Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5877:1995 (ISO 2361:1982)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5877:1995 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 2361:1982. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp sử dụng các thiết bị từ tính để đo chiều dày của lớp mạ điện niken trên cả chất nền từ tính (như sắt, thép) và chất nền không từ tính (như đồng, đồng thau, nhôm, chất dẻo). Đây là phương pháp đo không phá hủy mẫu, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng bề mặt và độ bền của lớp mạ trong các ngành công nghiệp chế tạo, cơ khí chính xác và xi mạ.

- Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn (Điều 1)

• Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo chiều dày lớp mạ điện niken bằng thiết bị từ tính. Phương pháp này được áp dụng cụ thể cho hai trường hợp: lớp mạ niken trên chất nền từ tính và lớp mạ niken trên chất nền không từ tính.
• Đối với lớp mạ niken trên chất nền từ tính, phép đo dựa trên sự khác biệt về tính chất từ giữa lớp mạ niken (có tính từ tính yếu hơn) và chất nền sắt từ (như thép hoặc sắt).
• Đối với lớp mạ niken trên chất nền không từ tính, phép đo dựa trên lực hút từ giữa đầu đo của thiết bị với bản thân lớp mạ niken (do niken là kim loại có tính từ).
• Tiêu chuẩn lưu ý rằng tính chất từ của lớp mạ niken điện hóa phụ thuộc rất lớn vào điều kiện công nghệ mạ (như mật độ dòng điện, thành phần dung dịch mạ, nhiệt độ) và chế độ xử lý nhiệt sau mạ. Do đó, việc hiệu chuẩn thiết bị đo phải được thực hiện cực kỳ cẩn thận bằng cách sử dụng các mẫu chuẩn có tính chất từ tương đương với mẫu thử.

- Nguyên lý đo của phương pháp từ tính (Điều 2)

• Các thiết bị đo chiều dày bằng phương pháp từ tính hoạt động dựa trên một trong hai nguyên lý vật lý cơ bản: lực hút từ trường hoặc điện trở từ (từ trở).
• Nguyên lý lực hút từ: Đo lực cần thiết để tách một nam châm vĩnh cửu ra khỏi bề mặt của hệ thống gồm lớp mạ và chất nền. Lực hút này thay đổi tỷ lệ thuận hoặc nghịch với chiều dày của lớp mạ niken tùy thuộc vào loại chất nền (từ tính hay không từ tính).
• Nguyên lý từ trở (cảm ứng từ): Sử dụng một đầu đo có lõi sắt từ được quấn cuộn dây dẫn. Sự thay đổi chiều dày của lớp mạ niken làm thay đổi từ trở của mạch từ đi qua lớp mạ và chất nền, từ đó làm thay đổi suất điện động cảm ứng hoặc dòng điện trong cuộn dây. Sự thay đổi này được chuyển đổi trực tiếp thành giá trị chiều dày hiển thị trên thiết bị đo.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo (Điều 3)

Độ chính xác của phép đo chiều dày lớp mạ niken bằng phương pháp từ chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố kỹ thuật và vật lý. Tiêu chuẩn quy định rõ các yếu tố cần kiểm soát bao gồm:

• Tính chất từ của kim loại nền: Đối với phép đo trên chất nền từ tính, sự biến động về độ từ thẩm của kim loại nền có thể gây ra sai số lớn. Cần phải hiệu chuẩn thiết bị trên chính kim loại nền của mẫu thử hoặc kim loại có tính chất từ tương đương.
• Tính chất từ của lớp mạ niken: Do tính chất từ của niken mạ điện có thể thay đổi tùy theo cấu trúc tinh thể và hàm lượng tạp chất (ví dụ niken bóng chứa lưu huỳnh có tính từ khác niken mờ), việc sử dụng mẫu chuẩn có cùng kiểu lớp mạ là bắt buộc để đảm bảo độ chính xác.
• Chiều dày của kim loại nền: Mỗi thiết bị đo đều có một giới hạn chiều dày nền tới hạn. Nếu chiều dày của chất nền nhỏ hơn trị số tới hạn này, kết quả đo sẽ bị ảnh hưởng bởi độ dày của nền. Phép đo chỉ chính xác khi chiều dày nền vượt quá trị số tới hạn hoặc khi thiết bị được hiệu chuẩn trên nền có cùng độ dày.
• Hiệu ứng bờ (ảnh hưởng của mép mẫu): Phép đo từ tính rất nhạy cảm với sự thay đổi đột ngột về hình học của mẫu. Không nên tiến hành đo tại các vị trí quá gần mép, cạnh, góc hoặc các đường cong đột ngột của mẫu thử trừ khi thiết bị được hiệu chuẩn riêng cho các vị trí đó.
• Độ cong của bề mặt: Độ cong của mẫu thử (cả cong lồi và cong lõm) ảnh hưởng mạnh đến sự tiếp xúc của đầu đo và sự phân bố đường sức từ. Do đó, việc hiệu chuẩn phải được thực hiện trên các bề mặt có cùng bán kính cong với mẫu đo thực tế.
• Độ nhám bề mặt: Bề mặt của cả chất nền và lớp mạ nếu quá nhám sẽ gây ra sai số ngẫu nhiên cho phép đo. Để khắc phục, cần thực hiện nhiều phép đo tại các điểm khác nhau và lấy giá trị trung bình.
• Độ sạch của bề mặt và đầu đo: Bụi bẩn, dầu mỡ, vảy oxit hoặc các hạt kim loại bám trên đầu đo hoặc bề mặt mẫu đều làm tăng khoảng cách cơ học, dẫn đến sai số nghiêm trọng. Bề mặt đo phải được làm sạch hoàn toàn trước khi tiến hành.

- Hiệu chuẩn thiết bị đo (Điều 4)

Để đảm bảo kết quả đo có độ tin cậy cao, thiết bị đo phải được hiệu chuẩn trước khi sử dụng và kiểm tra định kỳ trong quá trình đo theo các nguyên tắc sau:

• Sử dụng mẫu chuẩn phù hợp: Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện bằng cách sử dụng các tấm chuẩn độ dày (foils) hoặc các mẫu chuẩn có chiều dày lớp mạ đã biết trước một cách chính xác. Các mẫu chuẩn này phải có chất nền và lớp mạ tương đồng nhất có thể với mẫu thử về cả tính chất hóa học, cơ lý và hình học.
• Quy trình hiệu chuẩn điểm không (Zero calibration): Đặt đầu đo trực tiếp lên chất nền không mạ (hoặc chất nền tương đương) để thiết lập điểm không của thiết bị trước khi tiến hành đo lớp mạ.
• Hiệu chuẩn nhiều điểm (Multi-point calibration): Sử dụng các mẫu chuẩn có chiều dày nằm trong khoảng dự kiến của lớp mạ cần đo để thiết lập đường cong chuẩn cho thiết bị. Việc này giúp loại bỏ sai số phi tuyến tính của đầu đo từ tính.
• Kiểm tra độ lặp lại: Thực hiện nhiều lần đo trên cùng một vị trí của mẫu chuẩn để đánh giá độ ổn định và độ lặp lại của thiết bị trước khi tiến hành đo hàng loạt trên sản phẩm thực tế.