Термоэлектрическое устройство для определения химического состава и структуры металлов и сплавов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)911281 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 260680 (21) 2947230/18-25 (51)М Кп з с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 01 N 25/32

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.03.82. Бмллетень Hо 9

Дата опубликования описания 07. 03. 82

153)УДК 539 219 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

МАЯ

А.A.Ëóõâè÷, Н.И.Саванович и B,И.Ша (71) Заявитель

Институт прикладной физики АН Бело

54 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

И СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов.

Известно устройство для измерения толщин гальванических покрытий, содержащее нагреваемый и холодный электроды, контактирующие в процессе измерения с контролируемым . покрытием, и соединенный с электродами измерительный прибор (1) .

Однако в этом устройстве условия теплопередачи, а следовательно, и термо-ЭДС сильно зависят от состояния поверхности, чистоты обработки, усилия прижима электродов к изделию, стабильной разности температур электродов, химического состава и структуры покрытия и основы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является термоэлектрическое устройство для, ощ еделения химического состава и ст1туктуры металлов и сплавов, содержащее четыре электрода из двух разных металлов, образующие две одинаковые пары, блок деления электрических сигналов и измерительный прибор. Устройство позволяет устранить влияние. на результат измерений качества обработки поверхности изделия, ее.шероховатости и т. д, Этот эффект возможен при выполнении электродов из любых двух металлов, поэтому в большинстве случаев принимаются во внимание лишь требования к их прочности и износостойкости(например, в приведенном случае электроды выполнены из закаленной стали и кобальта) (2), Однако использование указанног0 устройства для определения толщины ,покрытий приводит к сложным зави:симостям измеряемой величины от искомого параметра.При этом в данном устройстве не исключается влияние на результат измерений структуры и химического состава пары покрытие подложка.

Целью изобретения является повышение точности контроля толщины проводящих покрытий на проводящей основе.

Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическом устройстве для .определения химического состава и структуры металлов и сплавов, содержащем четыре электрода, блок деления электрических сигналов и соединенный с ним измерительный

ЗО прибор, одна пара электродов выпол911281 нена из материала покрытия, а дру- определяются радиусом контактной плогая — из материала основы, щади электрода г и толщиной контролиПри этом электроды могут быть вы- руемого покрытия d . Для практически полнены в виде металлических стерж- используемых материалов и температур ней с нанесенным на них слоем ди- эти отношения могут быть рассчитаны электрика, поверх которого нанесен 5 с высокой степенью точности и составна одну пару материал покрытия, а ляют и на другую — материал основы.

С помощью этого устройства можно определять как толщину проводящих покрытий на проводящей основе, так !О Если обозначить (j)г через k u и структуру, и химический состав подставить выражения (6) в (5), полуметаллов и сплавов. чим

Согласно расчету термоэлектрической цепи, образованной двумя электро- -) — = 1 + (I+ )(1 + дами и проводящим прокрытием íà rlpo- 15 водящей основе, измеряемый ток в об(— ) + k + 3k + 4) . (7) щем случае выр чае в ажается формулой

Из (7) видно, что при постоянном

3= Е;,(1 — — — j + Е ), 1

-- j E ) (1) радиусе контактной площадки отношеL no 1+ "ш!4 20 ние ЗО) 3П зависит тОлькО От тОлщины покрытия. Здесь нет зависимости от где ) ток в измер темпе ат р t u t, следовательR — сопротивление измерительной температур . и но, нет зависимости от условий теплопередачи (состояние, поверхности цепи; п

Š— те мо-ЭДС пары покрытие чистоты обработки, усилия прижима подложка; электродов к иэделию и т. д.). Кроме

Š— термо-ЭДС пары покрытие йз того, отношение 00п не зависит от

3 Опне зависит от электрод; соп отивление источника теркоэффициентов термо-ЭДС о(.„„ и о пэ т.е. не зависит от структуры и химо-ЭДС; мического состава покрытия и подложки.

Вследствие этого возрастают стабильчастков пары поность показаний устройства и точкрыти к ытие — подложка. ность контроля толщины покры-ий.

При этом

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2

=с.. E =о(., (2)

35 один из электродов, разрез. а в точке сопротивления горячего электрода с

Устройство содержит четыре электпокрытием; температура пары покрытие темпер тур р рода 1 — 4, два из них нагреваемые подложка; коэффициенты термо-Э С пар р -ЭДС пар (электроды 1 и 3) и два холодные

40 (2 и 4). Нагреваемые электроды 1 и 3 подложка — покрытие и покрытие — электрод соответствен- помещены в нагреватель 5. Электроды

1 — 4 в зависимости от материала

Р, ыполненной выполнения составляют две пары, Одуа

Дл р ля пары электродов, выполненно пара электродов, например нагреваеиз материала покрытия,о1„з О, слеток в изме- 45 мый электРод 1 и холодный электрод довате, Епз О, ток в измедовательно, и Е з О, и ток в изме2, выполнена из материала покрытия рительной це р ительной цепи равен

6, другая пара — нагреваемый электрод .ГО (1- — 1, +3 (3) 3 и холодный электрод 4 — выполне3„= -г Г049(1- -г 1 „, 3 на из материала подложки 7. Обе пары р полненной 50 электРодов соединены с блоком 8 деДля пары электродов, выполненно ления электрических сигналов, к котодовательно, величина тока в измери- м педсоединен измерительный прибор 9. Электрод состоит из металлического стержня 10 с нанесенным на тельной цепи в этом случае

+ t ) (4) него слоем диэлектрика 11, поверх +" ®о . диэлектрика ll нанесен материал 12, идентичный материалу покрытия 6

Если разделить сигналы с этих двух пфр электродов, получаем для пары электродов 1 — 2 (фиг. 1) и идентичный материалу подложки 7

, (Ц> 1 для пары электродов 3 - 4 (фиг. 1).

3„ ба 4 т ащ / Устройство работает следующим

< и а образом. (5) Включают нагреватель 5, который

Полученная величина .не зависит от доводит температуру нагреваемых коэффициентов термо-ЭДС материалов электродов 1 и.3 до температуры покрытия и основы. Отношение -т и — 65 Холодные электроды 2 и 4 имеют при

R.o .Г ащ

911281

МЬа f а,г

Составитель Н.Меньшенина

Редактор И.Николайчук Техред А.Бабинец Корректор A ° ôåðeíö

Заказ 1109/28 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 этом комнатную температуру t . После того,как нагреваемые электроды 1 и 3 прогреются до температуры все четыре электрода приводят в соприкосновение с покрытием 6. При этом образуются две замкнутые электрические цепи, в которых под действием термо-ЭДС возникают токи, проходящие через блок 8 деления электрических сигналов. С блока 8 деления

° электрических сигналов на измеритель- 1О ный прибор 9 поступает частное от деления этих токов. Оно, как видно иэ формулы (7), зависит только от толщины покрытия 6. Следовательно, шкала измерительного прибора 9 градуируется в единицах измерения толщины покрытия 6.

Формула изобретения

1. Термоэлектрическое устройство для определения химического состава и структуры металлов и сплавов, содержащее четыре электрода, блок деления электрических сигналов и соединенный с ним измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля толщины проводящих покрытий на проводящей основе, одна пара электродов выполнена из материала покрытия, а другая — из материала основы.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды выполнены в виде металлических стержней с нанесенным на них слоем диэлектрика, поверх которого нанесен на одну пару материал покрытия, а на другую — материал основы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Суворов Л.M. Термоэлектрический метод измерения толщины гальванических покрытий.- Заводская лаборатория, 1969, 9 8, с.959-962.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 454465, кл. G 01 N 25/30, 1973 (прототип).