CS269125B1 - Microscanner for coatings' thickness coulombmetering measuring - Google Patents

Description

Vynález ее týká mikrosnímače pro coulometrické měření tloulřky povlaků vytvořených elektrochemicky, který je určen především pro opakovaná měření tloušlky povlaků zlata, Jeho slitin a dalších drahých kovů na malých površích.

Měřeni tloušlky patří к základní kontrole požadovaných funkčních a ochranných vlastností elektrochemicky vytvořených povlaků. Goniometrická měřicí metoda, spočívající v řízeném anodickém rozpouštění povlaku, se osvědčila při kontrole tloušlky běžných, v průmyslové praxi převažujících povlaků Zn, Ni, Cr, popřípadě kombinací Cu-Ni-Cr nebo moderních slitinových povlaků, například Ni/Fe.

Konstrukce přístrojů, tvořená principiálně měřicím snímačem, který zajišluje styk pracovního elektrolytu a měřeným povrchem, a řídicí i vyhodnocovací elektronickou částí tloušlkoměru, je známá. Známé jsou i různé konstrukční návrhy snímačů a mikrosnímačů pro měření tloušlky uvedených povlaků na malých površích в velikostí anodicky odleptaného měřeného místa od 0 0,3 až 0 4 mm, eventuálně 0 0,2 x 0,4

Rozvoj mikroelektroniky vyvolal potřebu zajistit spolehlivá měření tloušlky povlaků zlata a jeho slitin, popřípadě tloušlky dalších drahých kovů na elektrochemických součástkách a tištěných spojích. Stejně významné je i sledování tloušlky povlaků zlata a jeho slitin nanesených na bižuterii. Všechny tyto výrobky jsou charakterizovány Jak minimální plochou, tak i malou tloušlkou vytvořeného povlaku, který obvykle nepřesahuje

Využití známých konstrukcí mikrosnímačů, pracujících s uzavřeným okruhem měřicího elektrolytu a uplatňujících výhodně tlakové prvky při plnění snímače a vlastního měření, nevedlo při měření tlouštěk zlata к pozitivním výsledkům. Podstatné nedostatky se při uplatnění známých konstrukcí mikrosnímačů projevovaly především v nízké účinnosti anodického rozpouštění povlaku, nerovnoměrném rozpouštění na vymezené ploše, nízké měřicí rychlosti, nespolehlivosti indikace potenciálového skoku ukončujícího měřicí cyklus, a v důsledku toho vedly к vysokému rozptylu naměřených výsledků, tedy i nepřesnosti měření. Vysoká odolnost zlatých povlaků vůči působení chemických i elektrochemických degradačních vlivu vyžaduje zásadně změnit pracovní podmínky při měření, podstatně zvýšená proudová hustota při anodickém rozpouštění, rychlejší výměna elektrolytu v okolí měřeného místa, zvýšení účinnosti promíchávání a přívodu čerstvého měřicího elektrolytu к měřenému povrchu Jsou některé z ově£pvaných pracovních podmínek, které významně odlišují nároky na měření tloušlky standardních uvedených povlaku od měření povlaků zlata, jeho slitin a povlaku dalších drahých kovů.

Nevýhody známých konstrukcí mikrosnímačů s tlakovou výměnou elektrolytu při měření ee podstatně odstraňují mikrosnímačem pro coulometrické měření tloušlky povlaků, složeným z vnitřní pracovní komory, opatřené ve spodní části vnitřní tryskou, a z vnější pracovní komory, obklopující vnitřní pracovní komoru a opatřené ve spodní části vnější tryskou, přičemž vnější tryska má nástavec, přesahující konec vnitřní trysky a vymezující velikost měřeného povrchu, přičemž vnitřní pracovní komora a vnější pracovní komora Jsou napojeny na zdroj reverzních změn tlaku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnitřní pracovní komora Je nepojena prostřednictvím vnitřní reverzní komory na jednu část a vnější pracovní komora je napojena prostřednictvím vnější reverzní komory na druhou část zdroje reverzních změn tlaku. 3e výhodné, jestliže objemy vnitřní a vnější pracovní komory a vnitřní a vnější reverzní komory Jsou navzájem v poměru 0,8 až 1,2. Эе rovněž výhodné, Jestliže průřezy vnitřní a vnější trysky Jsou navzájem v poměru 0,8 až 1,2. V tomto případě dochází v měřeném místě, na kterém je anodicky odleptáván povlak, к nastavitelné výměně měřicího elektrolytu a podstatné intenzifikaci probíhajícího elektrochemického procesu. Zaručením spolehlivé výměny elektrolytu v měřeném místě je vyloučen výskyt vzduchových bublinek při uvolňování vodíku, které by blokovaly měřené místo, □sou tak vytvořeny podmínky pro zvýšení proudové hustoty při zabezpečení rovnoměrného anodického rozpouštění povlaku po celou dobu měření a dosažení vysoké reprodukovatel2 no· ti výsledků· 3e fovněž výhodné, jestliže vnitřní reverzní komora je vyměnitelná· Vynález je dále blíže objasněn na popisu jedné z možných variant konstrukčního provedení mikrosnímače pomocí výkresu, kde je znázorněn podélný řez zařízením podle vynálezu.

Základní částí mikrosnímače pro coulometrické měření tloušťky povlaků je měřící snímač který se skládá z vnitřní pracovní komory 2 a vnější pracovní komory 4· Vnější pracovní komora 4 obklopuje vnitřní pracovní komoru 2· spodní část vnitřní pracovní komory 2 je zakončena vnitřní tryskou 3. Vrchní část vnitřní pracovní komory £ je spojena prostřednictvím vnitřní reverzní komory 8 s první částí zdroje 9 reverzních změn tlaku· Spodní část vnější pracovní komory 4 je zakončena vnější tryskou 5· Vrchní část vnější pracovní komory 4 je spojena prostřednictvím vnější reverzní komory 10 s druhou částí 11 zdroje £ reverzních změn tlaku· Vnější tryska je opatřena nástavcem 6, který vymezuje velikost měřeného povrchu na kontrolovaném výrobku. Nástavec 6 přesahuje konec vnitřní trysky 3·

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem: Před měřením tloušťky je nutné naplnit mikrosnímač pracovní kapalinou, měřícím elektrolytem vhodným pro daný typ měřeného povlaku· Naplnění mikroanímače je zajištěno zanořením nástavce 6 snímače £ do nádobky s měřicím elektrolytem a spuštěním chodu zdroje 7 reverzních změn tlaku· Chod zdroje 7 zajišťuje postupné vytlačení'vzduchu z vnitřní reverzní komory 8 a vnitřní pracovní komory 2, doprovázené současným'naplněním vnější pracovní komory 4 a vnější reverzní komory 10 měřicím elektrolytem, střídané v druhé fázi pohybu zdroje 7 vytlačením měřicího elektrolytu z reverzní komory 10 a vnější pracovní komory 4 doprovázeným současným naplněním vnitřní pracovní komory 2 a vnitřní reverzní komory 8 měřicím elektrolytem· V závislosti na okamžiku vypnutí zdroje 7 je rozmístěn měřicí elektrolyt v jednotlivých vzájemně spojených komorách mikrosnímače 2, 8, 4, 10. Po ukončeném naplnění je možné vyjmout mikrosnímač z nádobky, aniž by došlo к úniku kapaliny. Měření tloušťky je zahájeno po přiložení mikrosnímače na vymezené místo povrchu výrobku a přitisknutí nástavce 6. Měření lze zahájit bexohledu na vzájemný poměr rozmístění elektrolytu v komorách 2, 8 a 4, £0. Zapojením zdroje 7 reverzních změn tlaku dochází к postupnému vytlačování elektrolytu vnitřní tryskou 3 к vymezenému povrchu a přemisťování elektrolytu do vnější pracovní komory 4 a reverzní komory 10. V následné fázi se přemisťuje elektrolyt vnější tryskou 5 к vymezenému povrchu a dále do vnitřní pracovní komory 2 a vnitřní reverzní komory 8. Střídáním reverzních změn tlaku se směr výměny elektrolytu, v okolí měřeného místa mění. Měřicí cyklus je ukončen při potenciálovém skoku vznikajícím po anodickém odleptání povlaku v měřeném místě. V tomto okamžiku se zastavuje chod zdroje 7 reverzních změn tlaku· V závislosti na okamžiku vypnutí je opět měřicí elektrolyt rozmístěn v komorách mikrosnímače 2, 8 a 4, 10. Pak je možno sejmout mikrosnímač beze ztráty měřicího elektrolytu a bez znečištění povrchu výrobku a na novém místě povrchu opakovat měření· Uvedený způsob plnění mikrosnímače měřicí® elektrolytem je možné zaměnit při využití výměnné vnitřní reverzní komory 8, Komora 8 příkladně řešená jako předem naplněný zásobník měřicího elektrolytu, je spojena před měřením s vnitřní pracovní komorou 2 a první částí 9 zdroje 7 reverzních změn tlaku· Po přiložení na povrch probíhá měřicí cyklus stejným způsobem jako v předchozím případě s přídavným tlakem odpovídajícím objemu vnitřní pracovní komory 2.

Vynález umožňuje měření tloušťky především povlaků zlata, jeho slitin a dalších drahých kovů vytvořených elektrochemickým vylučováním. Je vhodný i pro měření běžných provozních povlaků, kdy podstatně zvyšuje reprodukovatelnost měření a dovoluje zvýšením proudové hustoty zrychlit měření.

Mikrosnímač je určen jako základní vybavení coulometrického měřiče tloušťky pro sledování kvality vytvořených povlaků v laboratořích galvanizoven, na pracovištích technické kontroly a řízení jakosti, popřípadě ve zkušebnách kvality výrobků.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1· Mikrosnímač pro coulometrické měření tloušlky povlaku opatřený měřicím snímačem, složeným 2 vnitřní pracovní komory, opatřené ve spodní části vnitřní tryskou, s x vnější pracovní komory, obklopující vnitřní pracovní komoru a opatřené ve spodní části vnější tryskou, přičemž vnější tryska má náatavec, přesahující konec vnitřní trysky a vymezující velikost měřeného povrchu, vnitřní pracovní komora a vnější pracovní komora jsou napojeny na zdroj reverzních změn tlaku, vyznačující se tím, že vnitřní pracovní komora (2) je napojena prostřednictvím vnitřní reverzní komory (8) na první část (9) a vnější pracovní komora (4) Je napojena prostřednictvím vnější reverzní komory (10) na druhou část (11) zdroje (7) reverzních změn tlaku·
2. 2· Mikrosnímač podle bodu 1, vyznačující se tím, Žc objemy vnitřní pracovní komory (2) a vnější pracovní komory (4) Jsou navzájem v poměru 0,8 až 1,2.
3. 3. Mikrosnímač podle bodu 1, vyznačující se tím, že objemy vnitřní reverzní komory (8) a vnější reverzní komory (10) Jsou navzájem v poměru o,8 až 1,2.
4. 4. Mikrosnímač podle bodá 1 a 2, vyznačující se tím, že průřezy vnitřní trysky (3) a vnější trysky (5) jsou navzájem v poměru 0,8 až 1,2.
5. 5· Mikrosnímač podle bodu 1, vyznačující se tím, Že vnitřní reverzní komora (8) je vyměnitelná*