DE3751491T2 - Beschichteter fühler zur korrosions- und elektrobeschichtungskontrolle. - Google Patents

Description

[Galvanisch behandelter Sensor zur Überwachung von Korrosionsvorgängen bzw. Galvanisierverfahren]
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sensoren zur Messung des elektrischen Widerstands bei Korrosion und Galvanisierung, und speziell auf Sensoren, die eine erhöhte Empfindlichkeit bei der Überwachung von Korrosionsvorgängen und Galvanisierungsverfahren aufweisen.
• Bei einem herkömmlichen Verfahren zur ständigen Messung von Korrosionsmerkmalen werden an einem metallischen, korodierbaren bzw. erodierbaren Prüfelement Widerstandsmessungen vorgenommen, um mit Hilfe der Änderung des Widerstandes nachzuweisen, wieviel Metall über einen bestimmten Zeitraum durch Korrosion bzw. Erosion verloren gegangen ist. Ein für diese Messungen häufig verwendeter Sensor ist unter dem Warenzeichen Corrosometer bekannt, der von der Rohrback Corporation - Rechtsnachfolger (durch Abtretung) dieser Anwendung - hergestellt wird. Für einen solchen Sensor wird ein rohrförmiges, metallisches Prüfelement in Form einer Schleife oder eines Drahtes verwendet, von der ein Teil als Referenzelement dient, welches aus dem gleichen Material wie das Prüfelement besteht. Das Referenzelement ist gegen die Umgebung geschützt, während das Prüfelement der Umwelt ausgesetzt wird. An die Elemente wird Wechselstrom angelegt und jeweils der elektrische Widerstand gemessen während oder nachdem der Sensor in eine Umgebung getaucht wird bzw. wurde, in der Korrosionsvorgänge überwacht werden sollen. Da der Widerstand bei abweichendem Metallanteil im Prüfelement unterschiedlich ist, ermöglicht die Widerstandsmessung am Prüfelement den Nachweis des Metallverlustes und somit der Korrosion. Da sich der Widerstand des Metalls aber auch mit der Temperatur ändert, wird ein Referenzelement verwendet, das aus dem gleichen Material wie das Prüfelement besteht und ferner dieselben Temperatur-Widerstandsmerkmale besitzt. Folglich können Anderungen des Widerstandes im Prüfelement, die auf langfristige, relativ langsame Temperaturänderungen zurückzuführen sind, ausgeschlossen werden, indem der Widerstand des Prüfelements mit dem Widerstand des Referenzelements verglichen wird. Andere Sensoren besitzen ein zylindrisches, metallenes Prüfelement mit einem inneren Referenzelement, das aus demselben Material wie das Prüfelement besteht, wobei das Innere des Prüfelements mit einer wärmeleitenden, nicht stromleitenden Masse ausgefüllt ist und gleichzeitig eine Stütze der vorzugsweise sehr dünnen Wandung des Prüfelements darstellt.
• Ein Hauptmangel der gegenwärtig vorhandenen Korrosionssensoren zur Messung des elektrischen Widerstands besteht in der nicht ausreichenden Empfindlichkeit gegenüber kleinen Korrosionsmengen (in der Größenordnung von weniger als ca. 50mm (2mils) pro Jahr), die aufgrund der durch Druck oder Werkstofffluß verursachten physikalischen Beanspruchungen in einer überwachten Prozeß umgebung entstehen. Aus konstruktiven Gründen müssen rohrförmige Schleifenprüfelemente bzw. gerade Zylinderprüfelemente für gewöhnlich eine Wanddicke von mindestens 100mm (4mils) aufweisen. Ebenso muß der Durchmesser einer Drahtschleife mindestens 500mm (2omils) betragen, um eine angemessene physikalische Struktur und Stärke zu gewährleisten, die für einen bestimmten Verfahrensdruck sowie Werkstofffluß erforderlich sind.
• Der Grad der Empfindlichkeit eines Korrosionssensors steht in direktem Zusammenhang mit seinem Ausgangswiderstand, und somit mit der Ausgangsdicke des Prüfmaterials. Die Empfindlichkeit verhält sich um gekehrt proportional zur Dicke des Prüfmaterials. Um die Empfindlichkeit solcher Korrosionssensoren zu erhöhen, wurde vorgeschlagen, eine relativ dünne Schicht auf ein relativ dickes, keramisches oder anderes Material aufzubringen, das nicht stromleitend ist. Beim gleichmäßigen Beschichten mit den verschiedenen gewünschten Prüfmaterialien auf das nichtleitende Substrat treten bislang jedoch große Probleme auf Aufgrund dieser Herstellungsprobleme sowie hoher Kosten war diese Art der Beschichtung bislang unausführbar und die Empfindlichkeit der bisherigen Korrosionssensoren daher begrenzt.
• Beim Galvanisieren verschiedener Objekte wird der Galvanisierungsvorgang überwacht, indem in regelmäßigen Abständen ein Prüfplättchen aus dem galvanischen Bad entnommen und die Dicke des galvanischen Überzugs gemessen wurde. Eine ununterbrochene Präzisionsmessung der Dicke des galvanischen Überzugs während des gesamten Galvanisierungsverfahrens ist bislang nicht möglich. Auch Messungen des elektrischen Widerstandes, beispielsweise jene, die beim Ermitteln des mit Fortschreiten des Galvanisierungsverfahrens ständig nachlassenden Widerstands des galvanisierten Prüfplättchens vorgenommen werden, sind bislang nicht möglich. Durch die Überlagerung des innerhalb der Galvanisierwanne fließenden elektrischen Stroms mit dem Meßstromkreis ist eine Messung des Widerstands unmöglich. Darüber hinaus sind diese Sensoren bei der Verwendung zur Überwachung von Korrosionsvorgängen in einer flüssigen Umgebung im allgemeinen nicht erneuerbar und müssen nach einer begrenzten Nutzungsdauer ausrangiert werden. Die Erneuerbarkeit dieser Sensoren ist insbesondere wünschenswert, weil sie relativ teuer sind, was zu einem nicht geringen Teil auf das notwendigerweise komplizierte und präzisionsorientierte Herstellungsverfahren zurückzuführen ist.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung lautet daher, eine Überwachung von Galvanisierungsverfahren und Korrosionsvorgängen zu ermöglichen, bei der die oben genannten Probleme gelöst bzw. auf ein Minimum reduziert sind.
Zusammenfassung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Sensor zur Messung des elektrischen Widerstandes ein Prüfelement, das einer überwachten Umgebung entsprechend angepaßt ist, ein Referenzelement, das gegen diese Umgebung geschützt ist, und eine Vorrichtung zum Vergleich der elektrischen Widerstände der genannten Elemente, womit die Dicke des Prüfelements ermittelt wird, wobei das genannte Prüfelement ein Substrat umfaßt, das aus stromleitendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat einen relativ hohen elektrischen Widerstand besitzt und ferner dadurch, daß ein stromleitender Prüfüberzug auf das genannte Substrat aufgetragen wird, wobei der genannte Überzug einen deutlich geringeren elektrischen Widerstand aufweist als das genannte Substrat. Durch diesen Zusammenhang zwischen den Widerständen ist es möglich, daß die Prüfschicht deutlich dünner ist als das Substrat, das eine entsprechend dauerhafte Festigkeit aufweist und selbsttragend ist, und daß die galvanische Prüfschicht direkt auf das leitende Substrat aufgebracht werden kann.
• Bei der Verwendung des Sensors für die Überwachung des Galvanisierverfahrens wird das Prüfelement an die Badstromquelle angeschlossen, wodurch ein Großteil der Meßstörströme ausgeglichen wird. Beim Galvanisierverfahren wird das Substrat mit einem galvanischen Überzug versehen, wobei die Dicke des Überzugs über die Messung des Sensorwiderstands angezeigt wird. Entsprechend einer weiteren Anwendung dieser Erfindung, und zwar bei Korrosionsmessungen liegt der Verhältniswert des Temperaturkoeffizienten des Widerstands des Substrats und des Überzugs ungefähr im Bereich zwischen 0,8 und 1,2, wobei diese Temperaturkoeffizienten im Idealfall gleichwertig sind. Entsprechend einer weiteren Anwendung dieser Erfindung liegt das Verhältnis zwischen dem Widerstand des Substrats und dem Widerstand des Prüfmaterials ungefähr im Bereich zwischen 7 und 46.
Kurze Erläuterungen zu den Zeichnungen
• Abb. 1 enthält eine bildliche Darstellung eines Korrosionssensors, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen kann.
• Abb.2 zeigt den Querschnitt eines Teils der Spitze des Sensors aus Abb. 1
• In Abb.3 werden die Sensorelemente des in den Abbildungen 1 und 2 dargestellten
• Sensors veranschaulicht. Referenzelement und Prüfelement werden mit einer dünnen Schicht des gewünschten metallischen Elements überzogen.
• Abb.4 ist ein Querschnitt eines Teils des in Abb.3 dargestellten Prüfelements.
• Abb.5 veranschaulicht ein verändertes Sensorelement, in dem das Meßelement mit einer dünnen Schicht des gewünschten metallischen Elements überzogen ist, das Referenzelement jedoch ein Draht ist.
• Abb.6 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der Teile der Sensorwiderstandselemente, die eine Mittelpunkt-Anschlußleitung für die Überwachung des Galvanisiervefahrens aufweisen.
• Abb.7 stellt ein galvanisches Bad dar, in dem ein Sensor mit einer Schaltung wie in Abb.6 zur Anwendung kommt.
• In Abb.8 wird ein Sensor dargestellt, der mit einem Entstöranschluß versehen ist.
• Abb.9 zeigt Teile eines Schaltkreises für eine Variante des geräuschdämmenden Sensors aus den Abbildungen 6 und 7.
Detailbeschreibung Korrosions-/ Erosions-Sensoren
• Abb. 1 zeigt ein Beispiel für einen Korrosionssensor mit einer rohrförmige Schleife in der als Corrosometer der Firma Rohrback Corporation bekannten Bauart, der ein an einem Meßkörper 12 angebautes Prüfelement 30 umfaßt, wobei dieser Meßkörper ein Anschlußstück 14 besitzt zur Aufhahme eines passenden Werkzeugs, mit dem der Meßkörper so gedreht werden kann, daß ein auf dem Meßkörper befindlicher Gewindehals 16 in eine Gewindeöffnung (nicht dargestellt) einer Rohrwandung o.ä. (nicht dargestellt) gedreht wird, in die der Sensor hineinragt und wodurch das Rohrschleifen-Prüfelement 30 der zu überwachenden Umgebung ausgesetzt wird. Der Meßkörper verfügt über ein Verbindungsstück 18, das aus einem Teilstück eines Anschlußsteckers besteht, der mit elektrischen Ein- und Ausgängen für den Anschluß an verschiedene Punkte des Prüf- und Referenzelements versehen ist (vgl. nachstehende Erläuterungen).
• In Abb.2 wird ein Teil des vorderen Endes des Rohrschleifensensors aus Abb. 1 in einem vergrößerten Querschnitt dargestellt. Aus der Abbildung wird deutlich, daß der Meßkörper 12 aus einem Rohrzylinder 22 besteht und am Ende mit einer Metalldeckplatte 24 abschließt, die am Rand 26 mit dem Zylinder 22 verschweißt ist. Eine Kombination aus Prüf- und Referenzelement umfaßt ein durchgängig U-förmiges Teilstück mit parallelen Schenkeln 32, 34, wobei der Schenkel 34 von außen durch die Deckplatte 24 hindurch verläuft und jenseits dieser Platte das Referenzelement 36 bildet. Die Deckplatte ist mit Öffnungen zur Aufnahme der Schenkel 32, 34 des Prüfelementes versehen. Die Öffhungen sind bedeutend größer als der Durchmesser der Prüfelementrohre, und der Zwischenraum zwischen den Wänden der Deckplattenöffnungen und den durch diese hindurchführenden Rohren wird so mit Schmelzglas bzw. anderem Abdichtmaterial 38 ausgefüllt, daß das Prüfund das Referenzelement elektrisch isoliert und gleichzeitig das Innere des Zylinders 22 hermetisch verschlossen werden.
• In der erläuterten Ausführungsart besteht das Prüf- und Referenzelement aus einem einzigen, dünnwandigen Rohr einheitlicher Länge, das ein sehr widerstandsfähiges, stromleitendes Substrat umfaßt, auf welches - entsprechend den nachstehenden, ausführlichen Erläuterungen - jeweils ein galvanischer Prüf- und ein Referenzüberzug direkt aufgetragen werden.
• Für die Widerstandsmessung am Sensor werden die im Anschlußstück 18 eingebauten Anschlußstellen A und F über isolierte elektrische Leitungen an die Punkte 40 bzw. 42 der entsprechenden Ausgänge des integrierten Rohrelements angeschlossen. Anschluß B wird ebenfalls am neben Punkt 40 liegenden Punkt 44 an das eine Ende des rohrförmigen Prüfelements angeschlossen. Anschlußpunkt C wird am Punkt 48 neben der der Deckplatte an ein Ende des Referenzelements und an ein Ende des Prüfelements angeschlossen. Anschlußpunkt D wird am Punkt 50, unmittelbar neben Punkt 42, an das Ende des Referenzelements angeschlossen. Die Anschlußstellen A und F werden an eine (nicht dargestellte) Wechselstromquelle angeschlossen, durch die ein relativ schwacher Stromfluß durch Prüf- und Referenzelement gewährleistet wird. Die Widerstandsmessung am Prüfelement 32, 34 wird zwischen den Punkten 44 und 48 (Anschlußstellen B und C) vorgenommen; die Widerstandsmessung am Referenzelement erfolgt zwischen den Punkten 48 und 50 (Anschlußstellen C und D). Die Bestimmung der Korrosion erfordert die Berechnung des Verhältnisses zwischen dem Widerstand des Prüfelements und dem gemessenen Widerstand des Referenzelements. Das letztere ist gegen die Umgebung geschützt, wohingegen das Prüfelement dieser Umgebung ausgesetzt ist.
• Wenn das Prüfelement korrodiert, nimmt seine Dicke ab und sein Widerstand wird größer, während der Widerstand des geschützten Referenzelements abgesehen vom Einfluß durch Temperaturschwanken konstant bleibt. Wie bereits bekannt, unterliegen beide Widerstandsmessungen Schwanken aufgrund von Temperaturabweichungen. Vorzugsweise weisen das Prüf- und das Referenzelement den gleichen Temperaturkoeffizienten des Widerstands auf (wie bei zwei Elementen, die integriert sind bzw. aus dem selben Material bestehen) und unterliegen den gleichen Widerstandsveränderungen bei Temperaturänderungen. Daher wird der Anteil der gemessenen Anderung des Widerstands des Prüfelements, der auf Temperatureinflüsse zurückzuführen ist, aus der Berechnung unter Verwendung des Verhältnisses zwischen dem Widerstand des Prüfelements und dem Widerstand des Referenzelements gestrichen.
• Bei den gegenwärtig verwendeten Korrosionsüberwachungsvorrichtungen kommen, unter Berücksichtigung der in den Abbildungen 1 und 2 als Beispiel dargestellten Konfigurationen, verschiedene Bauarten von Sensorelementen zur Anwendung. Beispielsweise können die Elemente des Sensors 30 in Abb. 1 und Abb.2 die Form einer dünnwandigen Rohrschleife haben, die aus einem Metall besteht, das vorzugsweise dem Material der Wände der Rohre bzw. Behälter entspricht, in denen die Korrosion überwacht werden soll. Die Wanddicke von derartigen, dünnwandigen Rohren muß für die strukturelle Ganzheit in der Regel mindestens 100 um (4 mils). Abweichende Konfigurationen für diese Sensoren beinhalten Schleifen aus festem Draht, aus einem flachen Metallstreifen oder einem glattwandigen Hohlzylinder mit einer relativ dünnen Feinmetallplatte (100um (4mils)), die den Zylinder abschließt. Diese Konfigurationen sind hinlänglich bekannt und in US-A-4, 338,563 und US-A-4, 514, 681 dargestellt. Die Schleifen bzw. Zylinder werden der Korrosions umgebung ausgesetzt und können ein integriertes Referenzelement - wie z.B. Referenzelement 36 in Abb.2 - enthalten, das in den Meßkörper eingebaut und gegen die zuvor genannte Umgebung geschützt ist.
• Ein Hauptmangel dieser Meßfühler besteht in der relativ geringen Empfindlichkeit gegenüber geringen Korrosionswerten der Größenordnung von weniger als 50 um pro Jahr (MPY). Da die Prüfelemente Durchflußgeschwindigkeit, Druck und Temperatur ausgesetzt sind, müssen sie eine entsprechende physikalische Struktur aufweisen, was bislang mit einer notwendigen Dicke von mindestens 100um (4mils) verbunden war. Der Auftrag eines dünnen Metallüberzugs auf ein dickeres, strukturell selbsttragendes, dielektrisches Substrat ist sehr schwierig und zudem äußerst kostspielig. Die unterschiedlichen, verfügbaren Verfahren zum Auftragen eines dünnen Überzugs auf nichtleitende Substrat sind sehr kompliziert in ihrer Ausführung und erfordern unter Umständen Meßinstrumente, die in vieler Hinsicht unzulänglich sind. Solche Verfahren wie Bedampfen, Besprühen und autokatalytisches Galvanisieren sind unzureichend und kommen in der Industrie nicht zum Einsatz.
• Im Einklang mit bestimmten Merkmalen der vorliegenden Erfindung besteht der Meßfühler des Sensors aus einem dünnen Überzug aus einem bestimmten Metall, das durch Galvanisierung direkt auf ein Substrat aufgebracht wird, welches aus Metall bzw. einem anderen stromleitenden Material besteht. Beispielsweise kann ein Sensor der oben beschriebenen Konfiguration aus einer dünnen Kupferschicht bestehen, die durch Galvanisierung direkt auf eine 316er rostfteien Stahlrohrschlinge mit einer Wanddicke von 100um (4mils) aufgebracht wird. Die Auswahl des Substrats und des Überzugs sind aus dem Blickwinkel des relativen Leitungswiderstands bedeutsam. Soll der galvanisierte Überzug - wie im Falle von präzisen Empfindlichkeitsmessungen erforderlich - sehr dünn sein, und muß das Substrat für die Aufnahme des galvanischen Überzugs relativ dick sein, so ist es notwendig, daß der Widerstand des Substrats deutlich größer ist als der Widerstand des Überzugs. Die Kombination von Kupfer und 316er rostfreiem Stahl ist daher gangbar, da der Widerstand von 316er rostfreiem Stahl mit 74 Mikroohm-Zentimetern ungefähr 43 mal größer ist als der Eigenwiderstand von Kupfer, der bei etwa 1,73 Mikroohm- Zentimetern liegt. Für diese Materialien und relativen Widerstände ergibt sich ein galvanischer Kupferüberzug mit einer Dicke von 2,5 um (0, 1mils) auf einem 100um (4mils) dicken Substrat aus rostfreien Stahl. Um den gewünschten Bereich der relativen Dicke von Überzug und Substrat zu erhalten, wird also ein Bereich bzw. ein Verhältnis von Widerständen ausgewählt. Im anfänglich genannten Beispiel beträgt das Verhältnis zwischen dem Widerstand des Substrats und dem Widerstand des galvanischen Überzugs etwa 43 zu 1, was annähernd dem Verhältnis von 40 zu 1 zwischen der Substrat dicke und der Dicke des galvanischen Überzugs entspricht. Aus Untersuchungen hat sich ergeben, daß zur Erzielung genauer Ergebnisse bei Hochempfindlichkeitsmessungen mit dem oben beschriebenen Sensor ein Verhältnis von 7 zu 46 zwischen dem Widerstand des Substrats und dem des Prüfüberzugs erforderlich ist.
• Abb.3 zeigt einen Sensor der in den Abbildungen 1 und 2 dargestellten Bauart, der nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. In Abb.3 ist nur ein Teil des Meßkörpers dargestellt. Eine Schleife 30a mit den Schehkeln 32a und 34a erstreckt sich durch die Öffnungen einer Deckplatte 24a und wird - wie oben beschrieben - mit Hilfe von Schmelzglas von dieser isoliert und umschlossen. Schenkel 34a umfaßt ein integriertes Teil 36a des Referenzelements auf der anderen (inneren) Seite der Deckplatte. Das Prüf- und das Referenzelement sind - genau wie oben bereits beschrieben - über geeignete Zuleitungen an die Anschlußstellen A, B, C, D und F angeschlossen. In dieser Anordnung besteht der gesamte Sensor, einschließlich Prüf- und Referenzelement, aus einer einzigen Rohrschleife (vgl. obige Beschreibung). In einer Ausführungart besteht das Rohr allerdings aus 316er rostfreiem Stahl mit einer Wanddicke von 100um (4mils), auf das direkt ein galvanischer Kupferüberzug 31a bis zu einer gewünschten Prüfelementedicke von beispielsweise 2,5 um (0,1mils) aufgetragenwird. Bei der Herstellung des in Abb.3 dargestellten Sensors wird das Rohr aus rostfreiem Material in die Öffnungen der Platte 24a eingefügt. Dann erfolgt die luftdichte Isolierung und Abdichtung, indem das Glasmaterial der Abdichtung bei einer relativ hohen Temperatur verschmolzen wird. Nach dem Abdichten und Verschmelzen wird auf die gesamte Baugruppe ein galvanischer Überzug in gewünschter Dicke mit dem entsprechenden Prüfmaterial 31a aufgebracht. In Abb.4 wird ein derartig galvanisierter Sensor im Querschnitt dargestellt. Die gesamte äußere Materialoberfläche des Prüf- und des Referenzelements ist galvanisiert. Dabei ist es wichtig, daß das Abdichten vor dem Galvanisieren zu erfolgen hat, da die für das Verschmelzen der Abdichtung erforderliche hohe Temperatur zum Oxidieren des Überzugs führen kann. Im Anschluß daran wird das Sensorelement und die Platte 24a - wie in Abb.2 dargestellt - in den rohrförmigen Meßkörper eingebaut und der äußere Rand der Platte mit dem Meßkörper verschweißt. Beim Verschweißen von Platte und Meßkörper ist darauf zu achten, daß die Hitzeübertagung auf den galvanisierten Fühler minimal bleibt, da zu hohe Temperaturen die gewünschte Qualität des galvanischen Überzugs negativ beeinflußt. Um die elektrische Isolierung zwischen Fühler und Deckplatte 24a zu gewährleisten, wird der äußerst kleine Bereich der verschmolzenen Glassabdichtung, der keinen Strom leitet, nicht mit dem galvanischen Überzug versehen.
• Abb. 5 zeigt eine Alternativkonfiguration eines galvanisierten Sensors. In dieser Anordnung besteht eine einzelne integrierte Rohrschleife, wie z.B. ein Rohr aus 316er rostfreiem Stahl, aus einem Prüfschleifenteil 30b und einem integrierten Referenzteil 36b, wobei die Schenkel der Prüfschleife - wie zuvor beschrieben - durch die Deckplatte 24b hindurch verlaufen. Referenzelement 36b und Prüfschleife 30b bestehen aus demselben Material.
• In dieser Anordnung ist lediglich die Prüfschleife 30b mit einem galvanischen Überzug 31b versehen. Das Referenzelement 36b ist nicht beschichtet. Um dieselben Temperatureigenschaften des Widerstands bei Referenzelement und Prüfelement zu gewährleisten, wird ein Referenzdraht 35b an die Punkte 48 und 50 des Referenzmaterials angeschlossen, von wo aus ein Anschluß an die Leitungen C und D der Referenz- Widerstandsmessungen erfolgt. Der Referenzdraht 35b besteht aus demselben Material, z.B. aus Kupfer, mlt dem das Prüfelement 30b überzogen ist. Sein Durchmesser ist so groß, daß der Referenzdraht 35b den gleichen Widerstand aufweist wie der galvanische Überzug 31b des Prüfelements. In zahlreichen Anwendungen (insbesondere bei Korrosionsmessungen, wo es zu hohen Temperaturschwankungen in der überwachten Flüssigkeit kommt) ist es wichtig, daß der temperaturabhängige Widerstand des Referenzelements sich bei Temperaturveränderungen in der gleichen Art und Weise ändert wie der Widerstand des Prüfelements. Werden für Referenzelement und für Prüfelement dieselben zwei Materialien (z.B. Kupfer und 316er rostfteien Stahl) verwendet, ergibt sich für Referenzelement und für Prüfelement ein gleicher Temperaturkoeffizient des Widerstandes.
• Bestehen beide Elemente, das Prüf- und das Referenzelement aus zwei verschiedenen Materialien, ist die jeweilige Widerstandsmessung effektiv identisch mit der Messung der Widerstände des jeweiligen Substrats sowie des jeweiligen Überzugs, die parallel geschalten sind. Somit wird zwischen den Anschlußstellen B und C nur eine Widerstandsmessung des Prüfelementmaterials sowie eine Widerstandsmessung des Prüfelementüberzugs 31b vorgenommen. In ähnlicher Art und Weise gibt eine zwischen den Anschlußstellen C und D vorgenommene Messung Auskunft über den Widerstand des Substrats 36b des Referenzelements in Parallelschaltung mit dem Widerstand des Referenzdrahtes 35b.
• Ein Vorteil der Anordnung in Abb.5 besteht darin, daß der Meßfühler in den Meßkörper eingebaut werden kann, ohne daß eine Beschädigung des galvanischen Überzugs zu befürchten ist. Die Platte 24b kann - wie zuvor im Zusammenhang mit dem Verschweißen der Platte 24b mit dem Meßkörper 22 beschrieben - an den Meßkörper angeschweißt werden, bevor der galvanische Prüfüberzug auf das Substrat des Prüfelements aufgetragen wird. Das Auftragen des galvanischen Überzugs erfolgt nach dem Verschweißen der Deckplatte mit dem Meßkörper. Somit kann das Referenzelement in einem Stück hergestellt werden und umfaßt sowohl das stromleitende Substrat 36b als auch den Referenzdraht 35b, wobei die Deckplatte 24b mit dem Meßkörper vollständig verschweißt ist. Anschließend kann das Substrat des Prüfelements mit der Beschichtung 31b galvanisiert werden. Auf diese Weise können die negativen Einflüsse, die beim Schweißen aufgrund der Hitze entstehen, vermieden werden.
• In jenen Fällen, da die Temperaturkoeffizienten des Widerstands des Prüfelementsubstrats und des Prüfelementüberzugs identisch sind, muß lediglich das stromleitende Substrat des Prüfelements mit einem dünnen galvanischen Überzug versehen werden. Jedoch müssen weder ein Überzug noch ein zusätzliches Referenzelement - wie z.B. der Draht 35b in Abb.5 - mit dem Substrat 36b des Referenzelements verbunden werden. In einem solchen Fall (z.B. gleiche Temperaturkoeffizienten des Widerstands des Substrats und des Überzugs des Prüfelements) wird die Stellung des Punktes 50, mit dem Anschluß D zusammengeschalten ist, so verändert, daß das Referenzelement, das in diesem Falle lediglich aus einem unbeschichteten stromleitenden Substrat (wie z.B. 316er rostfreier Stahl) besteht, bei Inbetriebnahme des Meßkörpers den gleichen Widerstand aufweist wie der Parallelwiderstand des gleichen Substrats (mit Substrat 36b integriert) und seines galvanischen Überzugs 31b.
• Durch die Verwendung von Materialien mit stark abweichenden Temperaturkoeffizienten des Widerstandes bei Korrosionsmessungen ist es schwierig, Temperaturänderungen auszugleichen. Während Graphit beispielsweise einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hat, besitzen nahezu alle Metalle einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands. Die Schwierigkeiten beim Ausgleichen der Temperaturabweichungen bzw. der bei diesen Abweichungen auftretenden Fehler können somit den durch die Verwendung von Graphit als Substrat bzw. Teil des Substrats erzielten, erhöhten Grad der Empfindlichkeit wieder relativieren. Das für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung derzeit bevorzugte Substrat besteht daher aus einem Material, das in seiner gesamten Dicke gleichmäßig ist, im Gegensatz zu beschichteten oder bestrichenen Substrate, deren Herstellung um vieles schwieriger und kostspieliger ist.
• Für die oben zuvor beschriebene Konfiguration ergeben sich für die Verwendung als Sensor bei der Korrosionsüberwachung zahlreiche Vorteile. Das Galvanisierverfahren kann bei der Herstellung von Sensoren aus den unterschiedlichsten Materialien verwendet werden, wie z.B. Kupfer, Silber, Zink, Platin, Nickel und anderen Materialien, die relativ geringe Widerstände aufweisen und direkt auf ein stromleitendes Substrat aufgetragen werden können, wie z.B. auf 316er rostfreien Stahl bzw. andere stromleitende Substrate mit hohen Widerständen.
• Die mit diesem Verfahren hergestellten Sensoren können jederzeit aufgearbeitet werden, indem die Rückstände des galvanischen Überzugs entfernt und ein neuer Überzug in der gewünschten Dicke aufgebracht wird, sofern das Substrat unbeschädigt ist. Der Meßkörper kann somit jederzeit aufgebessert werden, insbesondere wenn es sich um rostfreien Stahl handelt. Am Ende seiner Lebensdauer kann der Sensor gereinigt werden, indem er - bei Silber-, Kupfer- oder Nickelbeschichtungen - in Salpetersäure bzw. - bei einer Goldbeschichtung - in eine Salpetersäure- und Salzsäurelösung getaucht wird. Der gesamte Vorgang ist völlig unproblematisch, da der rostfreie Stahl gegenüber diesen reinigenden Säurelösungen beständig ist.
• Galvanische Überzüge können auf Substrate in allen Stärken aufgetragen werden, sofern die Stärke des Überzugs größer ist als die Stärke, bei der der Widerstand des Überzugs dem Widerstand des Substrats entspricht. Bei Inbetriebnahme des Sensors darf der Widerstand des Überzugs (der mit fortschreitender Korrosion größer wird) nicht größer sein als der Widerstand des Substrats. Diese Einschränkung ergibt sich aus den Zwängen der Schaltkreisanordnung und der Skalierung der für die Messung der Prüf- und Referenzwiderstände verwendeten Meßgeräte. Ist der Widerstand des Überzugs bei Inbetriebnahme des Meßfühlers größer als der Widerstand des Substrats, so verringert sich der dynamische Meßbereich der Geräte. Aufgrund dieser Zwänge kann das Verhältnis zwischen Widerstand des Prüfelements (die Parallelschaltung der Widerstände von Substrat und galvanischem Überzug) und Widerstand des Referenzelements (Parallelschaltung der Widerstände von Substrat und Überzug) praktisch zwischen 1 zu Beginn der Lebensdauer und 2 zum Ende der Lebensdauer des Sensors liegen. Das gilt für Korrosionssensoren, nut denen der Metallverlust aufgrund von Korrosion bzw. Erosion in einer überwachten Umgebung gemessen wird. Das Instrument ist für optimale Messungen im genannten Bereich der Verhältnisse der Widerstände von Prüf- und Referenzelementen (1 bis 2) in erster Linie deshalb eingeschränkt, um eine hohe Auflösung zu erzielen. Andere Instrumente können so aufgebaut sein, daß Messungen innerhalb anderer Verhältnisbereiche von Widerständen des Prüf- und Referenzelementes möglich sind, wobei diese Verhältnisse bis 1 zu 10 betragen können. Damit ein Instrument solch hohe Verhältnisse anzeigen kann (z.B. bis zu 10 am Ende der Lebensdauer), ist ein größerer Meßbereich erforderlich. Das wirkt sich jedoch negativ auf die Auflösung aus, die sich mit einem größer werdenden Meßbereich verschlechtert. Soll eine rapide Verschlechterung der Meßauflösung verhindert werden, darf darüber hinaus der Widerstand der Prüfelementbeschichtung nicht wesentlich kleiner sein als der Widerstand des Substrats.
• Der elektrische Widerstand der für die Ausführung der vorliegenden Erfindung gängigen Substrate liegt zwischen 74 Mikroohm-Zentimetern für den rostfreien Stahl der Reihe 300, und 98 Mokroohm-Zentimeter für Nitronium 60, während die Widerstände von typischen Materialien zum Auftragen von galvanischen Prüfbeschichtungen zwischen 1,629 für Silber und 10 für Platin bzw. 7,8 für Nickel liegen.
• Bei den wichtigsten Materialien, wie z.B. Silber, Kupfer, Gold, Nickel oder Platin, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung als Überzüge für rostfreien Stahl Verwendung finden, liegt der Bereich für das Verhältnis vom Widerstand des Substrats zum Widerstand des Uberzugs des Prüfmaterials bei 7 bis 46. Materialien, die für die in diesem Bereich liegenden Widerstandsverhältnisse ausgewählt werden, ermöglichen folglich ein Verhältnis von der Stärke des galvanischen Überzugs zur Stärke des Substrats, das ebenfalls im Bereich von 7 bis 46 liegt. Für Sensoren mit hoher Empfindlichkeit werden Materialien verwendet, die im oberen Bereich liegen, wie z.B. Kupfer auf rostfreiem Stahl, was einem Verhältniswert der Widerstände von 42,8 entspricht.
• Wie zuvor erläutert, ist bei der Auswahl der Materialien der Temperaturkoeffizient des Widerstands in Betracht zu ziehen. Die Koeffizienten liegen für die verschiedenen galvanisch behandelten Materialien zwischen 0,003 Ohm pro Ohm und Grad Celsius und 0,006 Ohm pro Ohm und Grad Celsius. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist bei einigen Substraten zwar kleiner, darf für die Korrosionsüberwachung aber möglichst wenig vom Temperaturkoeffizienten des Widerstands des Überzugs abweichen. Hinsichtlich sehr genauer Korrosionsmessungen wurde ermittelt, daß das Verhältnis der Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Substrat und Überzug im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegen muß. Bei der Verwendung des beschriebenen Sensors zur Überwachung von Galvanisierverfahren wie sie nachstehend erläutert werden, ist eine deutlich größere Abweichung der Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Substrat und Überzugmaterial zulässig, da die dynamischen Temperaturbereiche bei diesen galvanischen Anwendungen deutlich kleiner sind.
Galvanisieren
• Die bei der Herstellung und Anwendung von Sensoren der zuvor beschriebenen Bauart verwendeten Ideen und Konzepte treffen auch für die Überwachung allgemeiner Galvanisierverfahren zu. Obwohl die Verfahren zunächst für das stromlose Galvanisieren - wie z.B. in den U.S.-Patenten 4,477,484 und 4,479,980 dargestellt - entwickelt wurden, sind die seit kurzem bekannten Verfahren des elektrischen Widerstands nicht für die Überwachung des elektrolytischen Galvanisierens geeignet. Aus Untersuchungen ist bekannt, daß die im Galvanisierbad vorhandenen Ströme, wie z.B. der Galvanisierstrom, durch den Meßfühler der vorgeschalteten Geräte fließen und dabei im Schaltkreis der Widerstandsmessung so starke Störungen erzeugen, daß dadurch das gewünschte Widerstandsmeßsignal überdeckt wird. Die gegenwärtig angewendeten Verfahren zur überwachung von Galvanisierverfahren umfassen empirische Messungen und die Verwendung eines Prüfplättchens, das aus dem Galvanisierbad entnommen und gewogen wird. Auch in anderen Anordnungen ist es bislang nicht möglich, Galvanisiermessungen fortlaufend bzw. in Echtzeit zu erhalten, mit denen Rückschlüsse auf die jeweils aktuelle Stärke des galvanischen Überzugs gezogen werden können.
• Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der oben beschriebene Sensor so angepaßt, daß eine fortlaufende, genaue und hochempfindliche Überwachung des Galvanisierverfahrens dadurch gewährleistet wird, daß die im Meßschaltkreis durch das galvanische Bad erzeugten Störungen auf ein Minimum zurückgeführt bzw. völlig beseitigt werden.
• Abb.6 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektrischen Widerstandssensors in der Ausführung wie sie in Verbindung mit den Abbildungen 1 bis 4 bereits erläutert wurde. Dieser Sensor entspricht im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Sensor, mit der Ausnahme, daß einerseits das Prüfelement mit einem zusätzlichen Mittelpunkt-Anschluß versehen wurde und andererseits - wie nachstehend erläutert wird - weitere Einschränkungen im Hinblick auf die Verhältnisse der Widerstände gelten. In dieser Abbildung markiert der Widerstand 51 den Prüfwiderstand, Widerstand 52 den Referenzwiderstand und die Widerstände 54 und 56 Teilstücke des Meßfühlers zwischen den Wechselspannungsanschlüssen A und F bzw. zwischen den Meßanschlüssen B und D. In der Tat handelt es sich um eine einfache Reihenschaltung, in der vier Widerstände endweise aneinander und an die Wechselspannungsanschlüssen A und F angeschlossen sind. Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der genannte Sensor bei der Überwachung von Galvanisierverfahren eingesetzt werden, indem er so angeschlossen wird, daß die durch den Galvanisierstrom im Prüfelement erzeugten Netto-Störströme verringert werden. Zu diesem Zweck wird das Prüfelement 51 an die galvanische Stromquelle über einen Kontakt N angeschlossen, wobei dieser Kontakt am Mittelpunkt des Prüfelements anzuschließen ist.
• Abb.7 verdeutlicht eine Galvanisiervorgang unter Verwendung eines Überwachungssensors entsprechend den im Zusammenhang mit Abb.6 stehenden Erläuterungen. Wie in der schematischen Darstellung zu erkennen ist, wird ein zu galvanisierendes Objekt 58 in einem Behälter 62 mit einem galvanischen Bad 60 getaucht, in dem ferner eine Anode 64 eingebaut ist. Die galvanische Gleichstromspannungsquelle 66 ist mit einem Kontakt, wie z.B. dem negativen Kontakt 68 versehen, die über die Leitung 70 an das Objekt 58 angeschlossen ist, der galvanisiert werden soll. Der andere (positive) Pol 72 der Spannungsquelle 66, ist über die Leitung 74 an die Anode 64 angeschlossen. Ein im wesentlichen nach den Beschreibungen zu den Abbildungen 1, 2, 3 und 4 gebauter Sensor, im allgemeinen mit 82 markiert, wird so hinzugefügt, daß das schleifenförmige Prüfelement 86 in das Bad eintaucht, und zwar möglichst in unmittebarer Nähe des Objekts 58. Das Prüfelement 86 kann - wie oben beschrieben - eine Schleife aus dünnwandigem Rohr, eine Schleife aus festem Draht, eine entmetallisierte Schleife oder ein Zylinder sein. Das Prüfelement 86 ist ein zuvor beschriebenes stromleitendes, widerstandsfähiges Substrat (wie z.B. 316er rostfreier Stahl), das von Anfang an mit einem galvanischen Überzug versehen sein kann (aber nicht muß). An den Mittelpunkt dieses Prüfelements 86 - d.h. an einen Punkt, der vom Stromfluß her genau in der Mitte zwischen den Punkten 44 und 48 des Prüfelements liegt, an denen die Widerstandsmessungen vorgenommen werden, genauer gesagt zwischen den Punkte, an die die Kontakte B und C angeschlossen werden (vgl. Abbildungen 2, 3, 5, 6, 7) - wird ein Anschlußdraht 88 angelegt. Dieser Draht 88 ist mit Ausnahme des Punktes für den Anschluß gegenüber dem galvanischen Bad isoliert und über die Leitung 70 direkt oder indirekt mit dem negativen Pol 68 der galvanischen Spannungsquelle 66 verbunden, wobei die Spannungsquelle auch an das Objekt angeschlossen ist. Der Sensor umfaßt - wie zuvor beschrieben - eine Vielzahl von Ausgangsdrähten, die im allgemeinen als 90 gekennzeichnet sind und an die zuvor beschriebenen Kontakte A, B, C, D und F angeschlossen werden, wobei diese wieder um an das Meßinstrument 94 angeschlossen sind, mit dem die Stärke des galvanischen Überzugs gemessen und angezeigt wird. Ein zusätzlicher Kontakt (in Abb.7 nicht dargestellt) kann für den Anschluß des Anschlußdrahts 88 an die galvanische Stromquelle verwendet werden. Das Nichtanschließen der Leitung 88 an den galvanischen Mittelpunkt des Prüfelements 86 (z.B., wenn die galvanische Stromzuleitung an ein Ende des Prüfelements angeschlossen ist) bewirkt, daß der im galvanischen Bad fließende Strom - einschließlich der mit dem Strom mitgeführten geladenen Teilchen für den eigentlichen Galvanisiervorgang - in das Prüfelement 86 fließt. Dieser Strom, der vom galvanischen Bad in den gesamten dem Bad ausgesetzten Bereich des Prüfelements induziert wird, ist bedeutend größer als der relativ geringe Erregerstrom für die Widerstandsmessung, der über die Stromkontakte A und F durch das Prüfelement fließt. Der Strom innerhalb des Bades, der als galvanischer Strom das Aufbringen eines galvanischen Überzugs auf das Prüfelement bewirkt, stellt eine unerwünschte Störung des Widerstandsmeßschaltkreises dar. Somit wird jede Spannungsmessung zwischen den Kontakten B und C, sofern dem entstörende Anschlußkontakt N nicht angeschlossen wird, deutlich von dem starken galvanischen Strornfluß im Bad beeinflußt. Der galvanische Strom ist so groß, daß er Spannungsdifferenzen zwischen den Kontakten B und C, die nur bei einer Anderung der Prüfelementdicke entstehen, vollständig überdeckt. Durch das Anschließen der Zuleitung 88 an den Mittelpunkt des Prüfelements besteht der galvanische Strom jedoch aus gleichwertigen Komponenten, die in entgegengesetzter Richtung durch das Prüfelement von den Enden des Prüfelements zum Mittelpunkt 88 und weiter zur galvanischen Stromquelle fließen und dabei die ungünstige Wirkung des galvanischen Stroms auf die Widerstandsmessung aufheben. Der galvanische Stromkreis wird über die Stromquelle geschlossen, von dem anderen Kontakt 72 der Stromquelle über die Galvanisieranode 64 und weiter durch das galvanische Bad 60 selbst zum Prüfelement 86. Somit fließt der vom Bad im Prüfelement induzierte Strom in Form von gleichen und entgegengesetzten Komponenten zur Anschlußstelle am Mittelpunkt. Die beschriebene Position der Mittelpunkt-Anschlußstelle für den galvanischen Strom hat zwar keine negative Auswirkungen auf den Galvanisiervorgang am Prüfelement; die gleich großen Stromkomponenten heben sich aber (sofern es sich um die Widerstandsmessung handelt) praktisch gegenseitig auf, da sie in entgegengesetzter Richtung durch die beiden Hälften des Prüfelements fließen. Dem entsprechend kann der Widerstand des Prüfelements problemslos auf der Grundlage der relativ geringen Spannung gemessen werden, die von der an die Kontakte A und F des Sensors angeschlossenen Erregerquelle erzeugt wird.
• Die Mittelpunkt-Anschlußleitung erfüllt zwei Hauptfunktionen. Einerseits gewährleistet sie den Anschluß des Sensors innerhalb des galvanischen Stromkreises, indem sie das Prüfelement an das zu galvanisierenden Objekt bzw. direkt an die galvanische Spannungsquelle anschließt. Andererseits verringert sie die durch den galvanischen Strom im Prüfelement induzierte Spannung soweit, daß Widerstandsmessungen am Prüfelement möglich sind. Somit bewirkt die Mittelpunkt-Anschlußleitung, daß durch das Substrat ein ausgeglichener galvanischer Strom (ausgeglichen im Sinne des Widerstandsmeßschaltkreises) fließt.
• Anstatt die Mittelpunkt-Anschlußleitung an die gleiche Stromquelle anzuschließen, die für das Galvanisieren verwendet wird, ist es auch möglich, eine weitere, unabhängige Stromquelle zu verwenden, die dann ebenfalls an die galvanische Anode 64 bzw. eine gleichwertige, eingetauchte Elektrode angeschlossen wird und die die gleichen Eigenschaften (gleiche Spannung, Stromstärke und Stromdichte) wie die galvanische Stromquelle aufweist.
• In einer Vorrichtung zum Galvanisieren von Objekten - insbesondere in einer Vorrichtung mit einem großen Behälter, in dem mehrere Objekte eingetaucht werden - kann das Galvanisieren von Objekten in Abhängigkeit von ihrer Position innerhalb des Bades aufgrund unterschiedlicher Stromdichten und aufgrund unterschiedlicher Badeigenschaften an verschiedenen Punkten des galvanischen Bades stark variieren. Daher wird in Erwägung gezogen, daß ein bzw. mehrere der beschriebenen Sensoren - jeweils mit der Mittelpunkt- Anschlußleitung zum Ausgleichen des galvanischen Stroms - an mehreren, verschiedenen Punkte innerhalb des Bades plaziert werden, um somit genauere Echtzeit-Daten über das Fortschreiten des Galvanisiervorgangs in unterschiedlichen Bereichen des galvanischen Bades zu erhalten.
• Abb.8 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt der Spitze des Sensors 82. Dieser Sensor kann - abgesehen vom Einschluß der Entstörleitung 88, die den galvanischen Strom zwischen Stromquelle und Prüfelement leitet - mit dem in Abb.2 dargestellten und weiter oben beschriebenen Sensor identisch sein. Wie zuvor bereits beschrieben, wird ein rohrförmiges Prüfelement 130 in einen Meßkörper 112 eingebaut, der die Form eines Rohrzylinders 122 hat und mit einer Deckplatte 124 abschließt, die an ihrem äußeren Rand 126 an den Zylinder 122 angeschweißt ist. Ein kombiniertes Prüf- und Referenzelement umfaßt das im wesentlichen U-förmige Teilstück 130 mit parallelen Schenkeln 132, 134, wobei sich der Schenkel 134 integriert durch die Deckplatte 124 erstreckt und im Inneren des Meßkörpers ein Referenzelement 136 bildet. Die Deckplatte 124 besitzt Öffnungen zur Aufnahme der Schenkel 132, 134 des Prüfelements, wobei zwischen den Öffnungen und den Rohrschenkeln 132, 134 ein Freiraum besteht, der mit einem passenden, nichtleitenden und isolierenden Epoxid(harz) ausgefüllt wird. Eine Abdichtung aus Schmelzglas ist nicht erforderlich bei einem Galvanisiermeßfühler, der seitens der ihn beeinflussenden Korrosions umgebung keiner intensiven Hitze bzw. Druck ausgesetzt ist. Daher ist der Einsatz eines anderen Dichtungsmaterials zulässig.
• Die Entstörleitung 88 besteht zur Aufnahme des relativ großen galvanischen Stroms aus einem Draht mit einem relativ großen Querschnltt und ist zudem - mit Ausnahme seiner Spitze 89, mit der sie an den Bereich angeschweißt ist, der genau dem galvanischen Mittelpunkt des Prüfelements 132, 134 entspricht - mit einer geeigneten Isolierung, wie z.B. Teflon, versehen. Die Entstörleitung erstreckt sich durch eine dritte genau mittig angeordnete Öffnung in der Deckplatte 124 und ist gegenüber dieser durch ein geeignetes Epoxid abgedichtet. Die Entstörleitung 88 ist über eine Zuleitung 88a im Innern des Zylinders 122 an den Verbindungskontakt 118 angeschlossen, wodurch die genannte Leitung - wie oben beschrieben - mit der galvanische Spannungsquelle 66 verbunden ist. Der Anschluß der anderen Meßleitungen, die an das Prüf- und das Referenzelement bei den Punkten 140, 142, 144, 148 und 150 angeschlossen sind, erfolgt entsprechend den Erläuterungen für den in Abb.2 dargestellten Sensor.
• Es versteht sich von selbst, daß der Meßfühler mit dem Mittelpunktanschluß in Abb.8 lediglich ein Beispiel für die gegenwärtig bevorzugte und in dieser Patentschrift beschriebene Anordnung darstellt. Je nach Wunsch oder Notwendigkeit sind weitere Anordnungen denkbar.
• Das vereinfacht dargestellte Schaltkreisschema in Abb.9 verdeutlicht eine Ausführungsform des Sensors mit einer alternativen Form der Meßentstörung. In diesem Schaltkreis sind die weiter oben bereits beschriebenen Widerstände 51, 52, 54 und 56 auf genau die gleiche Art und Weise untereinander angeschlossen. Allerdings fehlt die Mittelpunkt-Anschlußleitung 88. Anstelle der Mittelpunkt-Anschlußleitung 88 aus Abb. 6 enthält die Anordnung in Abb.9 eine erste und eine zweite Entstörleitung 100 und 102, die an die entsprechenden Endpunkte des Prüfwiderstands 51 (z.B. an den rostfreien Stahl des Prüfelements) angeschlossen werden. Diese Zuleitungen 100, 102 können an die gleichen Punkte auf dem Prüfelement wie die Kontakte B und C angeschlossen werden und können somit - sofern gewünscht - an das Substrat des Prüfelements angeschlossen werden und innerhalb des Meßkörpers 122 verlaufen.
• Die Zuleitungen 100, 102 sind beide an einem gemeinsamen Punkt 104 angeschlossen, der wieder um entweder - wie zuvor im Zusammenhang mit der Mittelpunkt- Anschlußleitung 88 beschrieben - direkt an den negativen Pol der galvanischen Gleichstromquelle 66 oder über eine kleine, zusätzliche Spannungsverstärkerquelle 106 an einen solchen Kontakt für nachstehend zu beschreibende Zwecke angeschlossen werden kann. In Reihe geschaltet sind in der Entstörleitung 100 eine Diode 108 und ein Stellwiderstand 110 bzw. in der Entstörleitung 102 eine Diode 112 und ein Stellwiderstand 114. Obwohl die Leitungen 100 und 102 als an das Ende des Sensorprüfwiderstands angeschlossen dargestellt sind, können sie auch an andere Punkte dieses Sensors angeschlossen werden, so z.B. an Punkte, die von den Resistorenden und voneinander gleich weit entfernt sind. Vorzugsweise, aber nicht unbedingt, sind werden die Anschlüsse so vorgenommen, daß die Leitungen 100 und 102 symmetrisch mit dem Prüfwiderstand 51 verbunden sind, so daß der galvanische Strom durch den Prüfwiderstand und durch die beiden Leitungen 100 und 102 in gleichem Umfang und entgegengesetzt fließt. Auftretende Abweichungen bei den Stromkomponenten können mit Hilfe des Stellwiderstands geregelt werden.
• Sind die Leitungen 100 und 102 wie beschrieben angeschlossen, fließt der vom Bad erzeugte galvanische Strom im Prüfwiderstand 51 - wie zuvor beschrieben - in gleich großen und entgegengesetzt gerichteten Komponenten durch denwiderstand 51 zu den gegenüberliegenden Enden und dann in gleichen Stromkomponenten durch jede der Leitungen 100 und 102 zum negativen Pol der Stromquelle, wobei die zusätzliche Stromquelle zu diesem Zeitpunkt als nicht vorhanden angenommen wird. Die Dioden 108 und 112 werden in den Leitungen 100, 102 dazwischengeschaltet, um den von der Meßquelle über die Kontakte A und F zugeführten Erregerwechselstrom zu blockieren und zu gewährleisten, daß der Meßwechselstrom von den Leitungen 100, 102 nicht kurzgeschlossen wird. Die Stellwiderstände 110,114 werden in den Leitungen 100, 102 dazwischengeschaltet, um einen genauen Ausgleich der Stromkomponenten zu ermöglichen und somit durch Regeln eines der beiden bzw. beider Widerstände 110 und 114 zu gewährleisten, daß die Komponenten des galvanischen Stroms, die in entgegengesetzter Richtung an das jeweils andere Ende des Prüfwiderstands 51 fließen, auch wirklich genau gleich sind. Die Störwirkung der Komponenten des galvanischen Stroms auf die Messung ist somit exakt aufgehoben.
• Da die tatsächlichen Dioden, wie die Dioden 108, 112 eine Vorspannung bzw. ein Spannungsgefälle von ca. 0,6 Volt in Fließrichtung aufweisen, bewirkt die Verwendung dieser Dioden in der galvanischen Stromverbindung zwischen dem Widerstand 51 und der galvanischen Stromquelle 66 eine geringere Galvanisierleistung am Meßwiderstand (Prüfelement) und hat somit zur Folge, daß letzterer anders galvanisiert wird als das zum gleichen Zeitpunkt im selben Bad galvanisierte Objekt. Um dieses Spannungsgefälle an den Dioden auszugleichen, wird eine zusätzliche Stromquelle 106 in der gemeinsamen Leitung zwischen dem Verbindungspunkt 104 der Leitungen 100, 102 und der Hauptstromquelle hinzugeschaltet. Die Spannung der zusätzlichen Stromquelle 106 wird so gewählt, daß die Galvanisierspannung am Widerstand 51 genauso groß ist, als wenn die Dioden 108, 112 und die Widerstände 110 und 114 nicht vorhanden wären. Obwohl die Verwendung von zwei Stellwiderständen eine genaue Regelung wesentlich erleichtert, reicht es völlig aus, nur einen der beiden Stellwiderstände 110,114 zu verwenden.
• Der Sensor kann einen Aufbau wie in den Abbildungen 1, 2, 3, 4 oder 5 haben und mit einem Prüfelement aus einem dünnwandigen Rohr, einem Draht bzw. Flachband oder einem Zylinder versehen sein. Das Prüfelement und das Referenzelement bestehen - wie zuvor beschrieben - jeweils aus einem stromleitenden Substrat. Für Präzisionsmessungen mit einem hohen Empfindlichkeitsgrad sollte der Widerstand des Substrats deutlich größer sein als der Widerstand des galvanischen Überzugmaterials. Das Referenzelement kann - wie in den Abb.3 und 5 dargestellt - aufgebaut sein. Das stromleitende Substrat mit hohem Widerstand kann aus aus einem beliebigen stromleitenden Material bestehen, einschließlich der genannten rostfreien Stahlsorten, anderen Metallen und verschiedenen stromleitenden Kunststoffen. Wenn der Sensor zur Uberwachung eines Galvanisiervorgangs eingesetzt werden soll, wird die Mittelpunkt-Anschlußleitung 88 an einen Mittelpunkt des Prüfelementsubstrats angeschlossen. Dabei wird der Sensor zusammen mit dem zu galvanisierenden Objekt und der Anode in das galvanische Bad eingetaucht und entsprechend Abb.7 angeschlossen. Vor der Verwendung des Sensors zur Überwachung eines Galvanisierverfahrens sollte das Substrat blank sein, also keinerlei galvanische Überzüge oder Beschichtungen aufweisen. Daraufhin beginnt das Galvanisierverfahrens (ohne daß das Substrat "sensibilisiert" bzw. mit einem leitenden Überzug versehen werden muß) und Objekt und Prüfelement werden galvanisiert. Im Verlaufe des Galvansierens werden Widerstandsmessungen am Prüfelement vorgenommen, wodurch eine fortlaufende Überwachung der tatsächlichen Dicke des auf das Objekt aufgebrachten galvanischen Überzugs gewährleistet wird.
• Die Mittelpunkt-Anschlußleitung 88 wurde bereits als sehr nützlich für Sensoren zur Überwachung von Galvanisiervorgängen bezeichnet. Die Entstörwirkung dieser Leitung (und der Anordnung in Abb.9) kann aber auch bei den oben beschriebenen Korrosionssensoren angewendet werden. Wann immer ein Korrosionssensor bei der Überwachung von Korrosionsvorgängen in einer Umgebung zum Einsatz kommt, in der ein galvanischer Strom fließt, bewirkt die beschriebene Entstörvorrichtung, daß mit Hilfe jener Ströme, die im Substrat durch die Umgebungsströme induziert werden und in gleich großen und entgegengesetzt gerichteten Komponenten fließen, die von der Umgebung induzierten Ströme in Hinblick auf die Widerstandsmessungen im wesentlichen aufgehoben werden. In einem kathodischen Korrosionsschutzsystem beispielsweise induziert ein Korrosionssensor einer beliebigen der oben beschriebenen Bauarten eine Spannung und einen im Prüfelement fließenden Strom, der durch die Ströme in der Umgebung, in der der Sensor eingetaucht ist, verursacht werden. Die Anwendung der oben beschriebenen Entstörvorrichtung im Zusammenhang mit einem Sensor in der in den Abbildungen 6, 7, 8 und 9 dargestellten Anordnung trägt so zur wesentlichen Verringerung der Auswirkung solcher induzierten Ströme auf die Widerstandsmessung bei und bewirkt somit eine deutliche Verringerung der Meßstörungen an der Meßquelle. Bei einem in einem kathodischen Schutzsystem angewendeten Korrosionssensor, der mit den hier beschriebenen Entstörleitungen versehen ist, werden die Enden der Mittelpunkt-Anschlußleitung bzw. doppelten Leitungsenden des Sensors entweder an die im kathodischen Schutzsystem verwendete Stromquelle oder ganz einfach an die Struktur (z.B. die Innenseite eines Rohrs bzw. anderer Flüssigkeitsbehälter) angeschlossen, die vom System geschützt und die die überwachte Umgebung abschließt.
• Bei der Überwachung von Galvanisierverfahren ist das Verhältnis des Widerstands des Prüfelements (Widerstand von Substrat und Überzug parallel) und Widerstand des Referenzelements (Widerstand von Substrat und Überzug - sofern vorhanden - parallel) aus ähnlichen Gründen wie bei der Korrosionsmessung durch die Schaltkreisbedingungen der Meßinstrumente auf einen Bereich zwischen 2 am Beginn der Sensorlebensdauer und 1 am Ende der Sensorlebensdauer beschränkt. Mit anderen Worten, der Sensor kann zur Überwachung des Galvanisiervorgangs so lange verwendet werden, bis der Gesamtwiderstand von Substrat und Beschichtung des Prüfelements auf die Größe des Gesamtwiderstands des geschützten Referenzelements sinkt. Genau wie im Falle des oben beschriebenen Korrosionssensors können andere Instrumente zum Messen des galvanischen Sensorwiderstands verwendet werden, mit denen - allerdings zu Lasten der Auflösung - eine Erweiterung des Meßbereichs auf zwischen 10 (bei Beginn der Sensorlebensdauer) und 1 (am Ende der Sensorlebensdauer) möglich ist.
• Aus der Tatsache, daß das für die Meßinstrumente gültige Verhältnis des Gesamtwiderstands des Prüfelements zum Gesamtwiderstand des Referenzelements (bei einem bevorzugten Instrument mit hoher Auflösung) zwischen 2 bei Beginn der Lebendauer und 1 am Ende der Sensorlebensdauer liegen kann, wird deutlich, daß der Widerstand des galvanisch behandelten Materials zwischen unendlich (ohne galvanischen Überzug) und einem Wert liegen kann, bei dem dieser Widerstand dem Widerstand des Substrats entspricht. Sobald der Widerstand des Prüfelementüberzugs unter den Widerstand des Substrats sinkt, verschlechtert sich die Auflösung rapide. Da Substrat und Überzug des Prüfelements eine ähnliche äußere Form, d.h. den gleichen Durchmesser und die gleiche Länge, aufweisen, entspricht das Verhältnis der Widerstände dem Verhältnis der Stärken der beiden Materialien. Daraus ergibt sich am Ende der Lebensdauer des Sensors, wenn der Widerstand des Substrats gleich dem Widerstand des Prüfüberzugs ist, daß
• wobei tp die Stärke des galvanisch behandelten Materials, ts die Dicke des Substrats, pp der Widerstand des galvanisch behandelten Materials und ps der Widerstand des Substrats ist.
• Daraus ergibt sich für den Meßbereich des Sensors beim Uberwachen von galvanischen Prozessen
• wobei Sp der wirksame Meßbereich der galvanischen Messung in 25,4 um (mils) ist. Aus dieser Gleichung für die Sp ergibt sich, daß für eine sehr kleine galvanische Meßspanne (Sp) eine sehr hohe Auflösung möglich ist, wenn man Materialien mit hohen Widerstandsverhältnissen verwendet, selbst wenn die dabei verwendeten Substrate relativ dick (ts) sind. Eine solche Anordnung ist besonders beim Galvanisieren von Edelmetallen wie Gold, Silber und Platin einerseits aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten von Nutzen. Andererseits kommt sie deshalb zur Anwendung, weil die Überzüge dieser Elemente besonders dünn sind und kleine Toleranzen aufweisen.
• In anderen Ausführungsformen, bei denen ein größerer galvanischer Meßbereich gefordert wird, kann auch ein kleineres Verhältnis der Widerstände wünschenswert sein. Für ein derartiger größerer Meßbereich kann als Substrat des Sensors Kupfer und als das auf das Objekt und das Substrat zu plattierende Material Kupfer oder Silber verwendet werden. Aus der oben beschriebenen Gleichung zum Meßbereich und aus den Meßschaltkreisbedingungen, durch die die Messungen auf den oben beschriebenen Verhältnisbereich der Widerstände von 2 zu 1 begrenzt werden, wird deutlich, daß die Stärke des Substrats eine Funktion der Meßspanne und des Widerstands des Substrats ist.
• Der oben beschriebene galvanische Überwachungssensor, der - wie zuvor erläutert - über einen Mittelpunkt-Anschluß auf dem Substrat des Prüfelements verfügt, kann neben der bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Korrosionsmeßkörpers dargelegten physikalischen Struktur weitere Merkmale aufweisen. Zur Verwendung als Überwachungssensor kann er jede beliebige Struktur annehmen, so z.B. eine Struktur, die jener des zu plattierenden Objekts im wesentlichen gleich ist. Beim Galvanisieren von Leiterplatten kann das Sensorprüfelement die Form eines Prüfplättchens haben, das in der Struktur dem zu plattierenden Substrat der Leiterplatte ähnelt. Das Prüfplättchen kann aus nichtleitendem Material bestehen, das auf eine passende Art und Weise beschichtet ist - so z.B. mit einer Anfangsbeschichtung durch stromloses Galvansieren - so daß es stromleitend wird und die Entstörleitungen dann wie zuvor beschrieben angeschlossen werden. Obwohl es in einigen Umgebungen durchaus möglich ist, mit dem beschriebenen Sensor entsprechend akzeptable Korrosionsmessungen ohne die Mittelpunkt-Anschlußleitung vorzunehmen, ist es dennoch wichtig, daß diese Anschlußleitung (oder andere Entsörleitungen) bei der Durchführung von Widerstandsmessungen in der Überwachung von galvanischen Prozessen verwendet wird, um die Einflüsse des galvanischen Stroms auf die Widerstandsmessung auszugleichen. Bei der Überwachung des Galvanisierens von Durchgangslöchern einer Leiterplatte wird beispielsweise ein Prüfplättchen aus dielektrischem Material verwendet, das zahlreiche Löcher in einer Anordnung und Struktur aufweist, die dem zu plattierenden dielektrischen Objekt ähnelt (und gleichermaßen mit einer dünnen stromleitenden Anfangsschicht versehen ist, die stromlos aufgetragen wurde). Das Prüfplättchen ist durch stromloses Galvanisieren oder ein entsprechend geeignetes Verfahren anfangsbeschichtet, so daß das Substrat des Prüfplättchens stromleitend ist und von einem Loch zum anderen einschließlich der Lochwandungen einen gleichmäßigen elektrischen Pfad entlang der Substratoberfläche aufweist. Zunächst werden die Mittelpunkt-Anschlußleitung an den elektrischen Mittelpunkt des Prüfplättchens bzw. die Entstörleitungen - wie oben beschrieben - an die Enden des Prüfplättchens angeschlossen. Das mit Öffnungen versehene Prüfplättchen wird dann als Sensor zur Überwachung der Plattierung von Lochleiterplatten in der zuvor beschriebenen Art und Weise verwendet.
• Bei einer Spannweite, die - mit gemessenen 25,4 um (...mils) - größer ist als die Stärke des gewünschten Überzugs, kann für mehrere aufeinander folgende Plattierungen der gleiche Meßfühler verwendet werden. Beträgt die Spannweite des Meßfühlers beispielsweise 8 um (0,329 mils) und die gewünschte Plattierstärke 0,8 um (0,03 mils), so kann derselbe Meßfühler nacheinander zehn Mal (ohne Aufpolieren) zur Überwachung von zehn aufeinanderfolgenden Plattierungen der Stärke 0,8 um (0,03 mils) verwendet werden. Bei jedem der aufeinanderfolgenden Plattierungen der Stärke 0,8 um (0,03mil) wird das galvanisierte Prüfelement des Sensors erneut mit einem Überzug derselben Dicke (0,8 um= 0,03mil) wie in der vorherigen Plattierung versehen. In dem genannten Beispiel weist der Goldüberzug mit einer Stärke von 8um (0,329) nach dem zehnten Galvanisiervorgang den gleichen Widerstand auf wie ein 250um (10mil) dicker 316er rostfreier Stahl. Daher sind die beiden Parallelwiderstände (Überzug und Substrat) am Ende der Sensorlebensdauer (z.B., wenn der Sensorüberzug eine Stärke von 8um (0,329) erreicht hat) gleich groß. Aufgrund dieses Meßbereichs von 8um (0,329mils) beim Plattieren von Gold auf 316er rostfreien Stahl kann das Plattieren soweit fortgesetzt bzw. wiederholt werden, bis der Uberzug auf dem Substrat des Prüfelements (rostfreier Stahl) so dick ist, daß die Widerstände von Goldüberzug und Substrat gleich groß sind. Wie bereits erwähnt, ist es aufgrund der Einschränkungen, die für die Meßinstrumente gelten, sehr ungünstig, den Widerstand des Prüfelements zu messen, wenn dieser deutlich unter dem Widerstand des Referenzelements liegt.
• Zu den am häufigsten verwendeten Materialkombinationen (für Prüfelemente und Substrate), zählen Nickel, Gold bzw. die Stärke des Kupfer auf 316er rostfreiem Stahl, Silber auf Kupfer, Rhodium auf 316er rostfreiem Stahl sowie Nickel auf unlegiertem Stahl. Wie zuvor dargelegt, ist ein Verhältnis der Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Überzug und Substrat außerhalb des Bereiches 0,8 bis 1,2 aufgrund der relativ geringen Temperaturbereiche begrenzt zulässig.
• Ahnlich wie der Korrosionssensor kann auch der beim Überwachen von Galvanisiervorgängen eingesetzte Sensor jederzeit wiederverwendet werden, indem der galvanische Überzug vom Substrat abgebeizt wird, insbesondere, wenn es sich bei dem Substrat um rostfreien Stahl der gegenüber den verwendeten Reinigungsmitteln unempfindlich ist.
• Beschrieben wurden Verfahren und Vorrichtungen zur hochempfindlichen Überwachung von Korrosionsvorgängen und/ oder Galvanisierungen, bei denen relativ dicke, strukturell selbsttragende und stromleitende Substrate mit hohem Widerstand zum Einsatz kommen, auf die Meßüberzüge galvanisch aufgetragen werden, wobei diese zu Beginn der Lebensdauer in einem festgelegten Rahmen eine unterschiedliche Dicke im Vergleich zur Substratdicke aufweisen. Die Verhältnisse der Widerstände von Substrat und galvanischem Überzug sind hoch und liegen im Bereich zwischen 7 und 46. Der Sensor unterliegt geringeren Einschränkungen hinsichtlich dem Verhältnis der Widerstände und der Unterschiede der Temperaturkoeffizienten des Widerstands, sobald er bei der Überwachung von Galvanisierungen zum Einsatz kommt. Insbesondere in der letztgenannten Anwendung sind Vorkehrungen getroffen zur Verminderung von Störströmen, die in dem der Umgebung ausgesetzten Meßfühler durch die im galvanischen Bad fließenden Ströme induziert werden.
• Die vorangegangene Detailbeschreibung ist lediglich als Veranschaulichung anhand von Beispielen zu verstehen, wobei der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung einzig und allein durch die beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims (20)

1. Sensor zur Messung des elektrischen Widerstands, bestehend aus

einem Prüfelement (30, 130), das einer Umgebung ausgesetzt werden kann, in der die Überwachung durchgeführt werden soll;

einem Referenzelement (36, 136), das gegen diese Umgebung geschützt ist; und

einer Vorrichtung, mit der die elektrischen Widerstände der genannten Elemente (30, 130, 36, 136) verglichen werden können, um die Dicke des Prüfelements zu bestimmen,

wobei das Prüfelement (30, 130) ein Substrat umfaßt, das aus stromleitendem Material besteht; dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist sowie einen stromleitenden Prüfüberzug besitzt, wobei dieser Prüfüberzug einen bedeutend geringeren elektrischen Widerstand als das Substrat aufweist.

2. Ein Sensor nach Anspruch 1, bei dem die Dicke des genannten Substrats um ein

Vielfaches größer ist als die Dicke des genannten Prüfüberzugs, wobei die Dicke des genannten Prüfüberzugs während der Anwendung des genannten Sensors zwischen einem Maximalwert einerseits, bei dem der Widerstand des genannten Prüfüberzugs im wesentlichen gleich dem Widerstand des genannten Substrats ist, und einem kleineren Wert andererseits, bei dem der Widerstand des genannten Prüfüberzugs bedeutend größer ist als der Widerstand des genannten Substrats, variiert.

3. Ein Sensor nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem das Substrat ein selbsttragendes Hochfestigkeitsmaterial ist, das im wesentlichen eine gleichförmlge Dicke sowie eine Außenfläche aufweist und bei dem der genannte Prüfüberzug direkt auf die gesamte genannte Oberfläche des genannten Materials galvanisch aufgetragen wird.

4. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem das genannte Prüfelement und das genannte Referenzelement (30, 130, 36, 136) aus einer einzigen Schleife aus stromleitendem Material bestehen, die einerseits ein Prüfteilstück (32, 34, 132, 134), das der genannten Umgebung ausgesetzt werden kann und andererseits ein Referenzteilstück (36, 136), das gegen die genannte Umgebung geschützt ist, umfaßt, wobei das genannte Prüfteilstück (32, 34, 132, 134) das genannte Substrat einschließt und der genannte Prüfüberzug auf das genannte Substrat galvanisch aufgetragen ist und dessen gesamte äußere Oberfläche bedeckt.

5. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem die Temperaturkoeffizienten des Widerstands des genannten Substrats und des genannten Prüfüberzugs im wesentlichen gleich groß sind und bei dem das genannte Referenzelement (36, 136) einzig und allein das genannte Referenzteilstück des genannten stromleitenden Materials umfaßt.

6. Ein Sensor zur Messung des elektrischen Widerstands nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem das stromleitende Prüfmaterial direkt auf das Substrat plattiert wird und die Dicke des genannten Prüfmaterials deutlich kleiner als die Dicke des genannten Substrats ist.

7. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem das Verhältnis der Temperaturkoeffizienten des Widerstands vom genannten Substrat und Prüfmaterial im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt.

8. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem (a) das Verhältnis des Substratwiderstands zum Prüfmaterialwiderstands und (b) das Verhältnis der Substratdicke zur Prüfmaterialdicke vor der Anwendung des Sensors bei ungefähr vierzig zu eins liegt.

9. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche zur Überwachung der Galvanisierung eines Objekts (58), das in ein mit einer Elektrode (64) ausgestattes galvanisches Bad (60) getaucht wird, wobei das Objekt (58) und die Elektrode (64) in einem galvanischen Stromkreis mit einer galvanischen Stromquelle (66) verbunden sind, in dem das stromleitende Substrat so angepaßt ist, daß es in das genannte Bad eingetaucht und genau wie das genannte Objekt (58) galvanisiert werden kann, wobei das genannte Substrat einem galvanischen Strom ausgesetzt ist, der in ihm aufgrund des genannten galvanischen Bades (60) fließt;

mit einer Vorrichtung zur Messung des elektrischen Widerstands des genannten Substrats, wobei diese Meßvorrichtung durch den im genannten Substrat fließenden galvanischen Strom negativ beeinflußt wird; sowie

mit einer Vorrichtung zum Anschluß eines mittleren Punktes des genannten Substrats an den genannten galvanischen Stromkreis zur Reduzierung der negativen Einflüsse des genannten galvanischen Stroms auf die genannte Meßvorrichtung.

10. Ein Sensor nach Anspruch 9, bei dem die Vorrichtung zur Verringerung der negativen Einflüsse des genannten galvanischen Stroms eine gleichgerichtete Leitvorrichtung umfaßt, mit der die gegenüberliegenden Enden des genannten Substrats miteinander und an die genannte Stromquelle angeschlossen werden.

11. Ein Sensor nach Anspruch 10, bei dem die genannte Vorrichtung zum Anschließen des genannten Substrats an die genannte Stromquelle (66) eine Vorrichtung umfaßt, mit der das Testelement (30, 130) so an die Stromquelle (66) angeschlossen wird, daß die entgegengesetzt gerichteten Komponenten des galvanischen Stroms in das genannte Prüfelement (30, 130) fließen.

12. Ein Sensor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem die genannte Vorrichtung zum Anschluß des Substrats an die Stromquelle (66) eine erste und eine zweite Entstörleitung (70, 74) umfaßt, die zwischen die Stromquelle (66) einerseits und dem ersten und zweiten wechselseitigen Zwischenraum auf dem Substrat geschaltet werden.

13. Ein Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die genannte Anschlußvorrichtung eine Leitung umfaßt, die an dem einen Ende an einen mittleren Punkt auf dem genannten Substrat und mit dem anderen Ende an die Stromquelle angeschlossen wird, so daß beiderseits des genannten mittleren Punktes ein Strom zwischen der genannten Stromquelle und Teilstücken des genannten Prüfelements (30, 130) fließt.

14. Ein Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem der Mittelpunkt des Substrats oder Prüfelements an eine Stromquelle angeschlossen wird.

15. Eine Galvanisiervorrichtung mit einem Sensor nach einem der zuvor genannten Ansprüche, mit dem ein Objekt in ein galvanisches Bad (60) eingetaucht und der Galvanisiervorgang überwacht wird, wobei die genannte Vorrichtung folgendes umfaßt:

ein galvanisches Bad (60), in das ein Objekt (58) zum Zwecke der Galvanisierung dieses Objekts eingetaucht wird und das eine Elektrode (64) enthält;

eine Stromquelle (66), die an die genannte Elektrode (64) und entsprechend an ein in das Bad (60) eingetauchtes Objekt (58) angeschlossen wird;

eine Überwachungsvorrichtung, die aus

einem Sensor besteht, der ein stromleitendes Substrat im genannten Bad (60) aufweist; sowie

eine Vorrichtung zum Anschließen des genannten Substrats an die genannte Stromquelle (66), so daß das genannte Substrat in dem genannten Bad (60) genauso galvanisiert wird wie das jeweilige Objekt (58) und daß die Komponenten des galvanischen Stroms innerhalb des genannten Substrats in entgegengesetzter Richtung fließen und eine Vorrichtung zur Messung des elektrischen Widerstands des genannten Substrats und seines galvanischen Überzugs.

16. Die Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die genannte Anschlußvorrichtung eine Mittelpunkt-Anschlußleitung auf dem genannten Substrat umfaßt, die im Stromkreis an die genannte Stromquelle (66) angeschlossen ist.

17. Die Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die genannte Anschlußvorrichtung eine erste und zweite Anschlußleitung (70, 74) umfaßt, die angeschlossen werden zwischen einen gemeinsamen Anschlußpunkt und den ersten und zweiten auseinanderliegenden Anschlußbereich auf dem Substrat.

18. Die Vorrichtung nach Anspruch 17, einschließlich einer ersten und zweiten einseitig gerichteten Leiteinrichtung (108, 112), die jeweils zwischen die genannte erste und zweite Zuleitung (70, 74) geschaltet werden; einschließlich eines Stellwiderstands (110, 114), der in mindestens einer der genannten ersten und zweiten Zuleitung (108, 112) dazwischengeschaltet ist; sowie einschließlich einer zusätzlichen Spannungsquelle (106), die zwischen den genannten gemeinsamen Punkt und die genannte Stromquelle (66) geschaltet wird, um eine über die genannte einseitig gerichtete Leiteinrichtung (108, 112) auftretende Vorspannung auszugleichen.

19. Ein Verfahren zur Überwachung der Galvanisierung unter Verwendung eines Sensors nach einem der zuvor genannten Ansprüche, bei dem eine Elektrode (64) und ein Objekt (58) zum Galvanisieren in ein galvanisches Bad (60) eingetaucht werden;

eine galvanische Verbindung zwischen der galvanischen Stromquelle (66), dem Objekt (58) und der Elektrode (64) hergestellt wird, um einen galvanischen Stromfluß innerhalb des Objekts (58) zu verursachen;

das stromleitende Prüfelement des Sensors in das galvanische Bad (60) eingetaucht wird, ein Überwachungsanschluß zwischen der galvanischen Stromquelle (66) und dem Prüfelement (30, 130) hergestellt wird, um einen galvanischen Stromfluß innerhalb des Prüfelements (30, 130) zu verursachen;

der Widerstand des genannten Prüfelements (30, 130) gemessen wird;

der galvanische Strom im Prüfelement verstärkt negativen Einfluß auf den Meßwiderstand ausübt; und

der Überwachungsanschluß in dem ausgewählten Bereich des Prüfelements so hergestellt wird, daß die genannten negativen Einflüsse reduziert werden, indem der galvanische Strom so um geleitet wird, daß deren Komponenten in entgegengesetzter Richtung im Prüfelement (30, 130) fließen.

20. Das Verfahren nach Anspruch 19, einschließlich des Schrittes, bei dem die galvanischen Stromkomponenten in dem Prüfelement (30, 130) im wesentlichen in gleicher und entgegengesetzter Richtung fließen, indem die Überwachungsvorrichtung an den mittleren Bereich bzw. ersten und zweiten wechselseitigen Zwischenraum auf dem genannten Prüfelement (30, 130) angeschlossen wird.