Способ определения толщины тонких покрытий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении толщины тонких покрытий изделий. Цель изобретения - повышение точности определения толщины покрытий за счет выбора оптимальных режимов. Вдавливают индентор в покрытие детали , принимают с помощью преобразователя , регистрируют суммарную энергию сигналов акустической змиссии в диапазоне частот /lf(lOO- 1000) кГц В процессе изменения нагрузки на индентор от 0,1 Р„с,кс Я° 0,9 РМОКС- Причем вдавливание индентора осуществляют до достижения нагрузки (500-600) Н со скоростью V (150-200) Н/с. По предварительно построенной тарировочной зависимости величины суммарной эмиссии от толщины покрытия определяют толщину покрытия детали. 1 ил. 9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<58 4 С 01 К 29/04, G 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жет быть использовано при измерении толщины тонких покрытий изделий.

Цель изобретения — повышение точности определения толщины покрытий за .счет выбора оптимальных режимов °

Вдавливают индентор в покрытие детали, принимают с помощью преобразователя, регистрируют суммарную энергию сигналов акустической эмиссии в диапазоне частот Qf=(100I

1000) кГц в процессе изменения нагрузки на индентор от 0,1 Р„,„„ до

0,9 Р „,. Причем вдавливание индентора осуществляют до достижения нагрузки P „ =(500-600) Н со скоростью

V =(150-200) Н/с. По предварительно построенной тарировочной зависимости величины суммарной эмиссии от толщины покрытия определяют толщину покрытия детали. ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3845542/25-28 (22) 23.01.85 (46) 07.05.86. Бюл. Ф 17 (72) М.Б.Милешкин, Е.И.Музыка, М.И.Палатник, Е.Ф.Лукьянов, Г.И.Мамин, В.М.Налетов и А.П.Савченко (53) 620.179.16 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

В 905621, кл. С 01 N 29/04, 1982.

Создание средств. неразрушающего контроля для АСУТП сварочного производства. HHNam АН УССР, Н ГР 0182.4.027156, инв. Ф 02830042242. Харьков, 1982,. с. 52. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и ма.Я0 29687 А 1

1 12

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении толщины тонких (l 40 мкм) и твердых ,покрытий (например, покрытия никеля,„ нанесенного химическим осаждением).

Цель изобретения — повышение точности определения толщины покрытий за счет выбора оптимальных режимов.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство для измерения толщины тонких покрытий содержит индентор 1, воздействующий на поверхность детали

2 с покрытием, к которой жестко прикреплен пьезоэлектрический преобразователь 3, выход которого соединен с последовательно соединенными усилителем 4, полосовым фильтром 5, квадратором 6„ преобразователем 7 напряжения в частоту, выход которого соединен с информационным входом ключа 8„ управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 9, к первому входу которо- го подключен датчик 10 нагрузки, а к второму и третьему — выходы задатчика

11, причем выход ключа 8 соединен с ( последовательно включенными счетчиками 12 и индикатором 13.

Способ реализуется следующим образом.

Индентор 1 внедряют в покрытие детали 2 со скоростью V = (150—

200) Н/с. Возникающие при этом сигналы акустической эмиссии (АЗ) воспринимаются пьезоэлектрическим преобразователем 3 и трансформируются в электрические сигналы„ которые после усиления малошумящим усилителем 4 поступают на полосовой фчльтр

5, имеющий полосу пропускания 100—

1000 кГц. Ограниченные по частотному спектру сигналы поступают на вход квадратора 6, а с его выхода сигнал,, пропорциональный квадрату входного сигнала АЭ, подается на преобразователь 7 напряжения в частоту. При этом на информационный вход ключа 8 поступает импульсная последовательность, мгновенная частота которой пропорциональна квадрату входного сигнала АЭ. Ключ 8 управляется вы— ходным сигналом компаратора 9, задающего интервал нагрузок, в котором производится измерение. При внедрении индентора 1 нагрузка на деталь

2 возрастает. Датчик 10 нагрузки вы-, 29687 Э

5 О

26

ЗО дает соответственно возрастающий сигнал на первый вход компаратора 9.

На второй и третий входы компаратора поступают сигналы от задатчика 11, соответствующие величинам нагрузки

0,1 и 0,9 соответственно от макси- мальной нагрузки на индентор 1, а следовательно,. и деталь 2. Величина максимальной нагрузки Р „, до которой происходит нагружение, выбирается не менее 500 Н. При достижении нагрузки на индентор величины, равной 0,1 Р „,, включается компаратор 9 и открывает ключ 8. Счетчик

12 начинает суммировать импульсы, мгновенная частота которых пропорциональна квадрату амплитуды входного сигнала АЭ. Счет продолжается до достижения нагрузки на индентор величи»b> 0,9 Рч„ . После этого выключается компаратор 9 и закрывает ключ 8.

Таким образом, в конце цикла измерения в счетчике 12 накапливается код, пропорциональный величине энергии входного сигнала, и фиксируется индикатором 13.

Экспериментально выявлены оптимальные режимы нагружения и регистрации сигналов АЭ, обеспечивающие наилучшую точность измерения толщины тонк:их хрупких покрытий. Регистрация суммарной энергии сигналов АЭ позволяет повысить точность за счет амплитуды и длительности сигналов.

Расширение диапазона частот af регистрации сигналов также повышает точность измерений, поскольку сигналы АЭ имеют спектр, значительно превышающий полосу в 100 кГц, с центральной частотой 180 кГц. Выбор нижней границы частотного диапазона (100 кГц) обусловлен наличием низкочастотных шумов, а верхней границы (1000 кГц) — возрастанием затухания сигналов АЭ на высоких частотах. Регистрация сигналов АЭ только в процессе изменения нагрузки от 0,1 Р « до С,9 Р позволяет избавиться от

А (МК С ошибок, связанных с сигналами, возникающими при касании индентором 1 детали 2 и при пуске и остановке, двигателя нагружавшего устройства (не пок.азаны), Экспериментально определена оптимальная нагрузка Ри „,на индентор, составляющая величину не менее (500-600) Н и скорость V нагружения (150-200) Н/с. Увеличение P выше (500-600) Н нерационально, поскольку при этом сильно

1229б87

Формула изобретения

Способ определения толщины тонких покрытий, заключающийся в том, Составитель С.Волков

Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская

Редактор А.Козориз

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 2446/45

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Прооектная,4 разрушается изделие, а точность метода не возрастает.

Толшину покрытия определяют, сравнивая параметры АЭ с градуировочной кривой, предварительно получен-. ной следующим образом. Деталь 2 с покрытием разрезают после регистрирования АЭ при внедрении индентора l и приготовляют шлиф. Толщину покрытия измеряют на микроскопе прибора

ПМТ-3 и строят график в зависимости параметра АЭ от толщины покрытия. что в покрытие вдавливают индентор, принимают возникающие при этом сигналы акустической эмиссии, по параметрам которой с учетом тарировочной зависимости определяют толщйну покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вдавливание индентора осуществляют до достижения нагрузки Р„ „

=(500-600)Н со скоростью V (150

200) Н/с и регистрируют суммарную энергию сигналов акустической эмиссии в диапазоне частот 6Е (100-1000) кГц в процессе изменения нагрузки на индентор от О,!Р до 0,9Р