6.3 Methods of adjustment . 7
7 Measurement procedure and evaluation . 8
7.1 General . 8
7.2 Number of measurements and evaluation . 8
8 Uncertainty of the results . 8
8.1 General remarks . 8
8.2 Uncertainty of the calibration of the instrument . 9
8.3 Stochastic errors .10
8.4 Uncertainties caused by factors summarized in Clause 5 .10
8.5 Combined uncertainty, expanded uncertainty and final result .11
9 Precision .11
9.1 General .11
9.2 Repeatability (r) .11
9.3 Reproducibility limit (R) .12
10 Test report .12
Annex A (informative) Eddy-current generation in a metallic conductor .14
Annex B (informative) Basics of the determination of the uncertainty of a measurement of
the used measurement method corresponding to ISO/IEC Guide 98-3 .18
Annex C (informative) Basic performance requirements for coating thickness gauges which
are based on the amplitude-sensitive eddy-current method described in this document .20
Annex D (informative) Examples for the experimental estimation of factors affecting the
measurement accuracy .22
Annex E (informative) Table of the student factor .27
Annex F (informative) Example of uncertainty estimation (see Clause 8) .28
Annex G (informative) Details on precision .30
Bibliography .34
Foreword
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bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
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This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 2360:2003), which has been technically
revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 2360:2017(E)
Non-conductive coatings on non-magnetic electrically
conductive base metals — Measurement of coating
thickness — Amplitude-sensitive eddy-current method
1 Scope
This document specifies a method for non-destructive measurements of the thickness of non-conductive
coatings on non-magnetic electrically conductive base metals, using amplitude-sensitive eddy-current
instruments.
In this document, the term “coating” is used for materials such as, for example, paints and varnishes,
electroplated coatings, enamel coatings, plastic coatings, claddings and powder coatings. This method
is particularly applicable to measurements of the thickness of most oxide coatings produced by
anodizing, but is not applicable to all conversion coatings, some of which are too thin to be measured by
this method (see Clause 6).
This method can also be used to measure non-magnetic metallic coatings on non-conductive base
materials. However, the phase-sensitive eddy-current method specified in ISO 21968 is particularly
usable to this application and can provide thickness results with a higher accuracy (see Annex A).
This method is not applicable to measure non-magnetic metallic coatings on conductive base metals.
The phase-sensitive eddy-current method specified in ISO 21968 is particularly useful for this
application. However, in the special case of very thin coatings with a very small conductivity, the
amplitude-sensitive eddy-current method can also be used for this application (see Annex A).
Although the method can be used for measurements of the thickness of coatings on magnetic base
metals, its use for this application is not recommended. In such cases, the magnetic method specified
in ISO 2178 can be used. Only in case of very thick coatings above approximately 1 mm, the amplitude-
sensitive eddy-current method can also be used for this application (see Annex A).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2064, Metallic and other inorganic coatings — Definitions and conventions concerning the measurement
of thickness
ISO 4618, Paints and varnishes — Terms and definitions
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
me a s ur ement (GUM: 1995)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2064 and ISO 4618 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
adjustment of a measuring system
set of operations carried out on a measuring system so that it provides prescribed indications
corresponding to given values of a quantity to be measured
Note 1 to entry: Adjustment of a measuring system can include zero adjustment, offset adjustment, and span
adjustment (sometimes called gain adjustment).
Note 2 to entry: Adjustment of a measuring system should not be confused with calibration, which is a
prerequisite for adjustment.
Note 3 to entry: After an adjustment of a measuring system, the measuring system must usually be recalibrated.
Note 4 to entry: Colloquially, the term “calibration” is frequently, but falsely, used instead of the term “adjustment”.
In the same way, the terms “verification” and “checking” are often used instead of the correct term “calibration”.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 3.11 (also known as “VIM”)]
3.2
calibration
operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity
values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding
indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to
establish a relation for obtaining a measurement result from an indication
Note 1 to entry: A calibration may be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram,
calibration curve, or calibration table. In some cases, it may consist of an additive or multiplicative correction of
the indication with associated measurement uncertainty.
Note 2 to entry: Calibration should not be confused with adjustment of a measuring system, often mistakenly
called “self-calibration”, nor with verification of calibration.
Note 3 to entry: Often, the first step alone in the above definition is perceived as being calibration.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39 (also known as “VIM”)]
4 Principle of measurement
Eddy-current instruments work on the principle that a high frequency electromagnetic field generated
by the probe system of the instrument will produce eddy-currents in the base metal beneath the
coating on which the probe is placed (see Figure 1). These induced currents cause a change of the
electromagnetic field surrounding the probe coil and therefore result in a change of the amplitude
of the probe coil impedance. The induced eddy-current density is a function of the distance between
the generating coil and the base metal surface. Consequently, this impedance change can be used as
a measure of the thickness of the coating on the conductor by means of a calibration with reference
standards (see also Annex A).
In order to measure a change of the coil impedance amplitude, the test coil is usually part of an oscillator
circuit with a resonant frequency determined by the coil inductance and resistance. A change of the coil
impedance amplitude results in a shift of the resonant frequency. Consequently, the measured resonant
frequency is a measure of the coating thickness. The values are either pre-processed by digital means
or are directly displayed on a usefully scaled gauge.
The probe and measuring system/display may be integrated into a single instrument.
NOTE 1 Annex C describes the basic performance requirements of the equipment.
NOTE 2 Factors affecting measurement accuracy are discussed in Clause 5.
2 © ISO 2017 – All rights reserved
Key
1 ferrite core of the probe 5 induced eddy-current
2 high frequency electromagnetic field I exciting current
~
3 non-conductive coating t coating thickness
4 base metal U = f(t) measurement signal
Figure 1 — Amplitude-sensitive eddy-current method
5 Factors affecting measurement uncertainty
5.1 Basic influence of the coating thickness
The sensitivity of a probe, i.e. the measurement effect, decreases with increasing thickness within the
measurement range of the probe. In the lower measurement range, this measurement uncertainty (in
absolute terms) is constant, independent of the coating thickness. The absolute value of this uncertainty
depends on the properties of the probe system and the sample materials, e.g. the homogeneity of the
base metal conductivity, the base metal roughness and the sample surface roughness. In the upper
measurement range, the uncertainty becomes approximately a constant fraction of the coating
thickness.
5.2 Electrical properties of the base metal
The conductivity of the base metal determines the induced eddy-current density for a given probe
system and frequency. Consequently, the base metal conductivity causes the measurement effect for
this method. The relationship between coating thickness and the measured value depends strongly
on the conductivity of the base metal. Consequently, calibration procedures and measurements
shall be made on the same material. Different materials with different conductivities as well as local
fluctuations of the conductivity or variations between different samples can cause (more or less) errors
in the thickness reading.
NOTE There are instruments and probes available that are capable of automatically compensating the base
metal conductivity influence thus avoiding the resulting thickness error.
5.3 Geometry: Base metal thickness
Generation of eddy currents by the coil’s magnetic field in the depth of the base metal is obstructed
if the base metal thickness is too small. This influence can only be neglected above a certain critical
minimum base metal thickness.
Therefore, the thickness of the base metal should always be higher than this critical minimum base
metal thickness. An adjustment of the instrument can compensate for errors caused by thin base metal.
However, any variation in thickness of the base metal can cause increased uncertainty and errors.
The critical minimum base metal thickness depends on both the probe system (frequency, geometry)
and the conductivity of the base metal. Its value should be determined experimentally, unless otherwise
specified by the manufacturer.
NOTE A simple experiment to estimate the critical minimum base metal thickness is described in D.3.
However, in the absence of any other information, the required minimum base metal thickness, t ,
min
can be estimated from Formula (1).
t =⋅3 δ (1)
min 0
where
δ is the standard penetration depth of the base metal (see A.1).
5.4 Geometry: Edge effects
The induction of eddy currents is obstructed by geometric limitations of the base metal (e.g. edges,
drills and others). Therefore, measurements made too near to an edge or corner may not be valid unless
the instrument has been specifically adjusted for such measurements. The necessary distance in order
to avoid an impact of the edge effect depends on the probe system (field distribution).
NOTE 1 A simple experiment to estimate the edge effect is described in D.2.
NOTE 2 When compared with the phase-sensitive method of ISO 21968, the amplitude-sensitive eddy-current
instruments can be substantially more affected by edge effects.
5.5 Geometry: Surface curvature
The propagation of the magnetic field and consequently the induction of eddy currents are affected
by the surface curvature of the base metal. This influence becomes more pronounced with decreasing
radius of the curvature and decreasing coating thickness. In order to minimize this influence, an
adjustment should be performed on a base metal with the same geometry.
The influence of surface curvature depends considerably on the probe geometry and can be reduced
by reducing the sensitive area of the probe. Probes with very small sensitive areas are often called
microprobes.
NOTE 1 There are instruments and probes available that are capable of automatically compensating the base
metal surface curvature influence thus avoiding the resulting thickness error.
NOTE 2 A simple experiment to estimate the effect of surface curvature is described in D.4.
5.6 Surface roughness
Measurements are influenced by the surface topography of the base metal and the coating. Rough
surfaces can cause both systematic and random errors. Random errors can be reduced by making
multiple measurements, each measurement being made at a different location, and then calculating the
average value of that series of measurements.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
In order to reduce the influence of roughness, a calibration should be carried out with an uncoated base
metal with a roughness equivalent to the coated sample base metal.
If necessary, the definition of the average coating thickness that is used should be stated between the
supplier and client.
NOTE When compared with the phase-sensitive method of ISO 21968, the amplitude-sensitive eddy-current
measurement can be more affected by base metal roughness.
5.7 Cleanliness: Lift-off effect
If the probe is not placed directly onto the coating, the gap between the probe and coating (lift-off)
will affect the measurement as if it were an additional coating. Lift-off can be produced unintentionally
due to the presence of small particles between the probe and coating. The probe tip shall frequently be
checked for cleanliness.
5.8 Probe pressure
The pressure that the probe exerts on the test specimen can affect instrument reading and shall always
be the same during adjustment and measurements.
The influence of the probe pressure is more pronounced in case of soft coatings because the probe tip
can be indented into the coating. Therefore, the probe pressure should be as small as possible. Most
commercially available instruments are equipped with spring loaded probes, which ensure a constant
pressure during the placement. A suitable auxiliary device should be used in case the probe is not
spring loaded.
NOTE 1 The contact pressure and the probe tip indentation depth can be reduced by reducing the applied load
force or by using a probe with a larger diameter of the probe tip.
NOTE 2 An indentation of the probe tip into soft coatings can be reduced by placing a protective foil with
known thickness onto the coated surface. In this case, the coating thickness is the measured thickness minus
the foil thickness. This procedure is not applicable when measuring non-magnetic metallic coatings on non-
conductive base materials.
5.9 Probe tilt
Unless otherwise instructed by the manufacturer, the probe shall be applied perpendicularly to the
coating surface as tilting the probe away from the surface normal can cause measurement errors.
The risk of inadvertent tilt can be minimized by the probe design or by the use of a probe-holding jig.
NOTE Most commercially available instruments are equipped with spring loaded probes, which ensure a
perpendicular placement on the sample surface.
5.10 Temperature effects
As temperature changes affect the characteristics of the probe, it should be used under approximately
the same temperature conditions as when the instrument was calibrated.
NOTE 1 The influence of temperature variations can be reduced by a temperature compensation of the probe.
The manufacturer’s specification is taken into account.
NOTE 2 Temperature differences between the probe, electronics of the instrument, environment and sample
can cause large thickness errors. One example is the thickness measurement of hot coatings.
Most metals change their electrical conductivity with temperature. Because the measured coating
thickness is influenced by changes in the electrical conductivity of the base metal, large temperature
changes should be avoided (see 5.2).
5.11 Intermediate coatings
The presence of an intermediate coating can affect the measurement of the coating thickness if the
electrical characteristics of that intermediate coating differ from those of the coating or base metal. If
a difference does exist, then the measurements will, in addition, be affected by an intermediate coating
thickness of less than t . If the thickness is greater than t , then the intermediate coating, if non-
min min
magnetic, can be treated as the base metal (see 5.3).
5.12 External electromagnetic fields
The measurement results can be influenced by strong electromagnetic interfering fields. In cases
showing unexpected results or a strong variation of results, which cannot be explained by other factors,
this influence should be taken into account. In this situation, a comparison measurement should be
carried out at a location without interfering fields.
6 Calibration and adjustment of the instrument
6.1 General
Prior to use, every instrument shall be calibrated or adjusted according to the instructions of the
manufacturer by means of suitable thickness reference standards and base metal. The material,
geometry, and surface properties of the base metal used for calibration or adjustment should be similar
to those for the test specimens in order to avoid deviations caused by the factors described in Clause 5.
Otherwise, these influences shall be considered in the estimation of the measurement uncertainty.
During calibration or adjustment, the instruments, standards and base metal should have the same
temperature as the test specimens to minimize temperature induced differences.
In order to avoid the influence of instrument drift, periodic control measurements with reference
standards or control samples are recommended. If required, the instrument has to be re-adjusted.
NOTE Most instruments automatically adjust themselves during a function called “calibration”, carried out
by the operator, whereas the result of the calibration is often not obvious.
6.2 Thickness reference standards
Thickness reference standards for calibration and adjustment are either coated base metals or foils,
which are placed onto uncoated base metals.
Foils and coatings shall be non-conductive and non-magnetizable. Thickness values of the reference
standards and their associated uncertainties shall be known and unambiguously documented. The
surface area for which these values are valid shall be marked. The thickness values should be traceable
to certified reference standards.
The uncertainties shall be documented with their confidence level, e.g. U (95 %), i.e. the probability, that
the “true” value is within the reported uncertainty interval around the documented thickness value, is
minimum 95 %.
Prior to use, foils and coatings are to be checked visually for damage or mechanical wear as this would
cause an incorrect adjustment and thus systematic deviation of all measurement values.
In most cases, the foil material is plastic. In contrast to the magnetic method (see ISO 2178), conductive
materials, e.g. copper alloys, cannot be used because in such foils, eddy currents can be induced. They
would affect the measurement and cause thickness errors.
NOTE When measuring non-magnetic metallic coatings on non-conductive base materials, the situation is
“inverted”.
6 © ISO 2017 – All rights reserved
The use of foils as reference standards, compared to selected coated base metals, benefits from the
possibility of placing the foils directly on each base metal. The geometry influence and other factors are
already considered within the adjustment.
However, by placing the probe on foils, elastic or plastic deformation may occur, which can affect the
measurement result. Moreover, any gap between the pole of the probe, foil and base metal has to be
avoided. Especially for concave specimens, or if the foil is wrinkled or bent, the usually low pressure of
the spring loaded guiding sleeve of the probe may not be sufficient to ensure there is no gap.
Possible elastic or even plastic deformation of a reference foil depends on the applied force of the
probe and the probe tip diameter (see 5.9). Consequently, the calibration of such reference foils should
be carried out with comparable values of the applied force and tip diameter to avoid indentation
differences during the probe calibration. In this way, respective indentation errors are already taken
into account in the foil thickness value, i.e. this value can be smaller than the unaffected geometric
thickness. The values of both the applied force and the tip diameter used at the foil calibration should
be known from the reference foil manufacturer so that possible thickness errors can be estimated.
6.3 Methods of adjustment
Adjustment of the coating thickness gauges is executed by placing the probes on uncoated and/or one
or more coated pieces of base metal with known coating thickness. Depending on the instrument types,
instructions of the manufacturer and on the functional range of the instrument under use, adjustments
can be carried out on the following items:
a) a piece of uncoated base metal;
b) a piece of uncoated base metal and a piece of coated base metal with defined coating thickness;
c) a piece of uncoated base metal and several pieces of coated base metal with defined but different
coating thickness;
d) several pieces of coated base metal with defined but different coating thickness.
According to 6.2, the term “coated base metal” includes foils placed onto uncoated base metal.
The stated adjustment methods may lead to different accuracies of the measuring results. Thus,
a method that best fits the given application and leads to the desired accuracy should be used. The
measuring uncertainty that can be achieved by the different adjustment methods depends on the
evaluation algorithm of the gauges as well as on the material, geometry and surface condition of the
standards and of the base metals to be measured. If the desired accuracy is not achieved by one method,
a different adjustment method may lead to better results. In general, the measuring uncertainty can be
reduced by increasing the number of adjustment points and the better and closer the adjustment points
cover the expected thickness interval of the coating to be measured.
NOTE 1 The process that is used to adapt the probe to the given base metal by placing the probe onto the
uncoated base metal, is often called “zeroing” or “zero point calibration”. However, even this procedure is an
“adjustment” or part of an adjustment process as defined by this document.
NOTE 2 Depending on how many pieces of coated and uncoated base metals are used to adjust the instrument,
the corresponding adjustment method is often called “single-point”, “two-point” or “multiple-point adjustment”.
The measurement uncertainty resulting from an adjustment of the instrument cannot be generalized
to all subsequent measurements. In each case, all specific and additional influencing factors need to be
considered in detail, see Clause 5 and Annex D.
NOTE 3 Some types of gauges permit resetting the instrument to an original adjustment of the manufacturer.
This adjustment is valid for the manufacturer’s uncoated or coated reference standards only. If these standards
or the same types of standards are used to check the instrument after a period of use, any deterioration of gauge
and probes, e.g. wear of the probe by abrasion of the contact pole, can be recognized by observing deviations of
the measuring results.
7 Measurement procedure and evaluation
7.1 General
Every instrument shall be operated according to the manufacturer’s instructions especially considering
the factors affecting measurement accuracy discussed in Clause 5.
Before using the instrument and after changes affecting the measurement accuracy (see Clause 5), the
adjustment of the instrument shall be checked.
To ensure that the instrument measures correctly, it shall be calibrated with valid standards at the
place of inspection each time:
a) the instrument is put into operation,
b) material and geometry of the test specimens are changed, or
c) other conditions of the inspection have changed (e.g. temperature) whose effects are not known.
As not all changes of measurement conditions and their influences on the measurement accuracy can
be immediately recognized (e.g. drift, wear of the probe), the instrument should be calibrated at regular
time intervals while in use.
7.2 Number of measurements and evaluation
The coating thickness should be determined as the arithmetic mean of several single values, which
are measured in a defined area of the coating surface. In addition to the mean, the standard deviation
should be reported (see Annex B). The random part of the measurement uncertainty can be reduced by
increasing the number of measurements. If not otherwise specified or agreed upon, it is recommended
to measure at least five single values (depending on the application).
NOTE 1 From the standard deviation, a variation coefficient V can be calculated. V corresponds to the relative
standard deviation (e.g. in percent) and enables a direct comparison of the standard deviation for different
thicknesses.
NOTE 2 The total scatter of the measurement is composed of the scatter of the instrument itself and the
scatter caused by the test specimen. The standard deviation of the operator and probe in the measured thickness
range is determined by repeated measurements at the same location, if necessary with the help of an auxiliary
device for placing the probe.
When measuring on rough coating surfaces or on test specimens with known large thickness gradients
(e.g. due to their size and/or their shape), the reason for deviations between the single measurements
should be determined by a series of measurements.
8 Uncertainty of the results
8.1 General remarks
A complete evaluation of the uncertainty of the measured thickness shall be carried out in accordance
with ISO/IEC Guide 98-3. Details of the background of the expression of the uncertainty are summarized
in Annex B and a typical example of this calculation is described in Annex F.
Uncertainty of the thickness measuring result is a combination of uncertainties from a number of
different sources. Important sources that should be considered include the following:
a) uncertainty of the calibration of the instrument;
b) stochastic influences affecting the measurement;
c) uncertainties caused by factors summarized in Clause 5;
8 © ISO 2017 – All rights reserved
d) further influences, drifts, digitalization effects and other effects.
All uncertainty components shall be estimated and summarized to the combined standard uncertainty
as described in ISO/IEC Guide 98-3, see Annex B.
A possible procedure for the estimation of the uncertainty is given in the following simplified approach
(see 8.2 to 8.5).
The single uncertainty components of the listed sources are dependent on the respective measurements,
the properties of the samples measured, the instrument, the environmental condition, etc. and can
show large differences for different applications. Therefore, the single uncertainty components shall
be estimated for each measurement in all detail. The quality of the uncertainty is determined by
the quality of the estimation of all uncertainty components. Missing components result in incorrect
uncertainty estimations and consequently in incorrect thickness results.
In particular, the factors listed in Clause 5 can result in large uncertainty values and should be
minimized by an adjustment if possible.
NOTE In addition to the need to express the uncertainty in the result, the analysis of possible uncertainty
components provides detailed information in order to improve the measurement.
8.2 Uncertainty of the calibration of the instrument
If no other information is given, the current uncertainty of an instrument can be estimated within a
limited thickness range by realization of n repeated measurements on a given reference standard with
known thickness, t , and uncertainty, U (k = 2). The measurement result is the arithmetic mean value,
r r
t , of the measured thickness values with the standard deviation, s(t ). The quality of the calibration
m
m
is determined by the ratio, E, of the resulting difference, tt− , and the combined uncertainty of the
mr
calibration measurement. This uncertainty (denominator of E, k = 2) is considered to be caused by the
stochastic error of the measurement with n repeats (compare to 8.3) and the given reference standard
uncertainty, U . In case of E ≤ 1, the calibration is valid and cannot be further improved by means of this
r
reference standard, i.e. the difference cannot be distinguished from the uncertainty. Therefore, the
standard uncertainty of the calibration, u (k = 1), is given by the combined uncertainty of the
cal
verification measurement but with respect to the 1 sigma level (k = 1).
However, in the case of E > 1, a significant deviation of the calibration within the uncertainty is detected
and an adjustment of the instrument should be carried out in order to improve the calibration accuracy.
See Formulae (2) and (3):
tt−
rm
E= (2)
2×u
cal
st
()
m 2
ut=−68,%27 ,,n 10× +× 5 U (3)
()
cal r
n
NOTE 1 In case the tolerance, T, of the reference standard is given instead of U , i.e. (t ± T), for example in a
r r
certificate of a certified reference material, the respective standard uncertainty (for 68,3 % confidence level) can
T T
be calculated as U = and the expanded uncertainty (for 95,4 % confidence level) as Uk =21=×,653
()
r r
3 3
. The deviation from the usual factor 2 for normal distribution is due to the fact that tolerances follow rectangular
distributions.
The calibration uncertainty u is only valid in a small thickness range around t . In the case of a larger
cal r
thickness range of interest, the uncertainty u should be estimated on both sides of the thickness
cal
range. The linear interpolation between both values gives the uncertainty of interest as a function of
the thickness.
Very often, the accuracy of the calibration is limited by the given uncertainty of the reference standard,
as the uncertainty of the calibration cannot be smaller than the uncertainty of the reference standard
used. In order to improve the calibration, a reference standard with a smaller uncertainty is necessary.
Usually, a normalization or zeroing on an uncoated base metal is recommended by the manufacturer
at the beginning of a measurement. The resulting uncertainty of this normalization is considered to be
already included in u .
cal
NOTE 2 t(68,27 %,n – 1): student factor (degrees of freedom f = n - 1 and level of confidence with P = 68,27 %).
Respective values are summarized in Annex E.
8.3 Stochastic errors
In general, repeated measurements are recommended in order to improve the accuracy of the arithmetic
mean value, t , of the thickness values measured (see 7.2), i.e. to reduce the uncertainty of the thickness
result. In the case of n repeated measurements, the standard uncertainty, u (k = 1), of the arithmetic
sto
mean, t , can be estimated by using Formula (4) (Type A):
st
()
ut=−68,%27 ,n 1 × (4)
()
sto
n
The standard uncertainty, u , is a measure of all errors arising from unpredictable or stochastic
sto
temporal and spatial variations of influence quantities.
NOTE 1 The standard uncertainty, u , can be reduced by increasing the number of repeated measurements.
sto
This can be important, e.g. in case of rough sample surfaces.
NOTE 2 Not all contributions to the uncertainty, u , are of random nature (Type A). This depends on the
sto
design of the experiment. For example, the measured thickness of a larger sample with a thickness gradient
results in a high uncertainty, u , because of the systematic thickness variation. In the case of a reduced
sto
measurement area, u is reduced and the arithmetic mean value, t , gives a better description of the local
sto
thickness.
Care should be taken to address the risk that Type B standard uncertainties (see 8.4), which might
contribute to Type A standard uncertainties, are not counted twice.
8.4 Uncertainties caused by factors summarized in Clause 5
The influence of the factors summarized in Clause 5 should be minimized by means of an adjustment
whenever this is possible. Very often, these influences can only be estimated and the resulting
uncertainty shall be considered as a component of the combined uncertainty of the measurement.
Simple experiments to estimate the uncertainty of some of these factors are described in Annex D.
Usually, the influence of these factors, and therefore the resulting uncertainties, are a function of
thickness. Consequently, in order to estimate the uncertainty for a given thickness or for, at least, a
small thickness range, the experiments shall be carried out with samples with the thickness of interest.
For example, the variation of the conductivity properties of the base metal is considered (conductivity
variation). As described in D.5, the expected variation should be estimated for the thickness of interest.
The resulting thickness variation with respect to the selected reference base metal should be
10 © ISO 2017 – All rights reserved
Δ ta=−bs tt or Δta=−bs tt . This gives the standard uncertainty
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 2360
Quatrième édition
2017-07
Revêtements non conducteurs sur
matériaux de base non magnétiques
conducteurs de l’électricité —
Mesurage de l’épaisseur de
revêtement — Méthode par courants
de Foucault sensible aux variations
d’amplitude
Non-conductive coatings on non-magnetic electrically conductive
base metals — Measurement of coating thickness — Amplitude-
sensitive eddy-current method
Numéro de référence
©
ISO 2017
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe de mesure . 2
5 Facteurs influant sur l’incertitude de mesure . 3
5.1 Influence fondamentale de l’épaisseur du revêtement . 3
5.2 Propriétés électriques du métal de base . 4
5.3 Géométrie: Épaisseur du métal de base . 4
5.4 Géométrie: Effets de bord . 4
5.5 Géométrie: Courbure de la surface . 4
5.6 Rugosité de surface . 5
5.7 Propreté: Effet de décollement . 5
5.8 Pression du palpeur . 5
5.9 Inclinaison du palpeur. 5
5.10 Effets de la température . 6
5.11 Revêtements intermédiaires . 6
5.12 Champs électromagnétiques externes . 6
6 Étalonnage et ajustage de l’instrument . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Étalons de référence d’épaisseur . 7
6.3 Méthodes d’ajustage . 7
7 Mode opératoire de mesurage et évaluation . 8
7.1 Généralités . 8
7.2 Nombre de mesurages et évaluation . 8
8 Incertitude des résultats . 9
8.1 Remarques générales . 9
8.2 Incertitude associée à l’étalonnage de l’instrument .10
8.3 Erreurs stochastiques .10
8.4 Incertitudes dues aux facteurs récapitulés à l’Article 5 .11
8.5 Incertitude composée, incertitude élargie et résultat final .12
9 Fidélité .12
9.1 Généralités .12
9.2 Répétabilité (r) .12
9.3 Limite de reproductibilité (R) .12
10 Rapport d’essai .13
Annexe A (informative) Production des courants de Foucault dans un conducteur métallique .14
Annexe B (informative) Principes de base de la détermination de l’incertitude de mesure
de la méthode de mesure utilisée correspondant à le Guide ISO/IEC 98-3 .19
Annexe C (informative) Exigences de performance de base des jauges d’épaisseur de
revêtement fondées sur la méthode par courants de Foucault sensible aux
variations d’amplitude décrite dans le présent document .21
Annexe D (informative) Exemples d’estimation expérimentale des facteurs influant sur
l’exactitude de mesure .23
Annexe E (informative) Tableau du facteur de Student .28
Annexe F (informative) Exemple d’estimation de l’incertitude (voir Article 8) .29
Annexe G (informative) Détails relatifs à la fidélité .31
Bibliographie .35
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ avant -propos .html
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 2360:2003) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
NORME INTERNATIONALE ISO 2360:2017(F)
Revêtements non conducteurs sur matériaux de base non
magnétiques conducteurs de l’électricité — Mesurage de
l’épaisseur de revêtement — Méthode par courants de
Foucault sensible aux variations d’amplitude
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode de mesure non destructive de l’épaisseur des revêtements
non conducteurs sur des métaux de base non magnétiques, conducteurs de l’électricité, au moyen
d’instruments utilisant les courants de Foucault et sensibles aux variations d’amplitude.
Dans le présent document, le terme «revêtement» est utilisé pour désigner des produits tels que,
par exemple, les peintures et vernis, les revêtements électrolytiques, les revêtements en émaux, les
revêtements plastiques, les placages et les revêtements en poudre. Cette méthode est applicable
notamment au mesurage de l’épaisseur de la plupart des revêtements d’oxydes produits par anodisation,
mais elle ne s’applique pas à toutes les couches de conversion, certaines d’entre elles étant trop minces
pour être mesurées par cette méthode (voir Article 6).
Cette méthode peut également être utilisée pour mesurer des revêtements métalliques non magnétiques
sur des métaux de base non conducteurs. Toutefois la méthode par courants de Foucault sensible aux
variations de phase spécifiée dans l’ISO 21968 est adaptée en particulier à cette application et peut
fournir des résultats de mesure d’épaisseur avec une plus grande exactitude (voir Annexe A).
Cette méthode ne peut pas être appliquée pour mesurer des revêtements métalliques non magnétiques
sur des métaux de base conducteurs. La méthode par courants de Foucault sensible aux variations de
phase spécifiée dans l’ISO 21968 est particulièrement utile pour cette application. Cependant, dans le
cas particulier des revêtements très minces avec une très faible conductivité, la méthode par courants
de Foucault sensible aux variations d’amplitude peut être également utilisée pour cette application (voir
Annexe A).
Bien que la méthode puisse être utilisée pour les mesurages de l’épaisseur des revêtements sur des
métaux de base magnétiques, son utilisation pour cette application n’est pas recommandée. Dans ce
cas, la méthode magnétique spécifiée dans l’ISO 2178 peut être utilisée. Uniquement dans le cas de
revêtements très épais (épaisseur supérieure à environ 1 mm), la méthode par courants de Foucault
sensible aux variations d’amplitude peut être également utilisée pour cette application (voir Annexe A).
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2064, Revêtements métalliques et autres revêtements inorganiques — Définitions et principes
concernant le mesurage de l’épaisseur
ISO 4618, Peintures et vernis — Termes et définitions
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM: 1995)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 2064 et l’ISO 4618,
ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
3.1
ajustage d’un système de mesure
ensemble d’opérations réalisées sur un système de mesure pour qu’il fournisse des indications
prescrites correspondant à des valeurs données des grandeurs à mesurer
Note 1 à l’article: Divers types d’ajustage d’un système de mesure sont le réglage de zéro, le réglage de décalage,
le réglage d’étendue (appelé aussi réglage de gain).
Note 2 à l’article: Il convient de ne pas confondre l’ajustage d’un système de mesure avec son étalonnage, qui est
un préalable à l’ajustage.
Note 3 à l’article: Après un ajustage d’un système de mesure, le système demande généralement à être réétalonné.
Note 4 à l’article: Dans le langage courant, le terme «étalonnage» est souvent utilisé, à tort, à la place du terme
«ajustage». De la même manière, les termes «vérification» et «contrôle» sont souvent utilisés à la place du terme
correct «étalonnage».
[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 3.11 (également connue en tant que «VIM»)]
3.2
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les
valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications
correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information
pour établir une relation permettant d’obtenir un résultat de mesure à partir d’une indication
Note 1 à l’article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d’un énoncé, d’une fonction d’étalonnage, d’un
diagramme d’étalonnage, d’une courbe d’étalonnage ou d’une table d’étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l’indication avec une incertitude de mesure associée.
Note 2 à l’article: Il convient de ne pas confondre l’étalonnage avec l’ajustage d’un système de mesure, souvent
appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l’étalonnage.
Note 3 à l’article: La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l’étalonnage.
[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 2.39 (également connue en tant que «VIM»)]
4 Principe de mesure
Les instruments à courants de Foucault fonctionnent sur le principe qu’un champ électromagnétique à
haute fréquence, engendré par le système de palpeur de l’instrument, produit des courants de Foucault
dans le métal de base au-dessous du revêtement sur lequel est placé le palpeur (voir Figure 1). Ces
courants induits provoquent une variation du champ magnétique autour de la bobine du palpeur et
entraînent par conséquent une variation d’amplitude dans l’impédance de la bobine du palpeur. La
densité des courants de Foucault induits est une fonction de la distance entre la bobine génératrice et
la surface du métal de base. Par conséquent, cette variation d’impédance peut être utilisée comme une
mesure de l’épaisseur du revêtement sur le conducteur au moyen d’un étalonnage à l’aide d’étalons de
référence (voir également l’Annexe A).
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Afin de mesurer une variation d’amplitude dans l’impédance de la bobine, la bobine d’essai fait
habituellement partie d’un circuit d’oscillation avec une fréquence de résonance déterminée par
l’inductance et la résistance de la bobine. Une variation d’amplitude dans l’impédance de la bobine
entraîne un décalage de la fréquence de résonance. Par conséquent, la fréquence de résonance
mesurée est une mesure de l’épaisseur de revêtement. Les valeurs sont soit prétraitées par des moyens
numériques, soit directement affichées sur une jauge convenablement graduée.
Le palpeur et le système de mesure et d’affichage peuvent être intégrés dans un seul et même
instrument.
NOTE 1 L’Annexe C décrit les exigences de performance de base de l’équipement.
NOTE 2 Les facteurs influant sur l’exactitude de mesurage sont discutés dans l’Article 5.
Légende
1 noyau en ferrite du palpeur 5 courants de Foucault induits
2 champ électromagnétique à haute fréquence I courant d’excitation
~
3 revêtement non conducteur t épaisseur du revêtement
4 métal de base U = f(t) signal de mesure
Figure 1 — Méthode par courants de Foucault sensible aux variations d’amplitude
5 Facteurs influant sur l’incertitude de mesure
5.1 Influence fondamentale de l’épaisseur du revêtement
La sensibilité d’un palpeur, c’est-à-dire l’effet de mesure, diminue lorsque l’épaisseur augmente dans
les limites de l’étendue de mesure du palpeur. Dans la partie inférieure de l’étendue de mesure, cette
incertitude de mesure est constante (en valeur absolue) et indépendante de l’épaisseur du revêtement.
La valeur absolue de cette incertitude dépend des propriétés du système de palpeur et des matériaux
échantillons, par exemple l’homogénéité de la conductivité du métal de base, la rugosité du métal
de base et la rugosité de surface de l’échantillon. Dans la partie supérieure de l’étendue de mesure,
l’incertitude devient approximativement une fraction constante de l’épaisseur du revêtement.
5.2 Propriétés électriques du métal de base
La conductivité du métal de base détermine la densité des courants de Foucault induits pour un
système de palpeur et une fréquence donnés. Par conséquent, la conductivité du métal de base est
à l’origine de l’effet de mesure pour cette méthode. La relation entre l’épaisseur du revêtement et la
valeur mesurée dépend dans une large mesure de la conductivité du métal de base. Par conséquent, les
procédures d’étalonnage et les mesurages doivent être réalisés sur le même matériau. Des matériaux
différents ayant des conductivités différentes, de même que des fluctuations locales de la conductivité
ou des variations entre différents échantillons, peuvent provoquer un nombre plus ou moins important
d’erreurs de lecture de l’épaisseur.
NOTE Il existe des instruments et des palpeurs capables de compenser automatiquement l’influence de la
conductivité du métal de base, évitant ainsi l’erreur sur l’épaisseur résultante.
5.3 Géométrie: Épaisseur du métal de base
La production de courants de Foucault par le champ magnétique de la bobine dans la profondeur du
métal de base est entravée si l’épaisseur du métal de base est trop faible. Cette influence ne peut être
négligée qu’au-delà d’une certaine épaisseur minimale critique du métal de base.
Par conséquent, il convient que l’épaisseur du métal de base soit toujours supérieure à cette épaisseur
minimale critique du métal de base. Un ajustage de l’instrument peut compenser les erreurs provoquées
par un métal de base mince. Néanmoins, toute variation de l’épaisseur du métal de base peut provoquer
un accroissement de l’incertitude et des erreurs.
L’épaisseur minimale critique du métal de base dépend du système de palpeur (fréquence, géométrie) et
de la conductivité du métal de base. Sauf spécification contraire du fabricant, il convient de déterminer
sa valeur expérimentalement.
NOTE Une expérience simple permettant d’estimer l’épaisseur minimale critique du métal de base est
décrite en D.3.
Toutefois, en l’absence de toute autre information, l’épaisseur minimale requise du métal de base, t ,
min
peut être calculée à partir de la Formule (1).
t =⋅3 δ (1)
min 0
où, δ est la profondeur de pénétration normale dans le métal de base (voir A.1).
5.4 Géométrie: Effets de bord
L’induction des courants de Foucault est entravée par les limites géométriques du métal de base (par
exemple bords, trous percés et autres). De ce fait, les mesurages effectués trop près d’un bord ou d’un
angle ne seront valables que si l’instrument a été spécialement ajusté pour ces mesurages. La distance à
respecter pour éviter un impact de l’effet de bord dépend du système de palpeur (distribution du champ).
NOTE 1 Une expérience simple permettant d’estimer l’effet de bord est décrite en D.2.
NOTE 2 Comparée à la méthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase de l’ISO 21968,
la méthode employant des instruments à courants de Foucault sensibles aux variations d’amplitude peut être
affectée de façon plus prononcée par les effets de bord.
5.5 Géométrie: Courbure de la surface
La propagation du champ magnétique, et par conséquent l’induction de courants de Foucault, sont
affectées par la courbure de la surface du métal de base. Cette influence est d’autant plus prononcée
que le rayon de courbure et l’épaisseur du revêtement sont faibles. Pour réduire au minimum cette
influence, il convient d’effectuer l’ajustage sur un métal de base ayant la même géométrie.
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
L’influence de la courbure de la surface varie considérablement selon la géométrie du palpeur et peut
être atténuée en réduisant la surface sensible du palpeur. Les palpeurs ayant de très petites surfaces
sensibles sont souvent appelés micropalpeurs.
NOTE 1 Il existe des instruments et des palpeurs capables de compenser automatiquement l’influence de la
courbure de la surface du métal de base, évitant ainsi l’erreur sur l’épaisseur résultante.
NOTE 2 Une expérience simple permettant d’estimer l’effet de la courbure de la surface est décrite en D.4.
5.6 Rugosité de surface
Les mesurages sont affectés par la topographie de surface du métal de base et du revêtement. Les
surfaces rugueuses peuvent conduire à des erreurs aussi bien systématiques qu’aléatoires. Les erreurs
aléatoires peuvent être réduites en effectuant plusieurs mesurages, tous en des endroits différents,
puis en calculant la valeur moyenne de cette série de mesurages.
Pour réduire l’influence de la rugosité, il convient d’effectuer un étalonnage avec un métal de base non
revêtu ayant une rugosité équivalente à celle de l’échantillon de métal de base revêtu.
Si nécessaire, il convient que le fournisseur et le client définissent conjointement l’épaisseur moyenne
de revêtement utilisée.
NOTE Comparée à la méthode par courants de Foucault sensible aux variations de phase de l’ISO 21968, la
méthode de mesure employant des instruments à courants de Foucault sensibles aux variations d’amplitude peut
être affectée de façon plus prononcée par la rugosité du métal de base.
5.7 Propreté: Effet de décollement
Si le palpeur n’est pas placé directement sur le revêtement, l’interstice entre le palpeur et le revêtement
(décollement) affectera le mesurage comme s’il y avait un revêtement supplémentaire. Le décollement
peut être provoqué non intentionnellement par la présence de petites particules entre le palpeur et le
revêtement. La propreté de la pointe du palpeur doit être vérifiée fréquemment.
5.8 Pression du palpeur
La pression qu’exerce le palpeur sur l’éprouvette peut affecter la lecture de l’instrument et doit toujours
rester constante pendant l’ajustage et les mesurages.
L’influence de la pression du palpeur est plus prononcée dans le cas de revêtements mous car la pointe
du palpeur peut s’enfoncer dans le revêtement. Par conséquent, il convient que la pression du palpeur
soit aussi faible que possible. La plupart des instruments disponibles dans le commerce sont équipés de
palpeurs à ressort qui assurent une pression constante lors de la mise en place. Lorsque le palpeur n’est
pas muni d’un ressort, il convient d’utiliser un dispositif auxiliaire approprié.
NOTE 1 La pression de contact et la profondeur d’enfoncement de la pointe du palpeur peuvent être réduites
en diminuant la force appliquée ou en utilisant une pointe de palpeur de grand diamètre.
NOTE 2 L’enfoncement de la pointe du palpeur dans des revêtements mous peut être réduit en plaçant une
feuille de protection d’une épaisseur connue sur la surface revêtue. Dans ce cas, l’épaisseur du revêtement est
l’épaisseur mesurée moins l’épaisseur de la feuille. Ce mode opératoire n’est pas applicable au mesurage de
revêtements métalliques non magnétiques sur des matériaux de base non conducteurs.
5.9 Inclinaison du palpeur
Sauf indication contraire de la part du fabricant, le palpeur doit être placé perpendiculairement à la
surface du revêtement car toute inclinaison de celui-ci par rapport à la perpendiculaire peut entraîner
des erreurs de mesurage.
Le risque d’inclinaison involontaire du palpeur peut être minimisé à la conception ou en utilisant un
support de palpeur approprié.
NOTE La plupart des instruments disponibles dans le commerce sont équipés de palpeurs à ressort assurant
un positionnement perpendiculaire à la surface de l’échantillon.
5.10 Effets de la température
Du fait que les changements de température modifient les caractéristiques du palpeur, il convient
d’utiliser le palpeur dans des conditions de température sensiblement identiques à celles de l’étalonnage
de l’instrument.
NOTE 1 L’influence des variations de température peut être réduite par une compensation de température du
palpeur. Les spécifications du fabricant sont prises en compte.
NOTE 2 Des écarts de température entre le palpeur, l’électronique de l’instrument, l’environnement et
l’échantillon peuvent provoquer des erreurs importantes de mesurage de l’épaisseur. Le mesurage de l’épaisseur
de revêtements chauds est un exemple.
La conductivité électrique de la plupart des métaux varie en fonction de la température. Étant donné
que l’épaisseur du revêtement mesurée est affectée par les variations de la conductivité électrique du
métal de base, il convient d’éviter les variations importantes de température (voir 5.2).
5.11 Revêtements intermédiaires
La présence d’un revêtement intermédiaire peut affecter le mesurage de l’épaisseur du revêtement
si les caractéristiques électriques de ce revêtement intermédiaire diffèrent de celles du revêtement
ou du métal de base. S’il existe une différence, les mesurages seront, en outre, affectés si l’épaisseur
du revêtement intermédiaire est inférieure à t . Si l’épaisseur est supérieure à t , le revêtement
min min
intermédiaire, s’il est non magnétique, peut être traité comme le métal de base (voir 5.3).
5.12 Champs électromagnétiques externes
Les résultats de mesure peuvent être influencés par de puissants champs électromagnétiques parasites.
En cas de résultats inattendus ou d’une forte variation des résultats ne pouvant pas être expliquée
par d’autres facteurs, il convient de tenir compte de cette influence. Dans cette situation, il convient
d’effectuer un mesurage comparatif à un emplacement exempt de champs parasites.
6 Étalonnage et ajustage de l’instrument
6.1 Généralités
Avant utilisation, chaque instrument doit être étalonné ou ajusté conformément aux instructions du
fabricant au moyen d’étalons de référence d’épaisseur appropriée et d’un métal de base. Il convient que le
matériau, la géométrie et les propriétés de surface du métal de base utilisé pour l’étalonnage ou l’ajustage
soient similaires à ceux des éprouvettes afin d’éviter les écarts dus aux facteurs décrits à l’Article 5.
Sinon, ces influences doivent être prises en compte dans l’estimation de l’incertitude de mesure.
Pendant l’étalonnage ou l’ajustage des instruments, il convient que les étalons et le métal de base
aient la même température que les éprouvettes afin de réduire au minimum les écarts induits par la
température.
Pour éviter l’influence d’une dérive de l’instrument, il est recommandé d’effectuer des mesurages de
contrôle périodiques avec des étalons de référence ou des échantillons de contrôle. L’instrument doit, si
nécessaire, être réajusté.
NOTE La plupart des instruments s’ajustent automatiquement grâce à une fonction appelée «étalonnage»
activée par l’opérateur; en revanche, le résultat de l’étalonnage n’est souvent pas évident.
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6.2 Étalons de référence d’épaisseur
Les étalons de référence d’épaisseur pour l’étalonnage et l’ajustage sont soit des métaux de base revêtus,
soit des feuilles placées sur des métaux de base non revêtus.
Les feuilles et les revêtements doivent être non conducteurs et non magnétiques. Les valeurs d’épaisseur
des étalons de référence et les incertitudes associées doivent être connues et documentées sans
ambiguïté. L’aire pour laquelle ces valeurs sont valables doit être indiquée. Il convient que les valeurs
d’épaisseur puissent être reliées à des étalons de référence certifiés.
Les incertitudes doivent être documentées avec leur niveau de confiance, par exemple U (95 %) qui
signifie qu’il y a une probabilité de 95 % au minimum pour que la valeur «vraie» se situe dans l’intervalle
d’incertitude consigné autour de la valeur d’épaisseur documentée.
Avant utilisation, les feuilles et les revêtements doivent être contrôlés visuellement afin de détecter
tout dommage ou usure mécanique susceptible de fausser l’ajustage et provoquer ainsi un écart
systématique de toutes les valeurs mesurées.
Dans la plupart des cas, les feuilles sont en matière plastique. Contrairement à la méthode magnétique
(voir l’ISO 2178), les matériaux conducteurs, par exemple les alliages de cuivre, ne peuvent pas être
utilisés dans de telles feuilles car ils peuvent induire des courants de Foucault. Ils affecteraient le
mesurage et provoqueraient des erreurs d’épaisseur.
NOTE La situation est «inversée» lors du mesurage de revêtements métalliques non magnétiques sur des
matériaux de base non conducteurs.
L’avantage d’utiliser comme étalons de référence des feuilles plutôt que des métaux de base revêtus
choisis résulte de la possibilité de placer les feuilles directement sur chaque métal de base. L’influence
de la géométrie et d’autres facteurs d’influence sont déjà pris en compte dans l’ajustage.
Néanmoins, lorsque le palpeur est appliqué sur les feuilles, une déformation élastique ou plastique peut
se produire et affecter le résultat de mesure. Par ailleurs, tout interstice entre le pôle du palpeur, la
feuille et le métal de base doit être évité. La pression généralement faible exercée par le manchon de
guidage à ressort du palpeur peut être insuffisante pour garantir l’absence d’interstice, notamment
pour des éprouvettes concaves ou lorsque la feuille est froissée ou pliée.
La possible déformation élastique, voire plastique, de la feuille de référence dépend de la force appliquée
par le palpeur et du diamètre de la pointe du palpeur (voir 5.9). Par conséquent, il convient d’étalonner
ces feuilles de référence en utilisant des valeurs comparables de force appliquée et de diamètre de
pointe afin d’éviter des écarts d’enfoncement pendant l’étalonnage du palpeur. De cette manière, les
erreurs d’enfoncement respectives sont déjà prises en compte dans la valeur d’épaisseur de la feuille,
c’est-à-dire que cette valeur peut être inférieure à l’épaisseur géométrique non affectée. Il convient
que les valeurs de force appliquée et de diamètre de pointe utilisées lors de l’étalonnage de la feuille
soient communiquées par le fabricant de la feuille de référence de sorte que les éventuelles erreurs sur
l’épaisseur puissent être estimées.
6.3 Méthodes d’ajustage
L’ajustage des jauges d’épaisseur de revêtement est effectué en plaçant les palpeurs sur une pièce de
métal de base non revêtu et/ou une ou plusieurs pièces de métal de base revêtu ayant une épaisseur de
revêtement connue. Selon le type d’instrument, les instructions du fabricant et l’étendue de mesure de
l’instrument utilisé, des ajustages peuvent être effectués sur les éléments suivants:
a) une pièce de métal de base non revêtu;
b) une pièce de métal de base non revêtu et une pièce de métal de base revêtu avec une épaisseur de
revêtement définie;
c) une pièce de métal de base non revêtu et plusieurs pièces de métal de base revêtu avec des
épaisseurs de revêtement définies, mais différentes;
d) plusieurs pièces de métal de base revêtu avec des épaisseurs de revêtement définies, mais
différentes.
Selon 6.2, le terme «métal de base revêtu» inclut les feuilles placées sur un métal de base non revêtu.
Les méthodes d’ajustage indiquées peuvent conduire à différents niveaux d’exactitude des résultats de
mesure. Il convient donc d’utiliser la méthode qui s’adapte le mieux à l’application considérée et permet
d’obtenir l’exactitude souhaitée. L’incertitude de mesure qui peut être atteinte par les différentes
méthodes d’ajustage dépend de l’algorithme d’évaluation des jauges ainsi que du matériau, de la
géométrie et de l’état de surface des étalons et des métaux de base à mesurer. Si l’exactitude souhaitée
n’est pas atteinte par une méthode, une autre méthode d’ajustage peut conduire à de meilleurs
résultats. En général, il est possible de réduire l’incertitude de mesure en augmentant le nombre de
points d’ajustage et en faisant en sorte que ces points couvrent mieux et plus étroitement l’intervalle
d’épaisseur attendu du revêtement à mesurer.
NOTE 1 Le processus utilisé pour adapter le palpeur à un métal de base donné en plaçant le palpeur sur le métal
de base non revêtu est souvent appelé «mise à zéro» ou «étalonnage du point zéro». Toutefois, cette procédure est
encore un «ajustage» ou une partie d’un processus d’ajustage tel que défini dans le présent document.
NOTE 2 Selon le nombre de pièces de métal de base revêtu et non revêtu utilisé pour ajuster l’instrument, la
méthode d’ajustage correspondante est souvent appelée «ajustage en un point», «ajustage en deux points» ou
«ajustage multipoints».
L’incertitude de mesure résultant d’un ajustage de l’instrument ne peut pas être généralisée à l’ensemble
des mesurages ultérieurs. Dans chaque cas, tous les facteurs d’influence spécifiques et supplémentaires
doivent être pris en considération de façon détaillée (voir Article 5 et Annexe D).
NOTE 3 Certains types de jauges permettent de rétablir l’ajustage initial du fabricant de l’instrument. Cet
ajustage est valable uniquement pour les étalons de référence non revêtus ou revêtus du fabricant. Lorsque ces
étalons ou les mêmes types d’étalons sont utilisés pour vérifier l’instrument après une période d’utilisation, toute
détérioration de la jauge et des palpeurs, par exemple une usure du palpeur par abrasion du pôle de contact, peut
être détectée par l’observation d’écarts dans les résultats de mesure.
7 Mode opératoire de mesurage et évaluation
7.1 Généralités
Chaque instrument doit être utilisé conformément aux instructions du fabricant, en tenant compte
notamment des facteurs influant sur l’exactitude de mesure mentionnés à l’Article 5.
Avant d’utiliser l’instrument et après toute modification influant sur l’exactitude de mesure (voir
Article 5), l’ajustage de l’instrument doit être vérifié.
Pour s’assurer que l’instrument mesure correctement, il doit être étalonné à l’aide d’étalons valides sur
le lieu de contrôle chaque fois que:
a) l’instrument est mis en service;
b) le matériau et la géométrie des éprouvettes sont modifiés; ou
c) d’autres conditions de contrôle dont les effets ne sont pas connus sont modifiées (par exemple
température).
Étant donné que les modifications des conditions de mesurage et leurs influences sur l’exactitude de
mesure ne peuvent pas toutes être constatées immédiatement (par exemple dérive, usure du palpeur),
il convient d’étalonner l’instrument à intervalles réguliers pendant l’utilisation.
7.2 Nombre de mesurages et évaluation
Il convient de déterminer l’épaisseur du revêtement comme la moyenne arithmétique de plusieurs
valeurs individuelles mesurées dans une aire définie de la surface du revêtement. Outre la moyenne,
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il convient de consigner l’écart-type dans le rapport (voir Annexe B). La composante aléatoire de
l’incertitude de mesure peut être réduite en augmentant le nombre de mesurages. Sauf spécification ou
accord contraire, il est recommandé de mesurer au moins cinq valeurs individuelles (selon l’application).
NOTE 1 Il est possible de calculer le coefficient de variation V à partir de l’écart-type. V correspond à l’écart-
type relatif (par exemple en pourcentage) et permet de comparer directement l’écart-type pour les différentes
épaisseurs.
NOTE 2 La dispersion totale du mesurage est composée de la dispersion de l’instrument lui-même et de la
dispersion due à l’éprouvette. L’écart-type dû à l’opérateur et au palpeur dans la gamme d’épaisseurs mesurées
est déterminé par des mesurages répétés au même emplacement, en utilisant si nécessaire un dispositif auxiliaire
pour positionner le palpeur.
Lorsque le mesurage est effectué sur des surfaces de revêtement rugueuses ou sur des éprouvettes
présentant de forts gradients d’épaisseur connus (par exemple en raison de leurs dimensions et/ou de
leur forme), il convient que la cause des écarts entre les mesures individuelles soit déterminée par une
série de mesurages.
8 Incertitude des résultats
8.1 Remarques générales
Une évaluation complète de l’incertitude de l’épaisseur mesurée doit être effectuée conformément à le
Guide ISO/IEC 98-3. Les principes de base de l’expression de l’incertitude sont résumés dans l’Annexe B
et un exemple type de ce calcul est décrit dans l’Annexe F.
L’incertitude du résultat de mesure de l’épaisseur est une combinaison d’incertitudes résultant
d’un grand nombre de sources différentes. Les sources importantes qu’il convient de prendre en
considération comprennent ce qui suit:
a) incertitude associée à l’étalonnage de l’instrument;
b) influences stochastiques affectant le mesurage;
c) incertitudes dues aux facteurs récapitulés à l’Article 5;
d) autres influences, dérives, effets de la numérisation et autres effets.
Toutes les composantes d’incertitude doivent être estimées et additionnées pour obtenir l’incertitude-
type composée comme décrit dans le Guide ISO/IEC 98-3; voir l’Annexe B.
Une procédure pouvant être utilisée pour l’estimation de l’incertitude est décrite dans la méthode
simplifiée suivante (voir 8.2 à 8.5).
Les composantes d’incertitude individuelles des sources énumérées dépendent des mesurages
concernés, des propriétés des échantillons mesurés, de l’instrument, des conditions ambiantes, etc.
et peuvent présenter de grandes différences pour des applications différentes. Par conséquent, les
composantes d’incertitude individuelles doivent être estimées de façon détaillée pour chaque mesurage.
La qualité de l’incertitude est déterminée par la qualité de l’estimation de l’ensemble des composantes
d’incertitude. L’omission de composantes se traduit par des estimations incorrectes de l’incertitude et
donc des résultats d’épaisseur incorrects.
Les facteurs énumérés à l’Article 5 peuvent notamment aboutir à des valeurs d’incertitude élevées et il
convient si possible de réduire leur influence par un ajustage.
NOTE Outre la nécessité d’exprimer l’incertitude dans le résultat, l’analyse des composantes d’incertitude
possibles fournit des informations détaillées permettant d’améliorer le mesurage.
8.2 Incertitude associée à l’étalonnage de l’instrument
En l’absence de toute autre information, l’incertitude actuelle d’un instrument peut être estimée dans
une gamme d’épaisseurs limitée en réalisant n mesurages répétés sur un étalon de référence donné
ayant une épaisseur t et une incertitude U (k = 2) connues. Le résultat de mesure est la valeur moyenne
r r
arithmétique t des valeurs d’épaisseur mesurées avec l’écart-type s(t ). La qualité de l’étalonnage est
m
m
déterminée par le rapport E entre la différence obtenue tt− et l’incertitude composée du mesurage
mr
d’étalonnage. Cette incertitude (dénominateur de E, k = 2) est considérée comme étant due à l’erreur
stochastique du mesurage avec n répétitions (comparer avec 8.3) et l’incertitude-type de référence
donnée U . Lorsque E ≤ 1, l’étalonnage est valable et ne peut pas être amélioré au moyen de cet étalon de
r
référence, c’est-à-dire qu’il n’est pas possible de faire la distinction entre la différence et l’incertitude.
Par conséquent, l’incertitude-type de l’étalonnage u (k = 1) est donnée par l’incertitude co
...
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