Способ контроля толщины металлических покрытий Советский патент 1984 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к нераэрушаю щему контролю, в частности толщины металлических покрытий. Известен гравиметрический спосо определения толпщны покрытий, осно ванный на определении массы покрытия путем взвешивания . Недостатком этого способа являе ся ограниченность его.применения (используется только для деталей небольших размеров). Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ контроля толщины металлических покрытий, основанный на измерении термоэлектрического тока, возникаю щего при приложении нагретого металлического стержня к покрытию в контуре покрытие - стержень-микроамперметр-покрытие, и последующем сравнении полученного значения тока с термоэлектрическим током, воз никающим на эталонном покрытии 2J Недостатком известного способа является необходимость изготовления эталонных покрытий для проведения сравнительных Измерений. Цель изобретения - упрощение контроля. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля толщины металлических покрытий, основанному на Измерении термоэле1 рического тока, возникающего при приложении нагретого металлического стержня к покрытию на подложке в контуре покрытие - стержень-микр амперметр-покрытие, дополнительно .измеряют термоэлектрический ток подложки Тд , термоэлектрический ток металла Л , используемого в к честве покрытия, а измеренную вели чину термоэлектрического тока срав вают с величиной тока, рассчитанной по формуле -Vl M- o t3-e- ). где L - константа, определяемая конструкцией устройства, предназначенного для контроля термоэлектрического тока; d - требуемая толщина металлического покрытия. Расчетная формула получена в пр цессе экспериментальных исследований зависимости термоэлектричес92кого тока от толщины металлических покрытий, нанесенных на различные материалы.,В качестве металлических покрытий используются медь, никель и кадмий, а в качестве металлов, на которые наносятся покрытия сталь СтЗ и латунь ЛбЗ. , На чертеже показано устройство для контроля термоэлектрического. тока для осуществления предлагаемого способа. « Устройство состоит из измерительного (горячего) 1 и холодного 2 стержней, микроамперметра 3 (типа М95), переключателя 4, нагревателя 5 и блока 6 питания. При включении блока 6 питания с помощью нагревателя 5 происходит разогрев измерительного стержня 1 до 135 С. Измерение термоэлектрического тока производится путем .приложения холодного 2 и измерительного (горячего) 1 стержней к контролирующему покрытию 7, нанесенному на подложку 8. В точке контакта измерительного стержня 1 с покрытием 7 возникает термо-ЭДС, которая создает термоэлектрический ток в цепи контура измерительный стержень 1 - микроамперметр 3 колодный стержень 2 - покрытие 7 измерительный стержень 1. Переключатель 4 предназначен для измерения направления тока при изменении полярности термо-ЭДС. Константа устройства, рассчитанная на основании сравнительных измерений толщины различных видов металлических покрытий, проконтролированных термоэлектрическим и весовым методами, составляет L 1/12. Контроль толщины металлических покрытий осуществляется следующим образом. Перед нанесением покрытия измеряют термоэлектрический ток подложки, на которую наносится покрытие, и термоэлектрический ток металла, который используется в качестве покрытия. Далее, зная требуемую толщину наносимого металлического покрытия, рассчитывают по формуле величину термоэлектрического тока, соответствующего данному покрытию. После нанесения металлического покрытия измеряют его термоэлектрический ток и эту величину сравнивают с величиной тока, рассчитанного по формуле.

3

Пример 1, Предлагаемый способ используют для контроля никелевого (Н) покрытия толщиной 9 мкм, нанесенного на сталь СтЗ.

Предварительно проводится измерение термоэлектрического тока стали СтЗ и никелевого анода, использующегося для нанесения покрытия: Зет, ° MKA,:J 270 -юЛкА Расчетное значение термоэлектри- ческого тока никелевого покрытия Н9::

,V(-W -« o iQ После нанесения никелевого покрытия измеряют термоэлектрический ток покрытия, который составляет 3 50 «10 мкА.

Обратный расчет, проведенный на основании-формулы, показывает, что толщина нанесенного покрытия составляет 6 мкм. Учитывая, что такая толщина не обеспечивает требуемой коррозионной стойкости изделия, принято рещение о наращивании покрытия до 9 мкм. После дополнительного наращивания термоэлектрический ток по поверхности покрытия составляет: - (100 5)40 мкА. Полученные отклонения являются допустимыми для данного изделия.

Пример 2. Предлагаемый способ используют для контроля медного покрытия толщиной 9 мкм, нанесенного на диэлектрическую поликоровую подложку.

Термоэлектрический ток поликоровой подложки }п О, медного анода - JM 6610 мкА.

120229

Расчетный ток медного покрытия:

а.

)-35-10- ма.

После нанесения медного покрытия его термоэлектрический ток составляет 3 (51 ± 0,5) 10 мкА.

Обратный пересчет показывает, что толщина нанесенного покрытия 18 мкм что является недопустимым с точки зрения обеспечения функциональных свойств изделия. Принято решение об уменьшении толщины покрытия путем травления. После стравливания термоэлектрический ток покрытия составляет 3 (35 + 0,5) „кд ,0

удовлетворяет требованиям конструкции изделия.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в условиях производства без применения эталонных образцов эффективно контролировать толщину металлических покрытий, нанесенных на любую подложку, при условии, что термоэлектрический ток подложки отличается от термоэлектрического тока металла, использующегося в качестве покрытия, а также контролировать толщину покрытия непосредственно на изделии, что обеспечивает получение требуемой толщины и соответственно необходимой коррозионной стойкости изделия.

Кроме того, оперативный контроль толщины покрытия обеспечивает стабилизацию технологических режимов нанесения покрытий.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЖЕИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, основанный на измерении термоэлектрического тока, возникающего при приложении нагретого металлического стержня к покрытию на подложке в контуре покрытие - стержень-микроамперметр-покрытие, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля, дополнительно измеряют термоэлектрический ток подложки 3