DD219275A1

DD219275A1 - Verfahren zur bestimmung von oberflaechen

Info

Publication number: DD219275A1
Application number: DD25608383A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Scholze
Original assignee: Mansfeld Kom W Pieck Forschung
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1985-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von elektrisch leitenden Oberflaechen einfacher und komplizierter geometrischer Formen, insbesondere von Teilen, die galvanisch beschichtet werden. Ziel der Erfindung ist ein einfaches, ohne wesentlichen geraetetechnischen Aufwand zu realisierendes Verfahren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der im Elektrolyten eines elektrochemischen Bades eingetauchten Oberflaeche zu entwickeln, das auf der Messgroesse elektrische Spannung beruht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die zu bestimmende Oberflaeche und eine kalibrierte Vergleichsoberflaeche im selben Elektrolyten nacheinander vom genau gleichen Strom durchflossen werden, die sich dabei einstellende Spannung gemessen, Spannungsgleichheit durch veraendertes Eintauchen der kalibrierten Oberflaeche hergestellt und die Oberflaeche auf der kalibrierten Oberflaeche abgelesen wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von elektrisch leitenden Oberflächen einfacher und komplizierter geo-^ metrischer Formen insbesondere von Teilen, die galvanisch beschichtet werden·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß bei der elektrolytischen Behandlung von Oberflächen die Stromdichte von' ausschlaggebendem Einfluß auf den Erfolg der elektrochemischen Behandlung des Teiles mit metallischer Oberfläche ist. Im allgemeinen wird diese Oberfläche aus den geometrisch zugänglichen Abmessungen berechnet oder wo das nicht möglich ist, geschätzt. Die Berechnung der Oberfläche ist jedoch bei komplizierten geometrischen Strukturen nur mit hohem Aufwand durchführbar. Schätzungen der , Oberfläche können mit hohen Fehlern behaftet sein und sind daher insbesondere für galvanische Prozesse abzulehnen. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, dieses Problem anderweitig zu lösen.

So wird beispielsweise zur Oberflächenbestimmung metallischer Oberflächen eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der der Gegenstand und eine in ihrer Eintauchtiefe veränderliche Elektrode zusammen mit einer Gegenelektrode in einem elektrolytischen Bad angeordnet sind, mittels zweier Widerstände und einem Null-

instrument eine abgleichbare Brückenschaltung gebildet wird, und die Elektroden räume im Bad von einer fast bis zur plattenförmig ausgebildeten Gegenelektrode reichende, isolierende Wand voneinander getrennt sind (AS 1817068) ♦

Bei Anlegen einer Spannung fließen auf Grund unterschiedlicher Katodenoberflächen verschiedene Ströme in den beiden Zellenteilen, so daß in der^:Brückenschaltung ein Strom fließt. Diese Meßgröße wird durch Veränderung der eintauchenden kalibrierten Oberfläche auf Null gebracht. Dieses Verfahren ist zur Messung stark gegliederter mittlerer bis großer ebener geometrischer Oberflächen einsetzbar, erfordert dazu aber einen empfindlichen Stromstärkemesser· So sind mit diesem Verfahren Stromstärken im Bereich <T10 yuA zu messen.

Zur Bestimmung sehr kleiner ebener metallischer Oberflächen gedruckter Schaltungen wurde vorgeschlagen, diese bei konstan ter Spannung als Funktion der sich dabei einstellenden Stromstärke zu bestimmen, wobei Katode und Anode jeweils spiegelbildlich gleich sein sollen (OS 2041402). Für kompliziert geformte T_eile mit räumlicher Anordnung ist,diese Methode nicht geeignet, weil es außer bei Leiterplatten nur selten möglich sein wird, spiegelbildliche Darstellungen mit vertretbarem ökonomischen Aufwand anzufertigen. Unabhängig davon erfaßt diese Methode räumliche Flächenanordnungen selbst bei spiegel bildlich gleicher Form der Gegenelektroden die Oberfläche nur fehlerhaft.

Es ist ebenfalls bekannt, ebene unregelmäßige Flächen dadurch zu bestimmen, daß deren Umrisse auf metallisierte Zeichenfolie übertragen werden (OS 2006282) . Die der Oberfläche entsprechende Zeichenfolie wird auf einen Metallzylinder gebracht. Die Fläche entspricht dann einer elektrischen Kapazitätsgröße. Es ist klar, daß auch dieses Verfahren zur Messung 3-dimensional stark gegliederter Oberflächen nicht angewendet werden kann.

Außerdem wurde vorgeschlagen, die metallische Oberfläche einer in einen Elektrolyten eintauchenden Elektrode durch Anwendung elektrischer Impulse vorgegebener Ladungsmenge zu bestimmen (OS 2757687) .

Dieses Verfahren ist für die Anwendung in der Galvanotechnik und vielen anderen' elektrochemischen Gebieten gut geeignet, erfordert aber einen sehr hohen Aufwand an Elektronik zur Realisierung der Messungen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein einfaches Verfahren zur Bestimmung von elektrisch leitenden Oberflächen einfacher und komplizierter geometrischer Formen, das sich ohne wesentlichen gerätetechnischen Aufwand realisieren läßt·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technischen Ursachen der Mängel der bereits bekannten Losungen bestehen darin, daß die vorgeschlagenen Methoden zur Bestimmung der Oberfläche sämtlich auf die Meßgröße elektrischer Stromstärke ausgerichtet sind·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der im Elektrolyten eines elektrochemischen Bades eingetauchten metallischen Oberfläche zu entwickeln, das auf der Meßgröße elektrische Spannung beruht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu bestimmende Oberfläche und eine kalibrierte Vergleichsoberfläche im selben Elektrolyten hoher Streufähigkeit nacheinander eingetaucht und vom genau gleichen Strom durchflossen werden· Dabei ist zu beachten, daß jedem wesentlichen Oberflächenanteil im gleichen Abstand gegenüber eine Gegenelektrode von mindestens gleicher Größe angeordnet wird. Die Gegenelektroden sind miteinander elektrisch verbunden.

Die sich dabei einstellende Spannung wird gemessen. Erreicht man durch entsprechendes Eintauchen der Vergleichsoberfläche die gleiche Spannung zwischen den Elektroden wie bei der zu. bestimmenden Oberfläche, dann sind die beiden Oberflächen gleich groß.

Nach Anlegen und Erhöhung einer Spannung an zwei in einen Elektrolyten eintauchenden Elektroden durchläuft diese die jedem Elektrolysefachmann bekannte Stromstärke-Spannungs-Kurve. Diese Funktion wird bestimmt von dem Ruhepotential, dem Ohmschen Spannungsabfall und den Oberspannungen. Für einen Elektrolyten, bei dem der Oberspannungsanteil des Spannungsabfalls nur durch die Diffusionsüberspannung verursacht wird, kann dieser bei kleinen Stromdichten;für die Oberflächenbestimmung vernachlässigt werden.

Im Falle der Anwendung von hohen Stromdichten erreicht die Summe von Ruhepotential und Oberspannung(en) einen konstanten Wert, so.daß auch bei dieser Verfahrensweise der variable Anteil des Spannungsabfalles bei konstantem Strom nur vom Produkt aus Stromstärke mal Widerstand bestimmt wird.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Stromstärke für die zu bestimmende Oberfläche und die kalibrierte Vergleichsoberfläche gleich sind, derselbe Elektrolyt verwendet wird, die Positionierung im Bad durch apparative Gestaltung auf bekannte Weise auch für beide Proben konstant gehalten wird, wird der Ohmsche Spannungsabfall im Bad nur durch die in den Elektrolyten eintauchende stromleitende Oberfläche bestimmt. ... '*

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert·

Beispiel 1 \ . -. ...'..' ,

In'einem Elektrolyten 0,05 m K₄ /Fe(CN)₆/ +0,05 m K₃ZF taucht man einen metallischen Zahnersatz zwischen 2 Anoden ein. Die Anodenfläche der miteinander elektrisch verbundenen Anoden aus nichtrostendem Stahl beträgt ca. 2 dm . Es fließt ein Gleichstrom von 150 mA. Der Strom wird vom Gleichrichter automatisch konstant gehalten · Dabei stellt sich eine Spannung von 2,25 y ein.

Der metallische Zahnersatz wird aus dem Elektrolyten entfernt und statt dessen ein kalibrierter metallischer Probekörper so weit in den Elektrolyten eingetaucht, bis diese Spannung erreicht ist. Am Probekörper wird eine eingetauchte Oberfläche

von 5 cm festgestellt.

Zum gleichen Ergebnis kommt man, wenn man mit mindestens 2 Probekörpern bekannter etwa gleich großer Oberfläche eine Ka-\ librationskurve aufnimmt und den gefundenen Spannungswert der unbekannten Probe dem entsprechenden Kurvenkoordinaten zuordnet.

Beispiel 2

In einen Goldelektrolyten taucht man einen metallischen Zahnersatz zwischen 2 Anoden ein. Die Anodenfläche der miteinander

. · . · ο

elektrisch verbundenen platinierten Titananoden beträgt 2 dm Es fließt ein Gleichstrom von 1 mA. Der Strom wird vom Gleichrichter automatisch konstant gehalten. Dabei stellt sich eine Spannung von 0,88 V ein. Die Ermittlung der Oberfläche erfolgt nun in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 beschrieben ·

Claims

Erfin dungsanspruch '

1. Verfahren zur Bestimmung von elektrisch leitenden Oberflächen, wobei der Gegenstand, eine in ihrer Eintauchtiefe veränderliche und damit in' ihrer wirksamen Fläche variable Elektrode, eine kalibrierte Vergleichsoberfläche mit einer oder mehreren Gegenelektroden in einem Elektrolyten angeordnet sind und vom Strom durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet , daß die zu bestimmende Oberfläche und die kalibrierte Vergleichsoberfläche im selben Elektrolyten nacheinander vom genau gleichen Strom durchflossen werden, ' die sich dabei einstellende Spannung gemessen, Spannungsgleichheit durch verändertes Eintauchen der kalibrierten Oberfläche hergestellt und die Oberfläche auf der kalibrierten Oberfläche abgelesen wird·

^ ..

2. Verfahren nach Punkt 1. dadurch gekennzeichnet, daß die

Gegenelektrode(n) mindestens gleichgroß wie die zu messende Oberfläche ist (sind)«

3· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom vorzugsweise durch einen Regelgleichrichter automatisch konstant gehalten wird.