ISO 25178-73: 材料测量标准器表面缺陷的术语和定义

1. 材料测量标准器表面缺陷概述

ISO 25178-73:2019 定义了表面计量学中使用的材料测量标准器和校准样件表面可能出现的几何缺陷的术语和分类。与功能表面可以容忍一定缺陷不同，材料测量标准器是数学上简单形状的物理表示，任何与理想形状的偏差都被视为可能损害校准准确性的缺陷。

该标准填补了一个关键空白，提供了基于几何形状的明确缺陷术语，取代了早期 ISO 8785 中基于原因的模糊描述。通过关注可观察的几何形状而非假定的原因，该标准使制造商、校准实验室和测量标准最终用户之间的沟通更加清晰。

在验收检查测量标准器时，使用 ISO 25178-73 中的缺陷分类系统记录每个偏差。这种 ISO/IEC 17025 要求的系统方法可确保所有各方对标准器的状况及其适用性有共同的理解。

2. 缺陷分类

该标准根据缺陷相对于名义表面的形状定义了三个主要类别的几何缺陷：

缺陷类型	定义	示例
外向缺陷	从名义表面向上的偏差	凸点、脊线、毛刺、凸起颗粒
内向缺陷	向表面内部的向下偏差	凹坑、划痕、压痕、沟槽
中性缺陷	既不明显向上也不明显向下的偏差	污渍、变色、嵌入异物

为复制式测量标准器定义了一个特殊类别——负向缺陷。这种缺陷出现在复制件上，是由于母模表面上的相应缺陷所致。理解负向缺陷对于使用基于复制的测量标准器的用户至关重要。

2.1 通用术语

该标准引入了几个基础术语：

测量表面：校准样件表面上将进行测量的部分。这是缺陷评估的关注区域。

缺陷：测量标准器几何特征中实际表面偏离理想名义表面的部分。关键是，这被定义为表面的一部分（局部特征），而不是整个表面的属性。

一个常见的错误是将表面粗糙度视为缺陷。粗糙度是整个表面的分布属性，而缺陷是具有自然边界的局部特征。ISO 25178-73 仅处理局部缺陷，而粗糙度参数由 ISO 25178-2 覆盖。

3. 对缺陷的响应方式

该标准定义了对缺陷存在的六种可能响应方式，为描述缺陷管理策略提供了精确的词汇：

1. 去除缺陷：物理切割掉缺陷部分或丢弃相应的数据点。仅适用于测量区域可以减小的测量标准器。

2. 避开缺陷：重新定义测量区域的边界以排除缺陷。这保持了标准器的物理完整性。

3. 修复缺陷：重新加工表面、清洁表面或在软件中修饰数据点。注意修复与去除是不同的概念。

4. 忽略缺陷：继续进行测量，不对缺陷采取任何措施。

5. 偶然测量：没有针对缺陷的任何计划就进行测量。

6. 容忍缺陷：在特定应用的指定限度内，缺陷被认为是可接受的。

4. 工程设计见解

对于校准实验室管理者和质量工程师来说，实施 ISO 25178-73 需要为每件在用的测量标准器制定明确的政策。这些政策应规定最大允许缺陷尺寸、检测到缺陷时的响应协议以及根据 ISO/IEC 17025 的文件要求。

在设计测量标准器时，制造商应考虑不同应用对缺陷的不同敏感度。用于 Ra 参数验证的正弦粗糙度样件对幅度均匀性缺陷比对波长均匀性缺陷更敏感，而对于 RSm 参数验证则相反。

在实际操作中，缺陷管理策略的选择直接影响测量不确定度的评估。如果选择了”忽略缺陷”的策略但未记录缺陷的存在，当后续发现该缺陷影响测量结果时将无法追溯。因此，无论选择哪种缺陷响应方式，都必须进行完整记录。对于校准实验室而言，建立标准器的缺陷档案是一个值得推荐的最佳实践，每次使用前对关键区域进行快速检查可以及时发现新出现的缺陷。

5. 常见问题

问：ISO 25178-73 与 ISO 8785 有何不同？
答：ISO 8785 使用基于原因的缺陷描述。ISO 25178-73 纯粹根据几何形状定义缺陷（外向、内向、中性），避免了关于原因的歧义并改善了可翻译性。

问：该标准中的缺陷定义能否应用于功能表面？
答：不能。该标准明确指出其定义仅适用于材料测量标准器和校准样件。功能表面有不同的考虑因素。

问：复制式测量标准器中的负向缺陷是什么？
答：负向缺陷是由于母模表面的相应缺陷而出现在复制件上的缺陷。它被单独定义是因为它从模具传播而来，而不是源自复制件本身。

问：是否必须修复测量标准器上发现的每个缺陷？
答：不一定。该标准将”容忍”和”忽略”定义为有效的响应方式。适当的响应取决于缺陷的大小、位置和对预期测量不确定度的影响。