DE2558897B2

DE2558897B2 -

Info

Publication number: DE2558897B2
Application number: DE19752558897
Authority: DE
Inventors: Hans 5000 Koeln Nix; Erich Dr.-Ing. 5300 Bonn Steingroever
Original assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Ing E Steingroever Kg 5000 Koeln
Current assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Ing E Steingroever
Priority date: 1975-12-27
Filing date: 1975-12-27
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2558897A1; FR2336658B1; DE2558897C3; FR2336658A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Testplatte zum Kalibrieren von Meßgeräten für nichtmagnetische Schichten auf ferromagnetischer Unterlage, insbesondere v> auf Stahl, und von elektrisch isolierenden Schichten auf elektrisch leitender Unterlage.

Meßgeräte für nichtmagnetische Schichten auf ferromagnetischer Unterlage beruhen

a) auf der Messung der Haftkraft eines Dauerma- w gneten auf der nichtmagnetischen Schicht, die von deren Schichtdicke abhängt,

b) auf der Messung der Verteilung des magnetischen Flusses zwischen einem die nichtmagnetische Schicht durchsetzenden Flußweg und einem >5 anderen, die nichtmagnetische Schicht nicht durchsetzenden Flußweg, die ebenfalls von der Schichtdicke abhängt, und

c) auf der Messung der Beeinflussung einer Wechselfeld-Sonde bei deren Annäherung an die fer- fao romagnetische Unterlage, das heißt auf der Feststellung des Einflusses der ferromagnetischen Unterlage auf ein mit Wechselstrom erregtes Spulensystem, durch Wirbelstromeffekt oder durch Veränderung des magnetischen Wider-Standes des Flußweges.

Meßgeräte für elektrisch isolierende Schichten auf elektrisch leitenden Unterlagen benutzen den Einfluß der Annäherung an die elektrisch leitende Unterlage auf eine Wechselfeld-Sonde durch die in der Unterlage erzeugten Wirbelströme.

Das Kalibrieren solcher Schichtdicken-Meßgeräte erfolgte bisher mittels echter dünner Schichten auf den betreffenden Unterlagen, die entweder als Folie aufgelegt oder fest aufgebracht wurden, zum Beispiel als Lacküberzug, galvanische Schicht oder Plattierung. Diese »Testplatten« unterliegen einer starken Abnutzung, besonders bei geringen Schichtdicken von nur einigen μίτι, und sind aufwendig herzustellen, wenn sie eine bestimmte und konstante, nicht keilförmig verlaufende Schichtdicke aufweisen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Testplatte so auszubilden, daß die Meßergebnisse praktisch unabhängig von einer eventuellen Abnutzung und dem Oberflächenzustand der Platte sind.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung dadurch, daß die Testplatte aus einem nicht oder nur unwesentlich beschichteten Werkstoff besteht, der einen geringeren Einfluß auf das Meßgerät besitzt als die Unterlage der Schichten, zu deren Messung das Gerät bestimmt ist.

Bei Geräten zur Messung der Dicke von Schichten auf ferromagnetischer Unterlage ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die magnetische Leitfähigkeit, die Permeabilität und/oder die magnetische Sättigung des Werkstoffes der Testplatte geringer als der entsprechende Wert der ferromagnetischen Unterlage der zu messenden nichtmagnetischen Schicht; bei Geräten zur Messung der Dicke von Schichten auf elektrischleitenden Unterlagen trifft dies gemäß Anspruch 3 auf die elektrische Leitfähigkeit des Werkstoffes der Testplatte zu.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Testplatten mit Schichten bekannter Dicke nur einmal zur Bestimmung der einem Meßgerät eigenen Empfindlichkeitskurve verwendet werden müssen und weitere gleiche Geräte mit den Testplatten aus einheitlichem Werkstoff kalibriert oder auf die Richtigkeit ihrer Anzeige beim späteren Gebrauch geprüft werden können.

Als Werkstoff für die erfindungsgemäßen Testplatten für Geräte zur Messung der Dicke von Schichten auf ferromagnetischer Unterlage ist Nickel besonders geeignet.

Die Verwendung von Reinnickel ::um Kalibrieren von Meßgeräten für magnetische Größen ist an sich bekannt, zum Beispiel zum Kalibrieren von magnetisehen Waagen. Eine Anwendung bei Schichtdickenmessern ist aber nicht bekanntgeworden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Beispiel für das herkömmliche Kalibrieren eines Schichtdickenmessers,

Fig. 2 das Kalibrieren eines Schichtdickenmessers mit einer erfindungsgemäßen Testplatte,

Fig. 3 die Anzeige eines Dickenmessers für Schichten auf Eisen in Abhängigkeit von der Schichtdicke und

Fig. 4 einen Schichtdickenmesser in einer bekannten Ausführung bei der Prüfung des Kalibrierpunktes.

Fig. 1 zeigt als Beispiel das herkömmliche Kalibrieren eines Schichtdickenmessers, bei dem die Haftkraft eines Dauermagneten 1 mit den Polen N und S zur Schichtdickenmessung eingesetzt wird, mittels einer auf einer Stahlunterlage 2 aufgebrachten Schicht 3 von bekannter Dicke b. Der Magnet I steht

unter der Zugwirkung einer Feder 4 in Richtung des Pfeiles 10. Die Kraft der Feder 4 beim Abreißen des Magneten 1 von der Unterlage 2, 3 wird auf einer Meßskala 5 angezeigt.

Der zunächst vollmagnetisierte Magnet 1 haftet stark auf der zu messenden Schicht 3, so daß beim Abreißen des Magneten 1 von der Schicht 3 in Richtung des Pfeiles 10 die Feder 4 von « bis zur Anzeige a gedehnt wird.

Der Maenet 1 wird nun in bekannter Weise entmagnetisiert, bis beim Abreißen von der Schicht 3 die richtige Schichtdicke b auf der Meßskala 5 angezeigt wird. Die Meßskala 5 ist mit dem oberen Ende der Feder 4 fest verbunden; sie besitzt eine nach «= gedrängte Teilung.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Kalibrieren auf einer Testplatte 6 aus einheitlichem Werkstoff dargestellt, nämlich auf einer Testplatte aus Reinnickel mit einer Sättigungsmagnetisierung Js = 0,62 T. Der Magnet 1 wird nach voller Aufmagnetisierung so weit entmagnetisiert, daß beim Abreißen von der Testplatte 6 aus einheitlichem nicht beschichtetem Werkstoff die Feder 4 von » bis zur Anzeige b auf der Skala S gedehnt wird.

Fig. 3 zeigt die Anzeige eines Dickenmessers für Schichten auf Eisen in Abhängigkeit von der Schichtdicke. Der Kalibrierpunkt b auf einer Testplatte 6 aus Nickel liegt in einem Bereich mittlerer Steigung der Empfindlichkeitskurve 7, wo der Kalibriervorgang besonders sicher durchzuführen ist.

In Fig. 4 ist ein Schichtdickenmesser in einer bekannten Ausführung im Augenblick der Prüfung des Kalibrierpunktes b dargestellt. Der Manget 1 des Schichtdickenmessers ist in einem Gehäuse 9 an einem Dreharm 11 befestigt und durch ein Gegengewicht 12 ausbalanciert. Durch Drehen am Rande einer Meßskala 13 wird er über eine Feder 14 von der Testplatte 6 abgerissen. Befindet sich in diesem Augenblick der Kalibrierpunkt b an der Ablcseniarke des Gerätes, so ist die Kalibrierung in Ordnung.

Ist nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren der Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Abreißkraft, also die Skalenteilung, für ein bestimmtes Meßgerät festgelegt worden, genügt für weitere gleiche Meßgeräte der Abgleich durch Entmagnetisieren bis

^r> zum Kalibrierpunkt fo, um die richtige Magnetisierung zu erhalten. Dabei wirkt die Masse der Testplalte 6 mit ihrer ganzen Dicke auf den Magneten 1, so daß eine mögliche Abnutzung der Testplatte auch bei längerem Gebrauch die Messung nicht oder nur gering

in beeinflußt. Auch hat die Rauheit der Oberfläche der Testplatte 6 nur einen geringeren Einfluß auf das Ergebnis der Messung.

Die Herstellung derTestplatten isi einfach: sie werden aus Reinnickelblech ausgeschnitten.

ij Durch Verwendung von Testplatten 6 verschiedener Dicke können verschiedene Meßwerte beim Kalibrieren eingestellt werden. Bei einem Schichtdickenmeßgerät der beschriebenen Bauart mit Dauermagnet und einem Meßbereich von 0 bis 1000 μπι ergab eine

2u TestpJatte aus Nicke) von ] mm Dicke einen Meßwert von 65 μπι und eine Testplatte von 0,1 mm einen Meßwert von 900 μπι. Die neue Testplatte 6 von 1 mm Dicke ist etwa 15mal dicker als die zumessende Schicht von 65 μπι und deshalb mechanisch wesentlich

i'i widerstandslähiger als diese.

Bei Geräten zur Messung der Dicke von isolierenden Schichten 3 auf elektrisch leitenden Unterlagen können erfindungsge:mäße Testplatten mit einer geringeren elektrischen Leitfähigkeit, als sie die Unter-

M) lage der zu messenden Schichten aufweist, verwendet werden. Hier steht eine reiche Auswahl von Werkstoffen zur Verfügung, die zudem in verschiedener Dicke verwendet werden können.

Die Testplatten nach der Erfindung bestehen aus

jj einem einheitlichen Werkstoff, soweit er auf das Schichtdickenmeßgerät wirkt. Damit soll nicht ausgeschlossen sein, daß sie zur mechanischen Verstärkung mit einem die Messung nicht beeinflussenden Träger verbunden oder an ihrer Oberfläche mit einer Korro-

-ιο sionsschutzschichl von sehr geringer Dicke bedeckt sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Testplatte zum Kalibrieren von Schichtdikken-Meßgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß die Testplatte (6) aus einem nicht oder nur unwesentlich beschichteten Werkstoff besteht, der einen geringeren Einfluß auf das Meßgerät besitzt als die Unterlage der Schichten, zu deren Messung das Gerät bestimmt ist.

2. Testplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Leitfähigkeit, die Permeabilität und/oder die magnetische Sättigung des Werkstoffes der Testplatte (6) geringer ist als der entsprechende Wert der ferromagnetischen Unterlage der zu messenden nichtmagnelischen Schicht.

3. Tesiplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit des Werkstoffes der Testplatte (6) geringer ist als der entsprechende Wert der elektrisch leitenden Unterlage der zu messenden elektrisch isolierenden Schicht.

4. Testplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Reinnickel besteht.

5. Testplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

3, gekennzeichnet durch eine Ausbildung von Testplatten verschiedener Dicke.

6. Testplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem die Messung nicht beeinflussenden Träger verbunden ist.

7. Testplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrer Oberfläche mit einer Schutzschicht von so geringer Dicke bedeckt ist, daß die Messung nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird.