Мера толщины пленок

 

Использование: поверка и градуировка толщиномеров пленок и покрытий. Сущность изобретения: подложка 1 выполнена в виде полого цилиндра. На наружную и внутреннюю поверхность подложки 1 нанесены равномерные покрытия 2 и 3 с кольцевыми .пазами, заполненными пленками 5 и 7. Положительный эффект: возможность поверки и градуировки толщиномеров для измерения многослойных покрытий на криволинейных поверхностях. 1 ил,

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s 6 01 В 7/06

5 4

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 t) 4927642/28 (22) 13.03,91 (46) 23.02 93; Бюл, К 7 (71) Таллиннский технический университет (72) А.P. Лаанеотс и P.À. Лаанеотс (56) Авторское свидетельство СССР

N 1430732, кл. 6 01 В 7/06, 1988.

Авторское свидетельство СССР

M 1627823, кл. G 01 В 7/06, 1988. (54) МЕРА ТОЛЩИНЫ ПЛЕНОК (57) Использование: повЕрка и градуировка тол щиномеро в пленок и пок рытий, Сущность изобретения: подложка 1 выполнена в виде полого цилиндра. На наружную и внутреннюю поверхность подложки 1 нанесены равномерные покрытия 2 и 3 с кольцевыми .пазами, заполненными пленками 5 и

7. Положительный эффект: возможность поверки и градуировки толщиномеров для измерения многослойных покрытий на криволинейных поверхностях. 1 ил, 3

1796886 е мере толщины пленок, содержащей под- но

Изобретение относится к метрологии, а именно к средствам для поверки и градуировки толщиномеров пленок и покрытий.

Известна мера толщины пленок с трехслойной цилиндрической подложкой, на наружной и внутренней. поверхностях которой имеются участки для настройки на "Оп толщиномеров, а также пазы, заполненные материалом пленки, так что свободные цилиндрические поверхности пленки совпадают соответственно с наружной или внутренней цилиндрической поверхностью подложки.

Однако известная мера воспроизводит только одно значение толщины пленки, а составная подложка из трех элементов приводит к дополнительным погрешностям при поверке по ней вихретоковых и радиационных толщиномеров.

Известна также мера толщины пленок, содержащая подложку в виде полого цилиндра, на наружной и внутренней поверхностях которой имеются два паза в виде кольцевых канавок с глубиной, равной требуемой толщине пленки. Пленка заполняет эти пазы так, что ее свободные цилиндрические поверхности совпадают соответственно с наружной или внутренней цилиндрической поверхностью подложки.

Для поверки и градуировки толщиноме-. ров, например вихретоковых и радиационных толщиномеров, позволяющих измерять без разрушения толщины двухслойных покрытий на цилиндрических наружных пЬверхностях, а также на внутренних поверхностях трубчатых деталей и двухслойных покрытий на криволинейных поверхностях, необходимо иметь аттестованные по толщине покрытия и подслоя меры из материалов, составляющих покрытие, подслой и подложку детали, так как поверка толщиномеров по нормативным документам стандартов производится в нормальных условиях их применения.

Недостатком известной меры является то, что она не позволяет проводить поверку и градуировку толщиномеров для измерения толщин двухслойных покрытий на криволинейных наружных поверхностях и на внутренних поверхностях трубчатых деталей, так как имеет только однослойное покрытие, аттестованное по толщине на криволинейных поверхностях.

Цель изобретения — расширение области применения меры путем создания ком.бинаций различных толщин пленок и подслоев иэ различных материалов на выпуклых и вогнутых поверхностях, Поставленная цель достигается тем, что ложку в виде полого цилиндра, на внутренней и наружной поверхностях которого выполнены пазы, аттестованные по глубине и заполненные материалом пленки так, что ее поверхность, соприкасающаяся с окружающей средой, совпадает с внутренней и наружной поверхностями, согласно изобретению на наружную и внутреннюю поверхность подложки перед выполнением

"О пазов нанесено равномерное покрытие с толщиной больше глубины пазов на указанных поверхностях соответственно, а пазы выполнены в теле этого покрытия.

В настоящее время выпускаются толщи15 номеры покрытий, например вихретоковые, радиационные и др., которые позволяют измерять без разрушения толщину двухслойного покрытия (или толщину отдельных слоев этого покрытия) на разнообразных де2О талях, а также труднодоступных участках труб и в отверстиях. Для поверки этих толщиномеров необходимо иметь меры толщины пленок иэ тех же материалов, с той же конфигурацией и кривизной, что и детали, подвергаемые контролю этими толщиномерами, так как поверка толщиномеров по нормативным документам стандартов производится в нормальных условиях их применения, С целью поверки толщиномеров для

3О измерения двухслойных покрытий и за счет исключения влияния кривизны поверхностей подложки, покрытия и подслоя при измерении толщин двухслойных покрытий на цилиндрических и трубчатых деталях под35 ложка выполнена в виде цельного полого цилиндра. Цельность полого цилиндра нужна также, чтобы исключить в показаниях вихретоковых и радиационных толщиномеров переходы от одного элемента на другой, 4О которые всегда имеются при составной подложке. Пазы в покрытии цельной подложки на ее наружной и внутренней поверхностях выполнены в виде цилиндрических канавок, что позволяет повышать точность аттеста45 ции толщины покрытия на подслое в двухслойном покрытии.

На чертеже представлен вид спереди в сечении меры толщины пленок, Мера толщины пленок содержит под50 ложку l в виде полого цилиндра, на наружной и внутренней поверхностях которого нанесено равномерное покрытие 2 и 3 с толщинами hj + h1c и hz+ hzc соответственно. На наружной поверхности покрытия 2

55 выполйен кольцевой паз, дно 4 которого удалено от наружной цилиндрической поверхности покрытия 2 на величину h>, равную требуемой толщине пленки 5 меры, Пленка 5 заполняет паз так, что ее поверхсть, соприкасающаяся с окружающей

1796886 средой, совпадает с цилиндрической поверхностью покрытия 2, соприкасающейся с окружающей средой, Кроме того, на внутренней поверхности покрытия 3 выполнен второй кольцевой паз, однородный с основным, дно 6 которого удалено от цилиндрической поверхности покрытия 3, соприкасающейся с окружающей средой, на величину hz, равную требуемой толщине пленки или покрытия 7 меры. Пленка 7 заполняет второй паз так, что ее поверхность, соприкасающаяся с окружающей средой, совпадает с цилиндрической поверхностью покрытия 3. соприкасающейся с окружающей средой. Прочие линейные размеры меры толщины пленок определяются исходя из размеров и характеристик датчиков поверяемых толщиномеров, а также исходя из кривизны поверхностей контролируемых этими толщиномерами деталей, Изготовляют предложенную меру следующим образом, Выбирают полый цилиндр, обрабатывают наружную и внутреннюю поверхности до необходимого диаметра таким образом, чтобы соблюдалась толщина подложки Н в пределах 5 — 8 мм. Наносят на наружную и внутреннюю поверхности покрытие из одинакового или из разных материалов с толщинами покрытия больше, чем h1+ п1с и hz + hzc. Опять обрабатывают наружную и внутреннюю поверхности теперь уже покрытия 2 и 3, выполняют кольцевые. пазы с глубиной h1 и hz и обрабатывают донья 4 и 6 пазов в соответствии с требованиями допусков цилиндричности и параметров шероховатости, Далее обрабатывают боковые поверхности полого цилиндра таким образом, чтобы на шлифах боковых поверхностей можно было бы измерить толщины покрытий h1+ й1с и hz+ hzc микроскопом.

После указанных операций аттестуются толщины h> + h)c и hz+ hzc и глубина кольцевых пазов h> и hz по направлению радиуса кривизны доньев 4 и 6 пазов с высокой точностью, например, с помощью оптических методов. Далее наносят в наружный паз пленку 5 так, чтобы ее поверхность, соприкасающаяся с окружающей средой, совпадала с наружной цилиндрической поверхностью покрытия 2. Проверяют цилиндричность и профиль продольного сечения наружной поверхности меры, т.е. совпадение поверхностей плейки 5 и покрытия 2, соприкасающихся с окружающей средой. После этого наносят пленку 7 во внутренний паз меры, т.е. в паз в покрытие

3 так, чтобы ее свободная поверхность совпадала с цилиндрической поверхностью покрытия 3, соприкасающейся с окружающей

10 аттестате меры толщины пленок. После этих

20

45 крытия илй толщины однослойного покрытия. Далее берут другую меру толщины пленок с другими значениями аттестованных голщин h>, hz, h>c и hzc, и .так производится поверка по всем поверяемым

35 средой, Проверяют цилиндричность и профиль продольного сечения внутренней поверхности меры, контролируя совпадение поверхностей. пленки 7 и покрытия 3, соприкасающихся с окружающей средой. Несовпадение вышеупомянутых поверхностей допускается в пределах до +10 мкм, и по результатам измерения значение несовпадения в качестве поправки учитывается в операций у меры толщины пленок аттестованы толщины многослойного покрытия, т.е. толщины наружных слоев Ь1 и hz (толщины плейок 5 и 7), толщины подслоев 111с и hzc и толщины покрытия 2 и 3 h< + h>c и hz+ hzc

Поверку и градуировку толщиномеров покрытий с помощью данной меры осуществляют следующим образом, Устанавливают датчик толщиномера на участок меры с пленкой 5. Показания толщиномера при нахождении датчика нэ этом участке сравнивают с аттестованной суммарной толщиной

h>+ Ьс при измерении двухслойного покрытия или толщиной М при измерении толщины только наружного слоя покрытия, При нахождении датчика на участке поверхности только покрытия 2 показания толщино- мера также сравнивают с аттестованной толщиной h> + h>c. Но в этом случае толщиномер должен быть настроен на измерение толщины однослойного покрытия.

При поверке толщиномеров для измерения толщин, двухслойных покрытий нэ внутренних цилиндрических поверхностях датчик поверяемого толщиномера устанавливают на любой участок меры с пленкой

7. Сравнивают показания толщиномера с аттестованным значением суммарной толщины hz+ hzc двухслойного покрытия меры и по разнице судят о годности поверяемого толщиномера. Также можно поверять толщиномер по аттестованным значениям толщин hz пленки 7 и hz+ hzc покрытия 3, если поверяемый толщиномер настроен на измерение толщины только наружного слоя поточкам толщиномера в диапазоне его измерения.

Выполнение цилиндрического паза на поверхностях покрытий 2 и 3, нанесенных на наружную и внутреннюю: поверхности подложки, выполненной в виде цельного полого цилийдра, позволяет расширить функциональйые возможности меры путем комбинирования различных толщин пленок и подслоев из различных материалов. При

1796886

Формула изобретения

Мера толщины пленок, содержащая подложку, выполненную в виде полого цилиндра, аттестованные по глубине пазы, выполненные в виде кольцевых канавок на

Составитель P.Ëààíåoòñ

Техред М.Моргентал КорректОр M Ïåòðîâà

Редактор

Заказ 642 Тираж 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 этом цельность подложки в виде полого цилиндрического элемента при поверке вихретоковых и радиационных толщиномеров покрытий исключает погрешности поверки, связанные с переходами от одного элемента на другой, использованием подложки из трех сопряженных между собой цилиндрических элементов. внешней и внутренней поверхностях меры, и заполняющие эти пазы пленки, поверхности которых совпадают с соответствующей внешней и внутренней поверхностями ме5 ры, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения путем создания комбинаций различных толщин пленок и подслоев из различных материалов, на наружную и внутреннюю поверхности

10 подложки дополнительно нанесено равномерное покрытие, толщина которого превышает глубину кольцевых пазов на соответствующей поверхности, а пазы выполнены в теле этого покрытия,