Термоэлектрическое устройство для определения химического состава и структуры металлов и сплавов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 11911281(23) Приоритет С 01 И 25/32 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытийОпубликовано 070382. Бмллетень Мо 9 Дата опубликования описания 07, 03. 82 153 УДК 539, 219,1(71) Заявител рикладной физики АН Белор с ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВОДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВ И СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ тся повылщины проящей осЦелью изобретен шение точности кон водящих покрытий н явлоля пров нове. Поставленн тем, что в те ройстве для о состава и стр вов, содержащ блок деления и соединенный 30 прибор, однаигается ском устимическоголов и спла ектрода, х сигналов ительный дов выпол ая цель рмоэлек пределе уктуры ем четы электри достричниямета ре з ческ изме ектр лия, ект па 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, исоединенный 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, ощеделения химического состава и структуры 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 изде ее.шероховатости и т. д, Этот эфф 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 указанного устройства для определения толщины ,покрытий приводит к сложным зависимостям измеряемой величины от искомого параметра.При этом в данном устройстве не исключается влияние на результат измерений структуры и химического состава пары покрытие подложка.нена из материала покрытия, а дру- определяются радиусом контактной плогая - из материала основы, щади электрода г и толщиной контроли.При этом электроды могут быть вы- руемого покрытия Ю . 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 ляютна другую - материал основы.С помощью этого устройства можноопределять как толщину проводящихпокрытий на проводящей основе, так О Если обозначить б)г через Е и и структуру, и химический состав подставить выражения (6) в (5), полу- металлов и сплавов. чимСогласно расчету термоэлектрической цепи, образованной двумя электро- -) - = 1 + (1+ )( - + 1)дс дами и проводящим прокрытием на проводящей основе, измеряемый ток в об - ( - К + )с + 3)с + 4), (7) щем случае вырчае в ажается формулойИз (7) видно, что при постоянном3: ",Е о(1- в в ) +1в ) Е(1) радиусе контактной площадки отношепо 1+ "шВ 0 ние 3 о)Эп зависит только от толщиныпокрытия. Здесь нет зависимости от где ) ток в измертемпе ат р 1 и 1 , следовательЕ - сопротивление измерительной темпеРатур ,А ино, нет зависимости от условий теплопередачи (состояние,поверхностицепи;юЕ - те мо-ЭДС пары покрытиечистоты обработки, усилия прижимаподложка;электродов к иэделию и т. д.). КромеЕ - термо-ЭДС пары покрытиейз того, отношение 00 п не зависит от3 Цп не зависит отэлектрод;соп отивление источника теркоэффициентов термо-ЭДС о(пп и о(пэт.е. не зависит от структуры и химо-ЭДС;мического состава покрытия и подложки.Вследствие этого возрастают стабильчастков пары поность показаний устройства и точкрытик ытие - подложка.ность контроля толщины покрытий.При этомНа фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2=с(. 1Е =0(оэ 1 у (2)35 один из электродов, разрез.а в точке сопротивления горячего электрода сУстройство содержит четыре электпокрытием;температура пары покрытиетемпер тур Ррода 1 - 4, два из них нагреваемыеподложка;коэффициенты термо-Э С парр -ЭДС пар (электроды 1 и 3) и два холодныеоп пз 40 (2 и 4), Нагреваемые электроды 1 и 3подложка в . покрытие и покрытие - электрод соответствен- помещены в нагреватель 5. Электроды1 - 4 в зависимости от материалаР , ыполненной выполнения составляют две пары. ОднаДл рля пары электродов, выполненнопара электродов, например нагреваеиз материала пакрытия,оз О, слеток в изме мый электрод 1 и холодный электРод довате , Епз О, ток в измедовательно, и Е з О, и ток в изме 2, выполнена из материала покрытия рительной це рительной цепи равен6, другая пара - нагреваемый электрод1 ,Г(1 1 , 3 (3) 3 и холодный электрод 4 - выполне-Г й ( "9 1 +Рвалона из материала подложки 7. Обе парыр полненной 50 электродов соединены с блоком 8 деДля пары электродов, выполненноления 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 случае11 1 )+) (4)него слоем диэлектрика 11, поверх3 о= Е фпад 1(1 1+К, Щ й 55 диэлектрика 11 нанесен материал 12,идентичный материалу покрытия бЕсли разделить сигналы с этих двухпФР электродов, получаем для пары электродов 1 - 2 (фиг. 1)и идентичный материалу подложки 7о" О Гк 0 1 для пары электродов 3 - 4 (фиг. 1).Се батаам / ее УСтрайСтВО РабОтаЕт СЛЕдуЮщИМНаЫйс образом.(5) Включают нагреватель 5, которыйПолученная величина .не зависит от доводит температуру нагреваемых коэффициентов термо-ЭДС матералов электродов 1 и.3 до температурыпокрытия и основы. Отношение - и - 65 Холодные электроды 2 и 4 имеют приВоГФ ащ911281 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Суворов Л.М. Термоэлектрический метод измерения толщины гальванических покрытий.-Заводская лаборатория, 1969, Р 8, с.959-962.2. Авторское свидетельство СССР 9 454465, кл, С 01 И 25/30, 1973 (прототип) СоставителРедактор И.Николайчук Техред А. еньшенина орректор А.ференц Тираж 883 Государственного лам изобретений и осква, Ж; Рауш Заказ 1109/28 ВНИИП по 113035, одписное омитета СССРткрытийая наб., д. нт, г. Ужгород, ул. Проектная,илиал ППП П этом комнатную температуру о. Послетого,как нагреваемые электроды 1и 3 прогреются до температурывсе четыре электрода приводят всоприкосновение с покрытием 6. Приэтом образуются две замкнутые электрические цепи, в которых под действием термо-ЭДС возникают токи, проходящие через блок 8 деления электрических сигналов. С блока 8 деленияэлектрических сигналов на измеритель- оный прибор 9 поступает частное отделения этих токов. Оно, как видноиэ Формулы (7), зависит только оттолщины покрытия 6. Следовательно,шкала измерительного прибора 9 градуируется в единицах измерения толщнны покрытия 6. Формула изобретения1. 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.