Способ контроля качества покрытий

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и информативности за счет определения наряду с качеством покрытия и его толщины. На поверхность измеряемого образца при помощи точечных контактов подводят с генератора 1 качающейся частоты высокочастотное синусоидальное напряжение. Определяют величину частоты экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения с фазой протекающего через него тока. Аналогично определяют резонансную частоту эталонного образца 4, в качестве которого используют металлическую подложку без покрытия. Фиксируют и измеряют разность резонансных частот, соответствующих измеряемому и контролируемому образцам соответственно. По знаку определенной разности судят о качестве покрытия, а о толщине покрытия - по величине определенной разности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие. T

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4181766/24-28 (22) 19. 11.86 (46) 30.01.90. Бюл. 1Ф 4 (71) Оренбургский политехнический институт (72) Ф.Э.Герценштейн, Л.Л.Ипьичев, М.P.Исхакова и В.П.Коростелев (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 796772, кл. С 01 N 23/24, 1981. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение точности и информативности за счет определения наряду с качеством покрытия и его толщины. На по„„SU„„1539509 А1

2 верхность измеряемого образца при помощи точечных контактов подводят с генератора 1 качающейся частоты высокочастотное синусоидальное напряжение. Определяют величину частоты экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения с фазой протекающего через него тока. Аналогич- но определяют резонансную частоту эталонного образца 4, в качестве которого используют металлическую подложку без покрытия. Фиксируют и измеряют разность резонансных частот, соответствующих измеряемому и контролируемому образцам соответственно. По знаку определенной разности судят о качестве покрытия, а о толщине покрытия— по величине определенной разности.

3 ил.

С:

1539509

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно может

Использоваться в машиностроительной

И металлообрабатываюцих отраслях про5, мышленности для контроля поверхност-. ных свойств металлических конструкций и деталей.

Цель изобретения — повышение точНости и информативности путем опреде- 10 ления наряду с качеством покрытия и его толщины.

На фиг . 1 представлена схема устt ройства, реализующего способ; на фиг. 2 — частотные зависииости ампли- 15 туды импеданса, на фиг. 3 — частотные

1 зависимости фазы.

Устройство, реализующее способ, содержитt ïîñëåäîâàòåëüíî соединенные генератор 1 качаюцейся частоты и де- 20 литель 2, эталонный образец 3, в качестве которого используется иеталлическая подложка, контролируемый образец 4 с покрытиеи, толщина и качество которого измеряются, первую и вторую 25 схемы 5 и 6 выделения фазы сигналов, подключенные к блоку индикации, выполненному в виде последовательно соединенных первого триггера 7 и измерителя 10 длительности импульса, последовательно соединенных второго триггера 8 и изиерителя 9 знака от клонения частот, первые входы первого и второго триггеров 7, 8 объединены и соединены с выходом второй схемы 6 выделения фазы сигнала, вторые входы объединены и соединены с выходом первой схемы 5 выделения фазы, третьи входы соединены с входом генератора

1 качающейся частоты, выход триггера . 4

7 сбединен с BTopbM входом измерителя

9 знака отклонения частот, второй вход измерителя 10 длительности импульса и третий вход изиерителя 9 объединены.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность контролируемого образца и при помощи точечных контактов подводят с генератора 1 качаюцейся частоты высокочастотное синусоидальное напряжение. Далее определяют величину частоты экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения на образце 4 с фазой протекающего через него тока. Аналогично определя55 ют величину частотного значения экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения на эталонном образце 3 без покрытия с фазои протекаю щего через него тока, которую сравни- вают с частотным значением экстремума измеряемого образца 4.

В схемах 5 и 6 вццеления фазы фиксируют нулевое значение фазы и с помощью триггеров 7 и 8, схемы 9 измерения знака и схемы 10 измерения для= тельности определяют знак разности частот (под знаком подразумевается знак разности, частоты Е = Е„.„ - f )

При знаке (+) имеет место сигнал о некачественном покрытии, а при знаке (-) - o качественном.

Экспериментальные кривые, которые представлены на фиг. 2 и 3, подтвердили принцип действия способа контроля качества и толщины покрытий.

При протекании тока высокой частоты между контактами измеряют импеданс . сопротивления соответствующего образца. Импеданс обладает резонансными свойствами, вследствие чего на определенной частоте сопротивление импеданса становится чисто активньм, что характеризуется нулевым сдвигом фазы между поверхностным током и напряжением.

При качественном покрытии (фиг. 2 к 3) частота, эквивалентная частоте резонанса образца с покрытием (кривая 1), оказывается ниже частоты резонанса импеданса образца без покрытия (кривая 3).

При некачественном покрытии (фиг.

2 и 3) частота резонанса импеданса образца с покрытием (кривая 1) оказы вается выше частоты резонанса импеданса образца без покрытия (кривая 3), Одновременно с этим меняется величина активного сопротивления, поэтому с точки зрения достоверности контроля целесообразно разность частот измерять по нулевому значению фазы, так как в этом случае на результат измерений не оказывает влияние изменение величины импеданса.

Использование предлагаемого способа контроля качества и толщины покрытий обеспечивает следующие преимущества.

В качестве эталона используют образец, изготовленный из металла-подложки, что упрощает методику определения качества нанесенных покрытий с точки зрения применения метода в конкретном устройстве. Измерение разности резонансных частот импедансов эта09 6

Именно знак величины hf и принят в ка" честве критерия качества покрытия.

Абсолютное значение hf для качественных покрытий увеличивается с ростом толщины защитной пленки. Таким образом, абсолютная величина gf служит критерием толщины защитной пленки, так как в этом случае отсутствуют другие факторы, влияющие на величину

Я . Для некачественных покрытий толщины защитной пленки не идентифицировалась.

5 15395 лона и исследуемого образца по нуле- вому сдвигу фаз иежду током и напряжением на соответствующем образце позволяет судить о качестве покрытия по знаку разности частот,а отолпине—

5 по величине этой разности.

Пример. Исследовали прямо-: угольные образцы следующих размеров:

155х35хЗ ми из Ст 20, Ст40Х, СтЗОхМА с покрытиями TiN u CrN. Измерениям подвергались чистые (без покрытия) материалы и материалы с качественным и некачественным покрытием. Качество покрытия оценивалось по образцам- 15 свидетелям путем отрыва пленки. Толщина пленки покрытия специально не,. измерялась. Ее величину регулировали эа счет изменения времени диффузионного процесса нанесения покрытия в пре- 20 депах до 10 мки. Некачественные покрытия создавались искусственно двумя путями: специальным загрязнением поверхности покрываемого металла или снижением энергии ионов в процессе 25 нанесения покрытия. Измерения импеданса производились высокочастотным измерителем импеданса фирмы "Тез1а" (рабочий диапазон частот 0,5-110 МГц)

Соединение образцов с прибором осуще- ЗО ствлялось с помощью точечных контактов (металлические шарики диаметром

2 мм), располагаемых на фиксированном расстоянии на поверхности образца.

В процессе исследований по нулевому сдвигу фазы между током и напря— жением измеряли резонансную частоту экстремума импеданса для образца из

;чистого материала (f ) и образцов с ( покрытиями (f). Установлено, что для 40 всех образцов с качественным покрытием по сравнению с чистым образцом из того же металла величина ДЙ

f - f О, а для образцов с некачественным покрытием величина g f ) О.

Так как величины и, f u hf для качественных покрытий зависят от вида стали и типа и толщины покрытия, численная связь между величиной ДЕ и толщиной покрытия относится к проблемам метрологического обеспечения при" менения предлагаемого способа. формула и э о б р е т е н и я

Способ контроля качества покрытий, заключающийся в тои, что к поверхности соответственно контролируемого и эталонного образцов подводят высокочастотное синусоидальное напрйкение, регистрируют резонансные частоты, соответствующие контролируемому и эталонному образцам, фиксируют разность резонансных частот, определяют качество покрыгия, о т л и ч а ю— шийся теи, что, с целью повышения точности и информативности за счет обеспечения возможности определения наряду с качеством покрытия и его толщины, в качестве эталонного образца используют металлическую подложку без покрытия, качество покрытия оценивают по знаку разности резонансных частот контролируемого и эталонного образцов, а по величине указанной разности определяют толщину покрытия, !

539509

ZZ

Он

ИОО

ЧООО

ЗбОО

ИОО

ПОО

ЖО миф

gÓ г д.

+бО

ФЮ

t0

6f5

О

"f5 — 75

-ДО

Составитель О.Несова сее.

Техред МаДидык . Корректор Н.Король

Редактор К.Крупкнна

Заказ 206 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Гос ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" г. Ужгород у Г жгород, ул. агарина, 101