Способ контроля качества покрытий

(5 ПИСАН ЗОБ дБйЗс йА АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТ итехнический Ън, Л.Л.Ипьичев,(57) Изобретен тельной техник повышение точи за счет определ вом покрытия и по3 ил ния наряду с качест го толщины. На по.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИНПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИИ е относится к измериЦель изобретения -сти и информативностиверхность измеряемого образца при помощи точечных контактов подводят с генератора 1 качающейся частоты высокочастотное синусоидальное напряжение, Определяют величину частоты экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения с фазой протекающего через него тока. Аналогич- но определяют резонансную частоту эталонного образца 4, в качестве которого используют металлическую подложку без покрытия. Фиксируют и измеряют разность резонансных частот, соответствующих измеряемому и контролируемому образцам соответственно. По знаку определенной разности судят о качестве покрытия, а о толщине покрытия -величине определенной разности.Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно можетИспользоваться в машиностроительнойи металлообрабатываюцих отраслях про 5,мышленности для контроля поверхност-.ных свойств металлических конструкцийи деталей,Цель изобретения - повышение точНости и информативности путем определения наряду с качеством покрытия иего толщины.На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; нафиг. 2 - частотные зависииости амплитуды импеданса, на фиг. 3 - частотныезависимости фазы.Устройство, реализующее способ,содержит 1 последовательно соединенныегенератор 1 качаюцейся частоты и делитель 2, эталонный образец 3, в качестве которого используется иеталлическая подложка, контролируемый образец 4 с покрытиеи, толщина и качествокоторого измеряются, первую и вторую 25схемы 5 и 6 выделения фазы сигналов,подключенные к блоку индикации, выполненному в виде последовательносоединенных первого триггера 7 и измерителя 10 длительности импульса,последовательно соединенных второготриггера 8 и изиерителя 9 знака отклонения частот, первые входы первогои второго триггеров 7, 8 объединеныи соединены с выходом второй схемы 6выделения фазы сигнала, вторые входыобъединены и соединены с выходом первой схемы 5 выделения фазы, третьивходы соединены с входом генератора1 качающейся частоты, выход триггера7 сбединен с вторым входом измерителя9 знака отклонения частот, второйвход измерителя 10 длительности импульса и третий вход изиерителя 9 объединены.Способ осуществляется следующимобразом,На поверхность контролируемого образца и при помощи точечных контактовподводят с генератора 1 качаюцейсячастоты высокочастотное синусоидальное напряжение, Далее определяют величину частоты экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряженияна образце 4 с фазой протекающегочерез него тока. Аналогично определя 55ют величину частотного значения экстремума по совпадению фазы высокочастотного напряжения на эталонном образце 3 без покрытия с фазой протекающего через него тока, которую сравни"вают с частотным значением экстремумаизмеряемого образца 4,В схемах 5 и 6 вццеления фазы фиксируют нулевое значение фазы и с помощью триггеров 7 и 8, схемы 9 измерения знака и схемы 10 измерения дли-.тельности определяют знак разностичастот (под знаком подразумеваетсязнак разности, частоты Е = Е - Еэ)При знаке (+) имеет место сигнал онекачественном покрытии, а при знаке(-) - о качественном,Экспериментальные кривые, которыепредставлены на фиг, 2 и 3, подтвердили принцип действия способа контроля качества и толщины покрытий.При протекании тока высокой частоты между контактами измеряют импеданссопротивления соответствующего образца. Импеданс обладает резонанснымисвойствами, вследствие чего на определенной частоте сопротивление импеданса становится чисто активньм, чтохарактеризуется нулевым сдвигом фазымежду поверхностным током и напряжением.При качественном покрытии (фиг, 2к 3) частота, эквивалентная частотерезонанса образца с покрытием (кривая 1), оказывается ниже частоты резонанса импеданса образца без покрытия(кривая 3),При некачественном покрытии (фиг.2 и 3) частота резонанса импедансаобразца с покрытием (кривая 1) оказывается выше частоты резонанса импеданса образца без покрытия (кривая 3),Одновременно с этим меняется величинаактивного сопротивления, поэтому сточки зрения достоверности контроляцелесообразно разность частот измерятьпо нулевому значению фазы, так какв этом случае на результат измеренийне оказывает влияние изменение величины импеданса.Использование предлагаемого способа контроля качества и толщины покрытий обеспечивает следующие преимущества.В качестве эталона используют образец, изготовленный из металла-подложки, что упрощает методику определения качества нанесенных покрытий сточки зрения применения метода в конкретном устройстве. Измерение разности резонансных частот импедансов эта09 6Именно знак величины Я и принят в ка" честве критерия качества покрытия. Абсолютное значение ЬГ для качественных покрытий увеличивается с ростом толщины защитной пленки. Таким образом, абсолютная величина ЬЕ служит критерием толщины защитной пленки, так как в этом случае отсутствуют другие факторы, влияющие на величину Я . Для некачественных покрытий толщины защитной пленки не идентифицировалась. 5 15395 лона и исследуемого образца по нуле-вому сдвиГу фаз иежду током и напряжением на соответствующем образце позволяет судить о качестве покрытия по знаку разности частот,а отолщине -5 по величине этой разности.П р и м е р. Исследовали прямо-. угольные образцы следующих размеров: 155 х 35 хЗ ми из Ст 20, Ст 40 Х, СтЗОхМА с покрытиями ТдН и СгЮ. Измерениям подвергались чистые (без покрытия) материалы и материалы с качественным и некачественным покрытием, Качество покрытия оценивалось по образцам свидетелям путем отрыва пленки. Толщина пленки покрытия специально не,. измерялась. Ее величину регулировали эа счет изменения времени диффузионного процесса нанесения покрытия в пре депах до 10 мки, Некачественные покрытия создавались искусственно двумя путями: специальным загрязнением поверхности покрываемого металла или снижением энергии ионов в процессе 25 нанесения покрытия. Измерения импеданса производились высокочаСтотным измерителем импеданса фирмы "Тез 1 а" (рабочий диапазон частот 0,5-110 МГц) Соединение образцов с прибором осуще- ЗО ствлялось с помощью точечных контактов (металлические шарики диаметром 2 мм), располагаемых на фиксированном расстоянии на поверхности образца,В процессе исследований по нулевому сдвигу фазы между током и напря - жением измеряли резонансную частоту экстремума импеданса для образца из ;чистого материала И ) и образцов с (покрытиями (Е). Установлено, что для 40 всех образцов с качественным покрытием по сравнению с чистым образцом из того же металла величина ДЙЕ - Е ( О, а для образцов с некачественным покрытием величина 1 1 ) О. Так как величины Г , Е и ЬЕ для качественных покрытий зависят от вида стали и типа и толщины покрытия, численная связь между величиной ДЕ и толщиной покрытия относится к проблемам метрологического обеспечения при" менения предлагаемого способа. формула и э о б р е т е н и я Способ контроля качества покрытий, заключающийся в тои, что к поверхности соответственно контролируемого и эталонного образцов подводят высокочастотное синусоидальное напрйкение, регистрируют резонансные частоты, соответствующие контролируемому и эталонному образцам, фиксируют разность резонансных частот, определяют качество покрыгия, о т л и ч а ю - щ и й с я теи, что, с целью повышения точности и информативности за счет обеспечения возможности определения наряду с качеством покрытия и его толщины, в качестве эталонного образца используют металлическую подложку без покрытия, качество покрытия оценивают по знаку разности резонансных частот контролируемого и эталонного образцов, а по величине указанной разности определяют толщину покрытия,539509 1ОнИОО го гд ФД 171 60 75 Составител Техред М,Д. Король Заказ 20НИИПИ Г о изобр35, Рауш Пр водственно-издательс ЧООО ЗбОО ИО 7800 ИОО 60 ПОО 800 ЖО Тираж 493 ственного комитет 113035, Москва, С.несова ФМ,3к. Корректс Подписноеениям и откркая наб., д. мбинат "Патент", г. Ужг при ГКНТ СССР л. Гагарина, 10