Способ определения площади поверхности электропроводного объекта

(19) 01) З(51) С 01 В 7 32 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57)1,СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЬЕКТА, заключающийся в том, что объектпогружают в электролитическую ваннусовместно с электродом сравненияизвестной площади, подключают анод ванны, объект и электрод сравнения к источнику питания, и измеряют ток ванны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения измерения объектов сложной конфигурации, поддерживают в течение заданного интервала времени постоянную разность потенциалов между объектом и электродом сравнения, обеспечивающую протекание через объект предельного тока диФфузии, и по величине этого тока в конце заданного интервала времени или количеству электричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определяют площадь объекта с учетом коэффициента пропорС циональности, полученного на электро-Е де сравнения,1044964 35 2,Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что заданный интервал времени выбирают в зависимости Изобретение Относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для определенияплощади поверхности электропронодных объектов в процессе нанесения 5на них электролитических покрытий.Известен способ измерения площадиповерхности электропроводного объекта, включающий погружение объектан раствор электролита и двухразовое Опропускание через него стабилизированного тока, превышающего. предельное значение, в процессе которогоизмеряют изменение потенциала катода,в качестве которого используют контролируемый объект, По скачку потенциала на катоде, характеризующемумомент начала электролиза, определяют переходное время, по которомувычисляют площадь объекта 1( .Однако при измерении площадиобъектон сложной конфигурации погрешность измерения данным способом возрастает до 20-25% из-заневозможности обеспечить одинаковуюплотность тока на различных участ 25ках Поверхности таких объектов.Наиболее близким к предлагаемому,является способ определения площади Поверхности электропронодного объекта, заключающийся в том, что объект 3 Опогружают в электролитическую ваннусовместно с электродом сравнения,подключают анод ванны, объект и электрод сравнения к источнику питания,и измеряют ток ванны и плотностьтока у поверхности электрода сравнения,Площадь объекта определяют черезотношение тоха ванны к плотноститока на поверхности электрода срав Онения, умноженное на коэффициентконфигурации, определяемый экспериментально и учитывающий разницув плотностях тока на поверхностиобъекта сложной конфигурации и поверхности электрода сравнения(2,Недостатком известного способа является его сложность, обусловленнаянеобходимостью определения коэффициента конфигурации для каждсговновь измеряемого типа объекта контроля и учета изменения этого коэфФициента в управляющем вычислительномкомплексе.Цель изобретения - упрощение изме"рения объектов сложной конфигурации, 55 от свойств используемого электролита(в дипазоне 0,1-10 с до начала влияния процесса коннекции. Поставленная цель, достигается тем,что согласно способу определенияплощади поверхности электропроводного объекта, заключающемуся в том,что объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнения, известной площади,подключают анод ванны, объект иэлектрод сравнения к источнику питания и измеряют ток ванны, поддерживают и течение заданного интернала времени постоянную разностьпотенциалов между объектом и электродом сраннения, обеспечивающуюпротекание через объект предельного тока диффузии, а по величине этого тока н конце заданного интервала нремени или количеству электричества, прошедшего через ванну заэтот же интервал времени, определяют площадь объекта с учетом коэфФициента пропорциональности, полученного на электроде сравнения,Кроме того, заданный интервалвремени выбирают в зависимости отсвойств используемого электролитав диапазоне 0,1-10 с до начала влияния пооцесса конвекции.На фиг, 1 изображена блок-схемаустановки для реализации способа;на Фиг, 2 - зависимость тока ванны от приложенной разности потенциалон для фиксированного моментавремени; ыа фиг, 3 - теоретическая(й) и реальная (б) зависимости предельного тока от времени,Установка для реализации способасодержит ванну 1 с электролитом иразмещенными в ней анодом 2, электродом 3 сравнения и измеряемымобъектом 4, которые подключены кисточнику питания - потенциостату 5,В цепь анода 2 включены цифровой ам.перметр б и/или электронный (электрохимический) интегратор тока кулонометр 7.К входу амперметра б подключено реле 8 времени с нормальнозамкнутым контактом, н цепи анода 2 ванны 1,Сущность способа определяетсядвумя основными свойствами предельного тока диффузии, одно из которыхзаключается в том, что предельныйток Здиффузии в любой момент времени не зависит от приложенной разности потенциалов (диапазон потенциалон Чг - Чя ЧФиг 2), а вто 1944964рое - в том, что Друменьшается вовремени при неизменной приложеннойразности потенциалов в неперемешиваемом растворе теоретически до нуля(кривая а, фиг. 3), а практически -до некоторого установившегося значения (кривая б, Фиг, 3).за счетусиления конвективных потоков, перемешивающих электролит. Посколькухарактер конвекции, а следовательно,и установившееся значение предель Оного тока неопределенным образомзависят от конфигурации объекта,то значения тока в этой области немогут быть использованы для измерения площади объектов сложной конФигурации. В течение ограниченногоинтервала времени, когда конвективные потоки развиться еще не успевают, кривые а,и б сливаются (Фиг.3).Этот интервал времени не превышает10 с для электролитов, в которыхпредельный ток обеспечивается разрядом ионов водорода, и определяется свойствами используемого элект-ролита: вязкостью, коэффициентомдиффузии и током обмена разряжающегося иона. Нижняя граница 0,1 суказанного интервала времени определяется требованием соблюдения законов диффузионной кинетики и зависит от величины тока обмена разряжающего иона,Способ осуществляют следующимобразом,Объект 4 погружают вместе с элект;родом 3 сравнения в ванну 1 с электролитом и подключают их к потенциостату 5. Устанавливают с его. помощьюмежду объектом 4 и электродом 3 сравнения разность Потенциалов в интервале ( " ф , при которой обеспечи Овается протекание через ванну 1 предельного тока диффузии, и поддерживают эту разность потенциалов в течение наперед заданного промежуткавремени ; с помощью реле 8 вРемени. По истечении времени реле 8 вре.мени срабатывает, разрывая цепьанода 2,а следовательно, отключаяпотенциостат 5 и запуская цифровойамперметр б, работающий в режимеоднократного запуска, Амперметр бобеспечивает измерение мгновенногозначения предельного тока в концезаданного промежутка времени 3;лежащего в пределах указанного интервала.55Площадь Я поверхности объекта 4определяют по формуле: где К, - коэффициент пропорциональ"ности по току, экспериментально определенный с помощью электрода 3 сравнения,В случае использования в качестве информативного параметра количества Я электричества, площадь Я объекта определяют по аналогичной формуле путем измерения Количества Я. электричества, прошедшего через вайну за заданный промежуток Йф вре. мени, по показаниям кулонометра 7 с использованием экспериментально определенного для электрода с известной площадью коэффициента пропорциональности по количеству электричества - К,, "Е, (2)Хотя измерение мгновенного з начения тока 2(,;аппаратурно проще благо даря существованию большого количества цифровых амперметров высокой точности, при измерении количества электричества по предлагаемому способу обеспечивается более высокая надежность и достоверность результатов измерения, так.как обеспечивается не мгновенное (однократное), а непрерывное измерение тока в течение заданного промежутка времени.Благодаря тому, что при реализации способа объекту сложной конфигурации задается потенциал из области предельного тока диффузии, то несмотря на то, что потенциалы различных участков его поверхности отлнча" ются один от другого (Фиг, 2 )., находясь при этом в той же области- ф ), через все участки поверхности объекта протекает предельный ток, плотность которого неизменна, В результате обеспечивается прямая пропорциональная зависимость между величиной предельного т,ока 3 в любой4момент времени иэ укаэанного интервала времени (0,1-10 с) или,соответственно, количеством электричест ва за этот же промежуток времени Щ и площадью Я объекта.Таким образом, за счет обеспечения равномерного распределения тока по поверхности объекта сложной конфигурации (работа в области предельных токов диффузии) и устранению мешающего влияния конвекции (огра- . ничение во времени момента измерения предельного тока) обеспечивается высокая точность измерения площади объектов сложной конфигурации при одновременном упрощецю измерительного процесса.1044964 ь .г Составитель С.Скрыпникктор Н,Стацишина Техред А, Ач овх рректо одписа щщщ щщщщщщщ щщщщщщщщщщщщщщщщщщщ щщфилиал ППП фПатент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 7532/37 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113 Р 35, Москва, Ж"