CS217330B1 - Coulometrický měřič tlouálky povlaků - Google Patents

Description

Vynález ae týká coulometrického měřiče tlouálky povlaků. Tento měřič je určen pro měření tloušíky chemicky a elektrochemicky vyloučených jedno- a vícevrstvých kovových povlaků.

V současné době jsou známy a provozně uplatňovány přístroje měřící tloušťku povlaků coulometrickou metodou. Přístroje pracují na principu Faradayova zákona. Tloušlka povlaku je stanovena v závislosti na indikaci celkové doby např. celkového proělého náboje nutného k anodickému rozpouštění povlaku při konstantních podmínkách elektrochemického procesu. Zánámá elektronická řešení měřičů sestávají ze zdroje proudu anodického rozpouštění, měřícího snímače s pracovním elektrolytem, indikátoru počátku a konce anodického rozpuštění povlaku, vyhodnocovače měřené tloušťky a systému řídícího automatický Chod zařízení.

Zajištění konstantních elektrochemických podmínek v průběhu měření patří k základním podmínkám potřebná reprodukovatelnosti a přesnosti měření. Jedním z rozhodujících prvků přístroje, který zásadním způsobem ovlivňuje dosažitelnou přesnost stanovení tlouálky, je měřící snímač. Coulometrické měřiče tlouálky pracují s řadou různých typů snímačů. Na sledovaném povrchu vymezuje snímač kontrolované místo, na které dochází v průběhu měření k anodickému rozpouštění povlaku. Pracovní elektrolyt, odlišný pro jednotlivé měřené kombi·* nace povlak/základ, je přiváděn ke kontrolovanému místu různým způsobem.

Způsob a intenzita výměny pracovního elektrolytu přímo v okolí kontrolovaného

217 330

217 330 místa je základním zdrojem nedostatků současných známých snímačů a tím i coulometrických měřičů tloušťky. Významně ovlivňují přesnost měření, rovnoměrné rozpouštěni povlaku po celá měřená ploše, umožňují zmenšení kontrolovaná plochy i zrychlení měření využitím vyšších proudových hustot anodického rozpouštění.

U známých snímačů konstrukčně řešených jako otevřená elektrolytická nádobky je pracovní elektrolyt před měřením plněn ručně, např. kapátkem, pipetou, injekční stříkačkou. Při měření je elektrolyt v nádobce promícháván obvykle vzduchem nebo mechanicky. Snímače tohoto provedení prakticky nedovolují výrazné zmenšení kontrolovaná plochy, pracují 8 průměrem měřeného místa 0 3,2 až 3»5 aa, ani rychlejší rozpouštění - obvykle okolo 5 /ua za min.

U dalších známých typů snímačů, vybavených zpravidla zásobníkem elektrolytu, je pracovní elektrolyt k měřenému povrchu plynule přiváděn. Výměnu elektrolytu v kontrolovaném místě zajišťují např. čerpadla nebo tlakové prvky. Snímače tohoto provedení dovolují zmenšení plochy kontrolovaného místa - až k 0 1 mm, i vyšší rychlosti rozpouštění - až do 50 yum za min. Zkušenosti s provozem těchto typů snímačů potvrdily, že jak při přenosu elektrolytu čerpadlem, tak i tlakovým prvkem vznikají potíže při počátku i konci měření, kdy při přikládání a odejímání snímače z měřeného místa dochází k úniku elektrolytu, není zajištěna účinná výměna elektrolytu, popř. dochází k blokování kontrolovaného místa vytvořenou vzduchovou bublinou. Praktickým důsledkem těchto vlivů je pak výrazně kolísající reprodukovatelnost měření a růst variability dosažených výsledků.

Výše uvedená nevýhody současných coulometrických měřičů tloušťky jsou odstraněny coulomstrickým měřičem tloušťky povlaků sestávajících z měřicího snímače, zdroje proudu, indikačního a řídícího obvodu a řízeného zdroje změny tlaku elektrolytu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že indikační a řídící obvod je napojen na generátor kmitů spojený mechanickým prvkem ae zdrojem reverzních pulzních tlakových změn obsahujícím pružný prvek, přičemž tento zdroj je pružným přívodem tlaku těsně spojen se zásobní komorou měřicího snímače. Je výhodná, jestliže uvnitř pružného přívodu tlaku je umístěn vodič pro přívod proudu ze zdroje, zajišťujícího anodická rozpouštění povlaku, neboť se stabilizují pracovní podmínky rozpouštění a současně zjednodušuje obsluha přístroje při měření.

Je rovněž výhodné, je-li průměr trysky umístěné v pracovní komoře měřícího snímače v poměru 1 : 5 až 1 s 15 k průměru prvku vymezujícího velikost kontrolovaného místa. V tomto případě dochází při pracovní frekvenci stroje reverzních pulzních tlakových změn v rozmezí od 1 Hz do 3 Hz jednak k přívodu dostatečného množství pracovního elektrolytu k povrchu a jeho výměně v měřeném místě, jednak je usnadněno zahájení i ukončení měření, kdy nedochází k úniku pracovního elektrolytu při manipulaci se snímačem a je prakticky vyloučeno blokování měřeného místa vzduchovými bublinami. Tím jsou zaručeny podmínky pro rovnoměrná anodická rozpouštění povlaku po celou dobu rozpouštění a dosažení požadovaná přesnosti měření.

Optimální nastavení pracovní frekvence zdroje reverzních pulzních tlakových změn, jejich časového průběhu a amplitudy a poměru průměru trysky v pracovní komoře k průměru měřeného místa zaručuje dostatečnou mohutnost výměny pracovního elektrolytu v měřeném

217 330 místě i v celém objemu a po celou dobu měření a tím, při intensiostatickém zapojení zdroje rozpouStěcího proudu, minimalizaci chyb při měření, způsobených obecně nehomogenními podmínkami při elektrochemickém rozpouštění povlaku.

Vynález je dále blíže objasněn na popisu jedné z možných variant jeho provedení pomocí přiloženého výkresu, kde je znázorněn podélný řez zařízením podle vynálezu.

Základní část coulometrickáho měřiče tloušíky povlaků je měřicí snímač 1, který sestává z pracovní komory 2, do které zasahuje tryska 2 ústící ze zásobní komory 4. Na měřeném povrchu vymezuje velikost kontrolovaného místa těsnicí prvek 13 umístěný v dotykové části měřícího snímače 1. Pružný přívod 2, na kterém je umístěn vodič 6 pro přívod proudu ze zdroje proudu 11. tlakotěsně spojuje měřící snímač 1 se zdrojem 7 reverzních pulzních tlakových změn obsahujícím mechanicky pružný prvek 8. V tomto provedení je tvořen pružnou membránou spojenou mechanickým prvkem 2 ³ generátorem 10 kmitů. Elektronické jednotky indikačního a řídícího obvodu 12 jsou připojeny jak na zdroj 11 proudu anodického rozpouštění povlaku, tak na generátor 10 kmitů i na základní materiál, na němž je vytvořen měřený povlak.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem :

Před měřením tloušíky je nutné naplnit snímač elektrolytem. Měřící snímač 1 je zanořen do nádobky s pracovním elektrolytem. Spuětěním chodu generátoru 10 kmitů vyvolá mechanický prvek 2 spojený s pružným prvkem 8 například s pružnou membránou v zásobní komůrce £ snímače 1 reverzní pulzní změny tlaku a pracovní frekvencí nastavenou na hodnotu od 1 Hz do 3 Hz. Dojde postupně k vypuzení vzduchu z komůrek 2 a 2 snímače 1 a jejich naplnění elektrolytem, po vypnutí generátoru 10 kmitů vzniklý podtlak způsobí nasátí pracovního elektrolytu z komůrky 2 do zásobní komůrky 4. Vzhledem k následnému vyrovnání tlaků uvnitř snímače a vně snímače a kapilárním silám lze snímač 1 po naplnění pracovním elektrolytem vyjmout z nádobky a beze ztráty elektrolytu umístit na kontrolované místo.

Po přiložení snímače i na kontrolované místo povlaku je znovu zapojen generátor 10 kmitů. Vyvolaná reverzní pulzní změna tlaku v zásobní komůrce £ snímače 1 vytlačuje pracovní elektrolyt tryskou 2 k měřenému místu vymezenému na povrchu těsnícím prvkem 13. Elektrolyt se jednak generovaným reverzním pulzním pohybem intenzivně vyměňuje v měřeném místě a současně se částečně stlačuje do prostoru pracovní nádobky 2. Po skončení měření, kdy dochází automaticky k vypnuti jak zdroje proudu 11. tak i generátoru 10 kmitů, se automaticky vyrovnají tlaky v pracovní komůrce 2 a zásobní komůrce 4 snímače 1. Přetlak vzniklý při měření v pracovní komůrce 2, za současného podtlaku v zásobní komůrce 4, způsobí automatické vrácení pracovního elektrolytu zpět do zásobní komůrky 4. Měřící snímač 1 lze potom sejmout z měřeného povrchu aniž by došlo ke ztrátě pracovního elektrolytu. Přemístěním snímače 1 ha nové místo, bez nutnosti výměny pracovního elektrolytu, lze pokračovat v měření.

Vynález umožňuje kontrolu tloušíky kovových povlaků vytvořených především galvanickým způsobem, umožňuje zjišíovat tloušíku i u povlaků vytvořených bezproudovým například žárovým nanášením nebo chemickým způsobem. Je určen jako základní měřící vybavení

217 330 laboratoří galvanizoven, pracovišť odborů technické kontroly, řízení jakosti, zkušeben kvality.

Claims (4)

1. Coulometrický měřič tloušťky povlaků sestávající z měřícího snímače, zdroje proudu, indikačního a řídícího obvodu a řízeného zdroje změny tlaku elektrolytu vyznačující ee tím, že indikační a řídící obvod (12) je napojen na generátor (10) kmitů spojený meoha nickým prvkem (9) se zdrojem (7) reverzních pulzních tlakovým změn, obsahujícím prulný prvek (8), přičemž tento zdroj (7) je pružným přívodem (5) tlaku těsně spojen ee zásobní komorou (4) měřícího snímače (1).

2. Coulometrický měřič podle bodu 1 vyznačující se tím, že uvnitř pružného přívodu (5) tlaku je umístěn vodič (6) pro přívod proudu ze zdroje (11).

3. Coulometrický měřič podle bodů 1 a 2 vyznačující ee tím, že měřící snímač (1) vyúsťuje v pracovní komoru (2) kde je umístěna tryska (3) jejíž průměr je v poměru 1:5 až

1 : 15 k průměru prvku (13) vymezujícího velikost kontrolovaného místa.

4. Coulometrický měřič podle bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že pracovní frekvence zdroje (7) reverzních pulzních tlakových změn má hodnotu od 1 Hz do 3 Hz.