Устройство для определения качества износостойких химически инертных покрытий Советский патент 1991 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к контролю ка-, чества износостойких покрытий, преимущественно карбидных, нитридных, оксикарбонитридных покрытий, получаемых вакуумно-плазменными и газотранспортными технологиями, например технологией КИБ (конденсация в вакууме с ионной бомбардировкой).

Целью изобретения является повышение надежности и точности контроля.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Оно содержит электролитический зонд 1, образцовый резистор 2, блок управления 3, источник 4 поляризующего напряжения, генератор импульсов 5. ключ 6, фильтр высокой частоты (ФВЧ) 7, компаратор 8, первый счетчик импульсов 9, второй счетчик импульсов 10. детектор 11, полосовой фильтр 12, схему сравнения 13, третий счетчик импульсов 14, функциональный преобразователь (ФП) 15, пороговое устройство 16.

Электролитический зонд 1 подсоединен к выходу источника поляризующего напряжения 4. Управляющий вход источника 4 соединен с выходом блока управления БУ 3. Второй выход БУ 3 подключен к генератору импульсов 5, выход которого через электронный ключ 6 соединен со счетчиком импульсов 9, и непосредственно со счетчиком импульсов 10. Вход БУ 3 соединен с выходом порогового устройства 16, первый вход которого через функциональный пре- o6pa3oeafenb 15 подключен к выходу источника поляризующего напряжения 4. а второй сход подключен к образцовому резистору 2. Сюда же подсоединены входы полосового фильтра 12 и ФВЧ 7. Выход ФВЧ 7 соединен с входами детектора 11 и компаО

ю ел ю

.«Jk CD

ратора 8. Выход последнего подключен к второму входу электронного ключа 6. Выходы полосового фильтра 12 и детектора 11 подсоединены к соответствующим входам схемы сравнения 13, к выходу которой подключен счетчик импульсов 14.

Устройство работает следующим образом.

Образец устанавливают между электролитическим зондом и образцовым резистором. До момента запуска с блока управления 3 с источника поляризующего напряжения поступает на электролитический зонд 1 напряжение Do, соответствующее началу растворения образца без покрытия, при этом процесс растворения подложки заторможен. С момента запуска напряжение на выходе источника 4 линейно возрастает. Одновременно происходит запуск генератора импульсов 5, с выхода которого импульсы поступают на счетчик 10, где регистрируется величина напряжения поляризации. Одновременно поляризующее напряжение поступает на вход функционального преобразователя 15, где формируется напряжение, пропорциональное расчетной функции тока, одновременно с образцового резистора 2 снимается напряжение, пропорциональное измеренному значению тока поляризации I. При достижении равенства напряжений на входе порогового устройства 16, вырабатывается управляющий импульс на фиксацию напряжения поляризации соответствующего UB, где DB - напряжение, соответствующее концу процесса поляризации. В диапазоне UO-UB одновременно напряжение подается на ФВЧ 7, и при появлении высокочастотных пульсаций срабатывает компаратор 8 и ключ 6 останавливает счетчик 9, где фиксируется значение напряжения UA возникновения пульсаций. Напряжение с образцового сопротивления 2 подается также на вход полосового фильтра 12 с полосой пропускания от 10 до 150 Гц, Низкочастотные пульсации, выделенные фильтром 12, поступают на вход схемы сравнения 13, выполненной в виде логического элемента И. На другой вход схемы сравнения 13 поступает сигнал с детектора 11, на вход которого поступает высокочастотная составляющая пульсаций. При пульсациях тока поляризации, не вызванных отслоением фрагмента, высокочастотная составляющая отсутствует и данные пульсации не поступают в счетчик импульсов 14. Импульсы, вызванные отслоением фрагментов, сопровождаются высокочастотными колебаниями. В этом случае на выходе детектора 11 формируется огибающая этих колебаний, в результате соответствующие низкочастотные пульсации будут через схему сравнения введены в счетчик импульсов 14, где фиксируется общее число пульсаций в интервале от UA до UB.

Устройство реализует следующую измерительную процедуру. При анодной поляризации покрытия одновременно измеряют пульсации счетчиками 14, 9 и напряжение поляризации счетчиком 10. При появлении

пульсаций фиксируют потенциал UA. При дальнейшем процессе поляризации определяют потенциал UB, при котором степень разрушения покрытий достигнет некоторой заданной величины, что соответствует расчетному значению поляризационного тока IB

iB CiSexp(-|)exp(), (1)

где U - текущее значение поляризующего

напряжения.

S - площадь поляризуемого участка покрытия;

а и b - постоянные Таффеля процесса анодного растворения подложки;

Ci - постоянный коэффициент, Ci ( - 102).

При превышении током значения IB фиксируется Us, т.е. разрушение покрытия при этом достигло заданного уровня. По

результатам измерения UA, UB, и п, где п - число пульсации в интервале UA - UB снятия полярограммы, определяют интегральный показатель качества к (УА„УО) (Ув-Уо)-0.01

(Vi-Vo)(Vi-Vo)(T+0.01(2)

где Ui - потенциал, величина которого на 10 -40% меньше потенциала растворения материала покрытия; Us - потенциал, при котором I в.

Интегральный показатель качества К является величиной безразмерной и нормированной, Наивысшему качеству покрытия соответствует случай К 1.

Формула изобретения Устройство для определения качества износостойких химически инертных покрытий, содержащее образцовый измерительный резистор, электролитический зонд и подсоединенный к управляемому источни.у поляризующего напряжения блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом источника поляризующего напряжения, а второй - с генератором импульсов, к выходу которого через электронный клю-ч подключен первый счетчик импульсов, причем вход блока управления соединен с выходом порогового устройства, первый вход которого через функциональный преобразователь подключен к выходу источника поляризующего напряжения, а второй - к образцовому резистору, отличающееся тем. что. с целью повышения надежности и точности контроля, в устройство введены фильтр высокой частоты, детектор, полосовой фильтр, компаратор, схема сравнения, второй и третий счетчики импульсов, подсоединенные

0

соответственно к выходам импульсного генератора и схемы сравнения, причем к измерительному резистору подключены входы полосового фильтра и фильтра высокой частоты, выход которого соединен с входами детектора и компаратора, выход которого подключен к второму входу электронного ключа, а выходы полосового фильтра и детектора подсоединены к схеме сравнения.

Изобретение относится к контролю качества износостойких химически инертных покрытий. С целью повышения точности при интегральной оценке показателя качества в полярограф введены каналы измерения высокочастотных пульсаций длительностью - 10 мс, автоматического измерения напряжения возникновения пульсаций и задатчикдиапазонов, по напряжению в котором определяются пульсации. По результатам независимых измерений числа пульсаций п, напряжения возникновения пульсаций UA, начального напряжения, с которого начинается процесс поляризации Uo, и напряжения, Соответствующего концу процесса поляризации DB, определяется безразмерный показатель качества покрытий. 1 ил.