Способ определения толщины покрытия Советский патент 1987 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения толщины покрытия.

Цель изобретения - повьшшние точности определения за счет исключения погрешностей при измерении температуры.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляется следующим образом.

На плоский образец 1 с нанесенным на его поверхность исследуемым покрытием 2 накладьтают эталонную пластину 3, выполненную из того же материала, что и образец 1. Предварительно в плоскости контакта по- крытия 2 и пластины 3 размещают плоский импульсный нагреватель 4, а внутри пластины 3 на заданном- расстоянии от контактной поверхности размещают термопару 5. В процессе испытания контакт осуществляется по всей поверхности пластины 3.

При помощи нагревателя 4 в образце 1 и пластине 3 создают термические напряжения, максимальную величинуношения

Ьщд,которьгх определяют из соотЬ..(

де X - расстояние от плоскости

контакта до точки контроля температуры в пластине5м; t - время измерения температуры, с;

коэффициенты теплопроводности, соответственно покрыВт

.

«

тия и материала образца,;

м к

а - коэффициенты температуропроводности, соответственно, покрытия и материала образца, .

.2

41,

at In

а

ia.

g.8b«,

h

2 ЬТ

(г

(3)

где Ъ - термическое напряжение,

при котором происходит разрушение покрытия,

а измерение температуры Т осуществляют в момент времени

,4(x+i;)/a.

(4)

По величине измеренной температуры Т К определяют толщину покрытия 2 по зависимости

b()h

,c/i;n .

2-i nat-T-b(W-l)exp(-)

1

l2

/(5)

5

0

5

где b

термическое напряжение, определенное по формуле (1). град м.

Таким образом., измерение температуры эталонной пластины в предложенном способе осуществляется только в одной точке, в отличие от прототипа, в котором измерение температуры необходимо осуществлять в трех точках. За счет измерения темпера- туры в одной точке снижается погрешность при измерении температуры, что обеспечивает повышение точности определения толщины покрытия, I

Пример. Проводили измерение

толщины термостойкого покрытия

40

.-«. 1-;

а,-3,17-10 S-),

нанесенного па

на стеклотекстолит ти

(,37 Si М К

,08 l6 --). с

Нанесли покрытие толщиной 1 1 1СГ м. При этом, принимали

h()/( 4iГ„- 7 „ R;), (2)

где iiT - абсолютная погрешность измерения температуры, к; максимально возможная

щина покрытия, м; „.,- минимально возможная толШпп

щина покрытия, м. При этом температуру Т в пластине 3 измеряют на расстоянии х, которое определяют из соотношения

мин

и

1 «а.

--э

м.

На основании соотношений (1) и (4) определили

5

макГО 62 град.

м

t 17,3 с

(принимали 5,0 с).

Температурные измерения проводили на расстоянии ,0 мм от штосМпН

кости контакта в эталонной пластине, которое определяли из соотношения (3). При этом экспериментально была определена величина Ь 2,5 град м. Для нагрева использовали плоский нихромовый нагреватель толщиной 0,1 мм. Тепловое воздейст- вне осуществляли при величине термических напряжений ,8; ,0 град м.

По формуле (5) вычислили толщину покрытия. При этом погрешность при определении толщины покрытия составила не более 1,1%.

Формула изобретения

1. Способ определения толщины покрытия, по которому приводят плоский образец с исследуемым покрытием в контакт с эталонной пластиной по всей ее поверхности, создают в образце и эталонной пластине терми- ческие напряжения b и определяют температуру эталонной пластины, с учетом которой судят о толщине покрытия, отличающийся тем что, с целью повьщ1ения точности за счет исключения погрещностей при измерении температуры, эталонную пластину изготавливают из материала образца, термические напряжения создают путем нагрева поверхности кон- такта по закону

Ьмахс 2|2 /М Т,,р|

Гй14.ВиЛ12ЖЛ

X - расстояние от поверхности контакта до точки контроля температуры в эталонной пла стине, м;

t - время измерения температуры, с;

h Jifi.I iJil

х45;+ „л1Г

AniT коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и материала пластины,Вт/м к;

- коэффициенты температуропроводности, соответственно покрытия и материала пластины,

ДТ - абсолютная погрешность измерения температуры. К;

р

мин

менее соответственно минимально и максимально допустимая толщина покрытия, м,

измерение температуры осуществляют в

момент времени

л

t 60,4 i-i «asi- ,

3 /

а толщину покрытия В определяют по формуле

,(И

f5 20 , 25 30

35

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние мин ° поверхности контакта до точки контроля температуры в эталонной пластине определяют из соотношения

/h/.

X

JMMM

52

at In

2-|7atAT

- - Рмин41-

где b - термическое напряжение,при котором разрушается материал покрытия.

Изобретение относится к испыта тельной технике и может быть использовано при определении толщины покрытия. Цель изобретения - повыиш- ние точности определения за счет исключения погреишостей при измерении температуры. 01;уществляют контакт между плоским образцом с исследуемым покрытием и эталонной пластиной, изготовленной из материала образца. Контакт осуществляют по всей поверхности пластины. Создают термические напряжения путем нагрева поверхности контакта, измеряют температуру Т пластины на заданном расстоянии х от поверхности контакта в течение определенного времени t, а толщину покрытия определяют по зависимости а„ (h -1) / (2T irat-b (Ы-1 )ехр (-xV4at)-x/24, где Ь(45;-- 1„л|а)/(лК ); b - термические напряжения; А и Ji - коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и материала пластины; а,, и а - коэффициенты температуропроводности соответственно покрытия и материала пластины. з.п. ф-лы, 1 ил. § (Л ОО о со 00

Составитель М.Матюпмн Редактор М.Келемеш Техред Н.Глущенко

Заказ 1295/39Тираж 676Подписное

ВНИШК Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

11рои яп;и-.()-1топигр,чфическ(1р предприя гне,

Корректор С.Черни

г, Ужт орол., у I. Прпг тмпи, 4