[发明专利]一种极薄覆盖层厚度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是关于极薄覆盖层厚度的测量方法。

背景技术

对于金属镀层、氧化物覆盖层产品的厚度测量与仲裁，企业广泛采用GB6462-86《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》进行。作为金属和氧化物覆盖层厚度测量的方法，该标准等效采用国际标准ISO1463-1982《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》。该标准第5条款对测量精度作了如下描述与规定：对于显微镜及其附件的使用与标定，以及横断面的制备方法都应加以选择，使待测覆盖层厚度的误差在1μm或真实厚度的10％中较小的一个值之内，在良好的条件下，使用一台金相显微镜，本法能得到0.8μm的绝对测量精度。

对于一般的覆盖层产品厚度，例如，当真实厚度为8μm以上时，采用GB6462-86进行测量，如前所述，在良好的条件下，能得到0.8μm的绝对测量精度，产品厚度测量相对误差在0.8/8*100％即10％以内，符合10％的规定，可以进行有效的厚度测量与仲裁。当真实厚度极薄，例如为1～3μm时，相对误差可高达0.8/1*100％即80％，在这样的高误差下，厚度的测量值与真实值严重不符，测量数据失真，测量工作失效，达不到预期的测量与仲裁目的。因此，对于极薄覆盖层厚度的测量与仲裁，GB6462-86《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》是不适用的。

虽然我们可以采用高放大倍率的电子显微镜等高精度测量设备来测量，以大大降低测量的相对误差，使测量结果可靠，测量有效。但是，一般的企业无法具备这样的条件，无法开展这样的测量工作。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本实用新型就是在GB6462-86《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》的基础上，通过改变试样的制备，从而提高检测精度，满足极薄覆盖层厚度的有效测定及仲裁。

(2)技术方案

1、原理

GB6462-86《金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法》规定：沿垂直于覆盖层的横断面截取并制取试样，横断面就是试样制备过程中的被磨制与抛光面，经磨制抛光与腐蚀，在显微镜下观察该制样面，从而读出厚度值，因此，可以认为截取面就是检测面，对覆盖层产品进行截取、试样镶嵌、研磨、抛光、浸蚀、显微镜测量等操作，最终完成检测过程，在金相试样上，通过显微镜可以直接读取覆盖层的厚度值。如前背景技术所述，在良好的条件下，能得到0.8μm的绝对测量精度，但对于极薄覆盖层厚度，由于真实厚度值太小，即使保证了0.8μm的绝对测量精度，得到的厚度测量相对误差却会很高，使测量工作失效。

为了大大降低测量的相对误差，我们可以将厚度人为放大，采用的方式，不是采用高放大倍率的电子显微镜等高精测量设备，而是采用斜交覆盖层截取试样，即不沿垂直于覆盖层的横断面截取试样，而是斜交于覆盖层截取试样，通过这样的处理，试样厚度被放大，通过上述同样的截取、试样镶嵌、研磨、抛光、浸蚀、显微镜测量等相同的操作过程，完成检测过程。由于除了截取角度不同外，其他的过程，如截取试样、镶嵌、研磨、抛光、浸蚀、显微镜测量等操作都完全相同，因此，得到的测量值，如前所述，同样能达到0.8μm的绝对测量精度，由于厚度被放大，在绝对测量精度相同的情况下，降低了厚度测量的相对误差，提高了厚度测量的有效性与可靠性。

采用GB6462-86，需沿垂直于覆盖层的截取面截取试样，得到的截面为检测面，垂直于检测面观察得到如图1所示的垂直截取时显微镜下覆盖层厚度示意图，该示意图就是检测厚度时在金相显微镜下观察到的试样图像，a为厚度测量读数，1为制件基体，如前所述，在良好的条件下，能得到0.8μm的绝对测量精度，该测量值与厚度真实值r之间的误差，可以控制在0.8μm范围之内，此时，相对测量误差为0.8/r*100％。如果斜交于覆盖层截取试样，得到如图2所示的被放大了的斜交截取时显微镜下覆盖层厚度示意图，α为截取面与覆盖层表面的夹角(α为锐角)，试样厚度被放大到b，厚度真实值r与b之间的关系为：r＝bsinα，得到的测量值被放大了1/sinα倍，见图3(斜交截取时覆盖层厚度读数b与真实厚度的关系示意图)，此时，如前所述，同样能得到0.8μm的绝对测量精度，但相对测量误差却为0.8/b*100％＝0.8sinα/r*100％。比较垂直截取与斜交截取试样得到的绝对测量精度与相对测量误差：

0.8/r*100％大于0.8sinα/r*100％，绝对测量精度相同，但斜交截取时的相对测量误差得到了降低。截取面与覆盖层表面的夹角α越小，误差降低得越多。