CN102305894B - 一种用于化学转化膜接触电阻测试的设备与方法 - Google Patents

Abstract

一种用于化学转化膜接触电阻测试的设备，包括电子拉力机、上测头和下测头，上测头由上电极和上夹具组成，下测头由下电极和下夹具组成。一种化学转化膜接触电阻的测试方法，使用上述设备，并配置数字微欧计，操作如下：预热数字微欧计，启动电子拉力机，并设定工作模式和控制参数，安装上测头和下测头；将化学转化膜接触电阻试片放置在下电极的上端面，操作电子拉力机使其移动头带着上测头向下运动至上电极下端面与化学转化膜接触电阻试片接触；将数字微欧计与上电极、下电极和上夹具连接；操作电子拉力机对化学转化膜接触电阻试片的各测试点加载施压，当所施加的压力稳定在测试所要求的压力时，读取数字微欧计上的电阻显示值并予以记录。

Description

一种用于化学转化膜接触电阻测试的设备与方法

技术领域

本发明属于金属材料化学转化膜接触电阻测试领域，特别涉及一种用于化学转化膜接触电阻测试的设备与方法。

背景技术

化学转化膜又称金属转化膜，它是金属表层原子与介质中的阴离子相互反应，在金属表面生成的附着力良好的隔离层。按基体材料分类，可分为铝材转化膜、锌材转化膜、钢材转化膜、铜材转化膜、镁材转化膜等。

关于化学转化膜接触电阻的测试，目前是按照美国“MIL-DTL-81706B”中的设备和方法进行测试，存在以下不足：1、由于测试设备使用千斤顶提升下电极使位于下电极上的化学转化膜试片与上电极接触并施压，在化学转化膜试片与上电极接触与施压过程中，试片与上电极之间会产生微小位移，致使化学转化膜试片的测量面受到摩擦力而破坏了原始状态，而化学转化膜是否完好直接影响测试电阻值的可靠性；2、上电极的安装与定位方式严重影响化学转化膜试片接触电阻测试数据的准确性。3、测试设备的压力传输系统精度不易控制，造成所施加压力的不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于化学转化膜接触电阻测试的设备和方法，以提高化学转化膜接触电阻测试的准确性和简化设备的加工制作。

本发明的技术方案：使用现有电子拉力机，自行设计上电极、下电极及用于安装上电极的上夹具和用于安装下电极的下夹具，并配置数字微欧计显示测量值。

本发明所述用于化学转化膜接触电阻测试的设备，包括电子拉力机、上测头和下测头；上测头由上电极和上夹具组成，所述上电极为柱状体，其上端面为球面，其下端面为平面，所述上夹具由与电子拉力机主机的移动头连接的连接段和上电极安装段组成，其制作材料为导电材料，其上电极安装段端面中心部位设置有用于插装上电极的凹槽，该凹槽的槽底为平面，内腔形状与上电极相同，内腔尺寸与上电极为动配合，上电极插装在上夹具的凹槽内并与上夹具铰连，其球面状上端面与凹槽的底面接触；下测头由下电极和下夹具组成，所述下电极为柱状体，其上端面和下端面均为平面且面积大于上电极下端面的面积，所述下夹具由与电子拉力机主机的底座组合的连接段和下电极安装段组成，其制作材料为绝缘材料，下电极固定在下夹具的下电极安装段端面中心部位；在化学转化膜接触电阻测试时，上测头通过其上夹具的连接段安装在电子拉力机主机的移动头上，下测头通过其下夹具的连接段安装在电子拉力机主机的底座上。

本发明所述用于化学转化膜接触电阻测试的设备，其上电极和下电极形状相同，均为圆柱体或三棱柱体或四棱柱体，优选铜或镀银铜制作；其上夹具优选高炭钢或合金钢制作，其下夹具优选电工胶木或工程塑料制作。

本发明所述化学转化膜接触电阻的测试方法，使用上述测试设备，并配置数字微欧计，测试操作步骤如下：

(1)预热数字微欧计，启动电子拉力机，设定电子拉力机的工作模式和控制参数，安装上测头和下测头；

(2)在化学转化膜接触电阻试片上设置至少三个测试点，将化学转化膜接触电阻试片放置在下电极的上端面并使第一个测试点位于测试位置，操作电子拉力机使其移动头带着上测头向下运动至上测头中的上电极下端面与化学转化膜接触电阻试片接触；

(3)将数字微欧计电压输入端的正极通过导线与上电极连接，将数字微欧计电压输入端的负极通过导线与下电极连接，将数字微欧计电流输入端的正极通过导线与上夹具连接，将数字微欧计电流输入端的负极通过导线与下电极连接；

(4)操作电子拉力机对化学转化膜接触电阻试片的第一个测试点加载施压，当所施加的压力稳定在测试所要求的压力时，读取数字微欧计上的电阻显示值并予以记录，记录完毕使电子拉力机卸载，即完成第一个测试点接触电阻的测试；

(5)电子拉力机卸载后，移动化学转化膜接触电阻试片使第二个测试点至测试位置并按照步骤(4)进行操作，即完成第二个测试点接触电阻的测试；

(6)按照步骤(5)对其余的各测试点进行测试，当所有测试点完成测试后，将所测试的各测试点的接触电阻值相加并除以测试点的数量，所得接触电阻的平均值即为被测化学转化膜的接触电阻。

在所有测试点完成测试后，断开数字微欧计与上电极、下电极和上夹具的连接，关闭数字微欧计电源，升起电子拉力机移动头，取下上测头和下测头，关闭电子拉力机电源。

本发明所述化学转化膜接触电阻的测试方法，其所设定的电子拉力机工作模式为压缩，所设定的电子拉力机控制参数为：测试所要求的压力，上测头的运动速率。测试所要求压力的确定规则是：在测试过程中，不破坏化学转化膜接触电阻试片且能使上电极测量面和下电极测量面与所述试片紧密接触，对于不同基体材料的化学转化膜，可在上述规则的指导下通过试验确定；上测头运动速率的确定规则是：上测头平稳下降且在与化学转化膜接触电阻试片接触时不会造成所述试片表面的损伤，可在上述规则的指导下通过试验确定。

本发明具有以下有益效果：

1、试验表明，使用本发明所述测试设备和测试方法，能很好地避免被测化学转化膜的损坏，提高接触电阻测试值的准确性，其原因在于整个测试过程中，被测化学转化膜接触电阻试片始终处于静止状态，不会受到摩擦力的作用。

2、使用本发明所述测试设备，可根据设定的压力值闭环式全自动施加压力，因而测量电极(上电极和下电极)与被测化学转化膜接触电阻试片的接触压力不受传输过程的影响，有利于提高测试的准确性和精度。

3、本发明所述测试设备在电极、夹具的设计方面充分考虑了被测化学转化膜测量面的受力均匀性，使标准测量面积更加真实，所测试的数据精确可靠。

4、本发明所述设备的主机采用现有拉力试验机，只需对上电极、下电极、上夹具和下夹具进行设计和加工制作，因而简化了设备的加工制作。

5、本发明所述测试设备和测试方法可对各种金属材料化学转化膜的接触电阻进行测试。

附图说明

图1是本发明所述用于化学转化膜接触电阻测试的设备的示意图，该图还描述了设备在测试状态时，被测化学转化膜接触电阻试片的放置及数字微欧计与上电极、下电极和上夹具的连接关系；

图2是上夹具的一种示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是上电极的一种示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是下电极、下夹具的一种组合示意图，该图同时描述了下电极、下夹具的结构；

图7是图6的俯视图；

图8是一种化学转化膜接触电阻试片的示意图。

图中，1-电子拉力机，2-上夹具(2-1：连接段、2-2：上电极安装段、2-3：凹槽)，3-上电极，4-下电极，5-下夹具(5-1：连接段、5-2：下电极安装段)，6-数字微欧计，7-化学转化膜接触电阻试片。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明所述用于化学转化膜接触电阻测试的设备与方法作进一步说明。

实施例1

本实施例中，用于化学转化膜接触电阻测试的设备如图1所示，包括电子拉力机1、上测头和下测头。电子拉力机1为微机控制电子万能试验机(型号WDW-100，上海龙华公司生产)，上测头由上电极3和上夹具2组成，下测头由下电极4和下夹具5组成。

上电极3的形状如图4、图5所示，为圆柱体，其上端面为球面，其下端面为平面，边缘做倒角处理，尺寸为φ30毫米×30毫米，由黄铜棒加工制成。上夹具2如图2、图3所示，由连接段2-1和上电极安装段2-2组成，其制作材料为高炭钢，所述连接段2-1为圆柱形，尺寸与电子拉力机主机的移动头上的安装孔相匹配，所述上电极安装段端面中心部位设置有用于插装上电极的凹槽2-3，该凹槽的为圆形槽，槽径与上电极的直径相同且为动配合，槽底为平面，上电极3插装在上夹具2的凹槽内并与上夹具铰连，其球面状上端面与凹槽的底面接触。

下电极4如图6、图7所示，为圆柱体，其上端面和下端面均为平面，尺寸为φ50毫米×30毫米，由黄铜棒加工制成，其上端面(电极测量面)的边缘做倒角处理。下夹具5如图6、图7所示，由连接段5-1和下电极安装段5-2组成，制作材料为电工胶木，所述电极安装段5-2的端面中心部位设置有下电极安装槽，下电极4固定在该安装槽中，与下夹具组合成一体。

当用于化学转化膜接触电阻测试的设备处于测试状态时，上测头通过其上夹具的连接段2-1安装在电子拉力机主机的移动头上，下测头通过其下夹具的连接段5-1安装在电子拉力机主机的底座上，如图1所示。

实施例2

本实施例测量铝材转化膜的接触电阻，铝材转化膜接触电阻试片的形状如图8所示，设置了十个测试点。本实施例使用实施例1所述的设备，并配置数字微欧计(型号PC9A，上海福禄克公司生产)，测试操作步骤如下：

(1)将数字微欧计6预热五分钟，启动电子拉力机1，设定电子拉力机的工作模式为压缩，设定测试所要求的压力为200psi，上测头的运动速率为0.5mm/分钟，然后安装上测头和下测头；

(2)将化学转化膜接触电阻试片7放置在下电极4的上端面并使第一个测试点位于测试位置，操作电子拉力机使其移动头带着上测头向下运动至上测头中的上电极3下端面与化学转化膜接触电阻试片接触；

(3)将数字微欧计6电压输入端的正极通过导线与上电极3连接，将数字微欧计6电压输入端的负极通过导线与下电极4连接，将数字微欧计6电流输入端的正极通过导线与上夹具2连接，将数字微欧计6电流输入端的负极通过导线与下电极4连接；

(4)操作电子拉力机对化学转化膜接触电阻试片的第一个测试点加载施压，当所施加的压力稳定在200psi时，读取数字微欧计上的电阻显示值并予以记录，记录完毕使电子拉力机卸载，即完成第一个测试点接触电阻的测试；

(5)电子拉力机卸载后，移动化学转化膜接触电阻试片使第二个测试点至测试位置并按照步骤(4)进行操作，即完成第二个测试点接触电阻的测试；

(6)按照步骤(5)对其余的各测试点进行测试，当十个测试点均完成测试后，将所测试的十个测试点的接触电阻值相加并除以十(测试点的数量)，所得接触电阻的平均值即为被测化学转化膜的接触电阻。

在十个测试点均完成测试后，断开数字微欧计与上电极、下电极和上夹具的连接，关闭数字微欧计电源，升起电子拉力机移动头，取下上测头和下测头，关闭电子拉力机电源。

Claims (3)

1.一种化学转化膜接触电阻的测试方法，其特征在于使用化学转化膜接触电阻测试设备，所述化学转化膜接触电阻测试设备包括电子拉力机（1）、上测头和下测头，并配置数字微欧计（6）；上测头由上电极（3）和上夹具（2）组成，所述上电极（3）为柱状体，其上端面为球面，其下端面为平面，所述上夹具（2）由与电子拉力机主机的移动头连接的连接段（2-1）和上电极安装段（2-2）组成，上夹具制作材料为导电材料，上电极安装段端面中心部位设置有用于插装上电极的凹槽（2-3），该凹槽的槽底为平面，内腔形状与上电极相同，内腔尺寸使内腔与上电极为动配合，上电极（3）插装在上夹具（2）的凹槽内并与上夹具铰连，其球面状上端面与凹槽的底面接触；下测头由下电极（4）和下夹具（5）组成，所述下电极（4）为柱状体，其上端面和下端面均为平面且面积大于上电极（3）下端面的面积，所述下夹具（5）由与电子拉力机主机的底座组合的连接段（5-1）和下电极安装段（5-2）组成，其制作材料为绝缘材料，下电极（4）固定在下夹具的下电极安装段（5-2）端面中心部位；在化学转化膜接触电阻测试时，上测头通过其上夹具的连接段（2-1）安装在电子拉力机主机的移动头上，下测头通过其下夹具的连接段（5-1）安装在电子拉力机主机的底座上；

测试操作步骤如下：

（1）预热数字微欧计（6），启动电子拉力机（1），设定电子拉力机的工作模式和控制参数，安装上测头和下测头；

（2）在化学转化膜接触电阻试片（7）上设置至少三个测试点，将化学转化膜接触电阻试片（7）放置在下电极（4）的上端面并使第一个测试点位于测试位置，操作电子拉力机使其移动头带着上测头向下运动至上测头中的上电极（3）下端面与化学转化膜接触电阻试片接触；

（3）将数字微欧计（6）电压输入端的正极通过导线与上电极（3）连接，将数字微欧计（6）电压输入端的负极通过导线与下电极（4）连接，将数字微欧计（6）电流输入端的正极通过导线与上夹具（2）连接，将数字微欧计（6）电流输入端的负极通过导线与下电极（4）连接；

（4）操作电子拉力机对化学转化膜接触电阻试片的第一个测试点加载施压，当所施加的压力稳定在测试所要求的压力时，读取数字微欧计上的电阻显示值并予以记录，记录完毕使电子拉力机卸载，即完成第一个测试点接触电阻的测试；

（5）电子拉力机卸载后，移动化学转化膜接触电阻试片使第二个测试点至测试位置并按照步骤（4）进行操作，即完成第二个测试点接触电阻的测试；

（6）按照步骤（5）对其余的各测试点进行测试，当所有测试点完成测试后，将所测试的各测试点的接触电阻值相加并除以测试点的数量，所得接触电阻的平均值即为被测化学转化膜的接触电阻。

2.根据权利要求1所述的化学转化膜接触电阻的测试方法，其特征在于所设定的电子拉力机工作模式为压缩，所设定的电子拉力机控制参数为：测试所要求的压力，上测头的运动速率。

3.根据权利要求1或2所述的化学转化膜接触电阻的测试方法，其特征在于上电极（3）和下电极（4）由铜或镀银铜制作。

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