Мера толщины покрытия Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

J

(Л

с

рг/г./

Изобретение относится к контроль- -но-измерительной технике и может быть использовано при настройке, градуировке и поверке толщиномеров многослойных покрытий, нанесенных диффузионным способом, и оксидных покрытий ,

Цель изобретения - повышение точности аттестации толщин отдельных слоев за счет использования межслой- ных линий.

На фиг. 1 приведена мера толщины покрытия, вид сверху; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, I,

Предложенная мера содержит подложку 1 и многослойное покрытие 2, состоящее из п слоев и разных материалов с разной толщиной. На поверхности покрытия 2 вьтолнены четыре наклонных желобка 3, Оси 4 желобков, 3 перпендикулярны между собой, параллельны соответствующим боковым поверхностям подложки 1 и удалены от них на расстояние а ,, определяемое из соотношения

0,10а а, 0,15а,

а длина каждого желобка меньще длины стороны основания а подложки на вели чину

а 7 а + R,

где R - радиус кривизны наклонных желобков,

Кроме того, максимальная глубина каждого желобка превыщает толщину п-слойного покрытия.

Мера толщины покрытия изготавливается следующим образом.

На осйовании 1 меры наносят много слойное покрытие 2 с п слоями, Весовым способом определяют суммар - ную толщину покрытия по массе и на основе ее значения с учетом расстояний а , и а определяют угол d накло- на желобка по формуле

м

ч pf S --(

где о - угол наклона желобка; jQ h - суммарная толщина покрытия

меры, определенная по массе. Устанавливают цилиндрическое твердое тело с радиусом, соответствующим радиусу желобка, под найденным углом 55 d наклона относительно поверхности покрытия меры, вводят тело в контакт с поверхностью меры и под нагрузкой - дают твердому телу вращательное и

вибрационные движения, В результате действия твердого цилиндрического тела из износостойкого материала на покрытие 2 меры остается отчетливый след износа в виде наклонного желобка 3, Аналогично вьтолняют остальные желобки 3,

На поверхности наклонных желобков 3 получают межслойные эллиптические линии 5, Толщины отдельных слоев многослойного покрытия 2 могут быть определены по расположению указанных линий 5.

Поверку и градуировку толщиномеро многослойных покрытий вьтолняют помещением датчика поверяемого тоЛвдино- мера на любой участок 6 покрытия 2, Показания толщиномера сравнивают либо с аттестованной толщиной одного подслоя меры при однопараметрическом измерении толщины покрытия 2, либо с суммарной аттестованной толщиной покрытия 2 при многопараметрическом измерении толщины покрытия. Могут быть также промежуточные варианты. Если толщиномер измеряет в многослойном покрытии 2 только толщину двух подслоев, то в этом случае при поверке толщиномера сравнивается показание толщиномера с аттестованной толщиной двух вышеназванных слоев меры,

Для градуировки и поверки .толщиномеров, измеряющих толщины оксидных покрытий, а также толщиномеров, измеряющих толщины покрытий, нанесенных диффузионным способом, нужны мер толщины с указанными покрытиями. Известные меры толщины покрытий негодны для этой цели, негодны известные способы изготовления мер, так как при оксидировании, а также при насыщении поверхностного слоя основания активным компонентом внещней среды рост покрытия 2 главным образом происходит от поверхности подложки 1 в его глубину, и ее верхняя поверхност не может служить базисом для аттестации толщин покрытий 2 мер. Техническая характеристика предложенной меры в отличие от известных мер не зависит от способа нанесения покрытия, т,е, не влияет на фактор, что покрытие проникло в материал основания. Аттестация толщин слоев у предложенной меры выполняется с очень высокой точностью, так как при выполнении наклонных желобков 3 на их боковых поверхностях появляются межслойные

3UAl

эллиптические линии 5, взаимное расположение которых с очень высокой точностью описывает толщины отдельных слоев покрытия 2, Это связано с тем, что желобки 3 имеют незначительный угол d наклона. При этом толщины отдельных слоев могут быть определены по соотнощению

ht, (1-h- In-i)t8 .

где i - толщина п-го слоя многослойного покрытия;

lf,-l f,. - расстояние между вершинами эллиптических линий 5 п и (n-l)-ro слоев между собой (для первого слоя (n-l)-ro многослойного покрытия

1 h-i 0 Z 0 - угол наклона желобков.

Значения а , и а выбраны из условия обеспечения равномерности покрытия 2. В зависимости от типа покрытия 2 равномерность распределения гальванического осадка на подложке начинается с разного расстояния от ее края. Так как предложенные меры главным образом предназначены для воспроизведения толщин многослойных покрытий 2, нанесенных диффузионным способом, и толщин оксидных покрытий то эти Локрытия на расстоянии от кра

1

, я

774

(0,10-0,15) размера ft подлопки являются всегда равномерными по толщине.

Формула изобретения

-Мера толщины покрытия, содержащая подложку в виде прямоугольного параллелепипеда и нанесенное на одну из поверхностей подложки п-слойное

10 покрытие, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности аттестации толщин отдельных слоев, на поверхности подложки с покрытием выполнены четыре идентичных желобка,

15 оси которых взаимно перпендикулярны, параллельны соответствующим боковым поверхностям подложки и удалены от них на расстояние а,, выбранное из соотношения

0,10а а , 0,15а,

где а - длина стороны основания подложки,

максимальная глубина каждого желобка превьппает толщину п-слойного покрытия , а его длина меньше длины стороны основания подложки на величину а, определяемую из соотношения

а а а , + R,

где R - радиус кривизны наклонных

желоЬков.

20

25

30

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности аттестации толщин отдельных слоев. Мера толщины покрытия содержит подложку 1 и многослойное покрытие 2. На поверхности покрытия вьтолнено четыре -наклонных желобка 3. Точные значения толщин отдельных слоев покрытия определяются (аттестуются) с помощью межслойных эллиптических линий 5 на поверхностях наклонных желобков, рассматриваемых и измеряемых через микроскоп. 2 ил.

Редактор М, Келемеш

Составитель И. Рекунова

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 6274/41

Тираж 680

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

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

/l-/f

Фае.г

Подписное