Термоэлектрический способ контроля толщин одинаковых покрытий на различных основах

 

Изобретение относится к термоэлектрическому контролю промышленных изделий и может быть использовано для контроля толщин проводящих покрытий на проводя щей основе. Целью изобретения является упрощение градуировки и повышение точности контроля Для каждого материала основы предварительно изготавливают образцы с одинаковой толщиной покрытия На контролируемом покрытии размещают два горячих и один холодный электроды изготовленные из материала покрытия так что отношение площадей контактов горячих электродов с покрытием не равно единице Образуют две термоэлектрические пары, измеряют их гермоЭДС и термоЭДС на предварительно изготовленных образцах упомянутым методом Толщину контролируемого покрытия определяют с учетом отношения разности предварительно измеренной термоЭДС для покрытия на данной основе и измеренного значения термоЭДС в одной термоэлектрической паре к разности той же предварительно измеренной термоЭДС и измеренного значения термоЭДС в другой термоэлектрической паре 3 ил 2 табл w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР г с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4647755/28 (22) 10.02.89 (46) 15.03.91, Бюл, М 10 (71) Институт прикладной физики AH БССР (72) А.А. Лухвич и Н.И. Саванович (53) 531.781.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1226238, кл, G 01 N 25/32, 1986. (54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ

КОНТРОЛЯ ТОЛЩИН ОДИНАКОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА РАЗЛИЧНЫХ ОСНОВАХ (57) Изобретение относится к термоэлектрическому контролю промышленных изделий и может быть использовано для контроля толщин проводящих покрытий на проводящей основе. Целью изобретения является упрощение градуировки и повышение точности контроля. Для каждого материала основы предварительно изготавливают

Изобретение относится к способам термоэлектрического контроля промышленных иэделий и может быть использовано для контроля толщин проводящих покрытий на проводящей основе.

Цель изобретения — упрощение градуировки и повышение точности контроля.

На фиг.1 изображена зависимость отношения Е1/Ег от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст. 20 (кривая 1) и на латунь Л63 (кривая 2); на фиг.2 — зависимость отношения Е»-Е1/Е»-Ег от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст.20 () и на латунь Л63 (х), при этом эталонные значения термоЭДС замерены на образцах с одинаковой толщиной никеля (o 8 мкм) и составляют для никеля на Ж«, 1635004 А1 образцы с одинаковой толщиной покрытия.

На контролируемом покрытии размещают два горячих и один холодный электроды. изготовленные иэ материала покрытия так, что отношение площадей контактов горячих электродов с покрытием не равно единице.

Образуют две термоэлектрические пары, измеряют их гермоЭДС и термоЭДС на предварительно изготовленных образцах упомянутым методом. Толщину контролируемого покрытия определяют с учетом отношения разности предварительно измеренной термоЭДС для покрытия на данной основе и измеренного значения термоЭДС в одной термоэлектрической паре к разности той же предварительно измеренной термоЭДС и измеренного значения термоЭДС в другой термоэлектрической паре.

3 ил, 2 табл. стали 258 мкВ, для никеля на латуни 60 мкВ; на фиг.3 — зависимость отношения

F3m-Eg/E m-E1 от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст.20 (.) и на латунь Л63 (х), при этом эталонные значения замерены при а = О, т.е. на основах без покрытия и составляют для никеля на стали

308 мкВ, для никеля на латуни 76 мкВ.

Термоэлектрические измерения проводились на гальванических никелевых покрытиях, нанесенных на образцы из ст.20 и латуни Л63. Образцы имеют вид шайб с толщиной 5 мм и диаметром 55 мм. Толщину образца измеряют до и после нанесения покрытий и по разности определяют толщины покрытий. Термоэлектрические цепи с разными горячими электродами подключа1635004 ют к прибору поочередно с пОмощью переключателя. Все три электрода выполняют из никеля и имеют одинаковый диаметр (6 мм).

Рабочее окончание одного из горячих электродов сферически закруглен с радиусом закругления 3 мм. при этом диаметр контакта электрода с изделием 0,1 мм, рабочее окончание другого горячего электрода выполняют в виде усеченного конуса, диаметр контакта электрода с иэделием 2 мм.

Результаты измерений приведены в табл, 1 и 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть один горячий электрод (электрод 1) имеет радиус контактной площадки г1 другой (электрод 2) — r2. Так как в данном случае электроды выполнены из материала покрытия, то значения термоЭДС для пар с электродом 1 и с электродом 2 соответствуют

Е1- аот(Г1, О); (!)

Е2 = ano t (Г2, О), (2) где а по — коэффициент термоЭДС пары материал покрытия — материал основы; .

t(r1, О) — температура на стыке покрытие— основа под электродом 1;

t (r2, О) — температура под электродом 2.

Отношение этих ЭДС

Е2 Grot Г2О

Е 1 Grot Г1,О

Температуру на стыке покрытие — основа можно представить в виде

t(r1, О) = to(r 1) — Ь t(r1, O). гДе to(rt) — темпеРатУРа поД электРоДом 1 притолщине покрытия О=О, т,.е, при постановке электрода 1 на основу, Так же можно представить и температуру

t>(r2, O) = 1о(Г1) — Лт (Г2, О), Тогда выражение (3) имеет вид

Е2 ао(1 r1 — 4t гг,О )

E1 aon (to Г1 — t r1,Î )

Ео Г1 — Оопп t Г2.О ()

Ео r1 — Ооп 1, Г1,О

ГдЕ Ео(Г1) — тЕрМОЭДС, ВОЗНИКаЮщая ПрИ постановке электрода 1 на материал основы.

Эталонное значение термоЭДС Еэ и для данного материала основы также можно представить в виде такого рода разности.

Если качестве Еэп принять значение термоЭДС в цепи горячего электрода 1, тогда

Esm (Г1,Оэп1 ) = Ео (r1 ) ИопЛ! (Г1,Оэ ), Если иэ Еэп вычесть значения термоЭДС Е2 и Е1, полученные при измерении толщины покрытия в цепях с горячими электродами 2 и 1 соответственно, а полученные разности разделить друг на друга, то

Еее — E2

К:Й1

+ 1 о

10 (5)

Как частный случай в качестве эталонных значений могут быть приняты значения термоЭДС, полученные при установке электродов на материалы основ, где толщину

15 покрытий также можно считать одинаковой и Равной нУлю. В этом слУчае Еэ (Г1) = Ео(г1) и выражение (5) принимает вид

Еэе — Е2

Еэт — Е1

20 Ео Г1 — Ео Г1 + QonA t Г2,О

Ео Г1 — Eo Г1 + 12оп (Г1,О

- -у+ — - - . (6)

Из сравнения выражений (5) и (6) с выражением (4) видно, что вычитание измеряемых значений из эталонных значений термоЭДС приводит к исчезновению в (5) и (6) слагаемых, не несущих в себе информации о толщине покрытия и зависящих только от свойств основы, вследствие чего точность контроля толщин покрытий возрастает, т.е. предлагаемый способ позволяет отстроиться от свойств материача основы. Это существенно упрощает операции по градуировке.

Формула изобретения

Термоэлектрический способ контроля толщин одинаковых покрытий на различных основах, заключающийся в том, что на контролируемом покрытии размещают два горячих и один холодный электроды, изготовленные из материала покрытия так, что отношение площадей контактов горячих электродов с покрытием не равно единице, образуют две термоэлектрические пары. измеряюттермоЭДС,отличающийся тем, что, с целью упрощения градуировки и повышения точности контроля, предварительно изготавливают для каждого материала основы образцы с одинаковой толщиной покрытия, измеряют на них значения термоЭДС упомянутым методом в цепи одной иэ пар электродов, а толщину контролируемого покрытия определяют с учетом отношения разности предварительно измеренной термоЭДС для покрытия на данной основе, и измеренного значения термоЭДС в одной

1635004

Таблица 1

Никель на ст. 20

Примечание: Е1 — значение термо ЭДС в цепи с горячим электродом, имеющим диаметр контактной площадки 0,1 мм: Е2 — значение термо ЭДС в цепи с горячим электродом с диаметром контактной площадки 2,0 мм.

Каждое полученное значение термо ЭДС вЂ” это среднее десяти измерений, округленное до целых микровольт.

Таблица 2

Никель на латуни R63

I6 20 24

4 8 I2

-0.2 термоэлектрической паре к разности той же предварительно измеренной термоЭДС и измеренного значения термоЭДС в другой термоэлектрической паре.

1635004

Ею 6

Еае-Ь

Ф 8 f2

СЬг. 3

Составитель Е.Щелина

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 748 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101