JP2003227816A - 薄膜接合強度の非破壊検査方法 - Google Patents
薄膜接合強度の非破壊検査方法Info
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- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱性または耐摩耗性を目的とした薄膜をコ
ーティングした部材について、母材と薄膜との接合界面
における接合強度を、薄膜を破壊することなく検査でき
る非破壊検査方法を提供する。 【解決手段】 薄膜２が接合されている部材において、
母材１の表面に発信探触子４を配するとともに薄膜２の
表面に受信探触子５を配し、発信探触子４から一定振幅
で周波数を連続的に変化させた超音波を発信させて、接
合界面３を透過した超音波を受信探触子４で受信し、該
受信した超音波の周波数分析を実施して振幅が著しく低
下する周波数を求めることにより、接合界面３の強度を
検査する薄膜接合強度の非破壊検査方法である。
ーティングした部材について、母材と薄膜との接合界面
における接合強度を、薄膜を破壊することなく検査でき
る非破壊検査方法を提供する。 【解決手段】 薄膜２が接合されている部材において、
母材１の表面に発信探触子４を配するとともに薄膜２の
表面に受信探触子５を配し、発信探触子４から一定振幅
で周波数を連続的に変化させた超音波を発信させて、接
合界面３を透過した超音波を受信探触子４で受信し、該
受信した超音波の周波数分析を実施して振幅が著しく低
下する周波数を求めることにより、接合界面３の強度を
検査する薄膜接合強度の非破壊検査方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱または耐摩耗
を目的とした薄膜をコーティングした部材に対して、母
材と薄膜との接合界面における結合強度を、非破壊によ
り検査する方法に関するものである。
を目的とした薄膜をコーティングした部材に対して、母
材と薄膜との接合界面における結合強度を、非破壊によ
り検査する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄鋼製品に防食を目的として施し
た溶射皮膜の密着性試験方法としては、ＪＩＳ−Ｈ８６
６１−１９９９に、カッターナイフや粘着テープを用い
たグリッド試験および引張試験機による引張試験が規定
されている。また、耐摩耗性等を目的として機械部品等
に肉盛溶射した皮膜の密着性試験方法としては、ＪＩＳ
−Ｈ８６６４−１９９０に引張試験機による引張試験が
規定されている。
た溶射皮膜の密着性試験方法としては、ＪＩＳ−Ｈ８６
６１−１９９９に、カッターナイフや粘着テープを用い
たグリッド試験および引張試験機による引張試験が規定
されている。また、耐摩耗性等を目的として機械部品等
に肉盛溶射した皮膜の密着性試験方法としては、ＪＩＳ
−Ｈ８６６４−１９９０に引張試験機による引張試験が
規定されている。
【０００３】一方、具体的な装置として、特開平９−１
３８１８６号公報には、基材上に薄膜を形成した複合材
料の試験片を引張試験機により引張り、応力および歪を
求めると共に顕微鏡観察手段により薄膜上に発生するク
ラック数、クラック幅等の観察データを求め、更に計測
手段により残留内部応力を求め、これ等の各データを演
算手段に入力し、予めプログラされている演算方式によ
って残留応力の影響を補正して薄膜の臨界応力を求める
薄膜強度評価装置が開示されている。
３８１８６号公報には、基材上に薄膜を形成した複合材
料の試験片を引張試験機により引張り、応力および歪を
求めると共に顕微鏡観察手段により薄膜上に発生するク
ラック数、クラック幅等の観察データを求め、更に計測
手段により残留内部応力を求め、これ等の各データを演
算手段に入力し、予めプログラされている演算方式によ
って残留応力の影響を補正して薄膜の臨界応力を求める
薄膜強度評価装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記に
規定された試験方法および特開平９−１３８１８６号公
報に示す薄膜強度評価装置は、肉盛溶射等による皮膜
（薄膜）の密着強度や破壊強度を計測することはできる
が、試験実施後に皮膜が損傷してしまうため、実製品に
ついて皮膜の接合強度を検査することが出来なかった。
規定された試験方法および特開平９−１３８１８６号公
報に示す薄膜強度評価装置は、肉盛溶射等による皮膜
（薄膜）の密着強度や破壊強度を計測することはできる
が、試験実施後に皮膜が損傷してしまうため、実製品に
ついて皮膜の接合強度を検査することが出来なかった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、特に耐熱性または耐摩耗性を目的とした薄
膜をコーティングした部材について、母材と薄膜との接
合界面における接合強度を、薄膜を破壊することなく検
査できる非破壊検査方法を提供するものである。
れたもので、特に耐熱性または耐摩耗性を目的とした薄
膜をコーティングした部材について、母材と薄膜との接
合界面における接合強度を、薄膜を破壊することなく検
査できる非破壊検査方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１では、薄膜が接合されている部材
の一方の面に発信探触子を配するとともに、他方の面に
受信探触子を配し、発信探触子から一定振幅で周波数を
連続的に変化させた超音波を発信させて、該薄膜と母材
の接合界面を透過した超音波を受信探触子で受信し、該
受信した超音波の振幅の変化ピーク低下を求めることに
より、薄膜接合部の強度を検査することを特徴とする薄
膜接合強度の非破壊検査方法としている。また、請求項
２では 薄膜が接合されている部材の一方の面に発信探
触子および受信探触子を配し、発信探触子から一定振幅
で周波数を連続的に変化させた超音波を発信させて、該
薄膜と母材の接合界面で反射した超音波を受信探触子で
受信し、該受信した超音波の振幅の変化を求めることに
より、薄膜接合部の強度を検査することを特徴とする薄
膜接合強度の非破壊検査方法としている。
に、本発明の請求項１では、薄膜が接合されている部材
の一方の面に発信探触子を配するとともに、他方の面に
受信探触子を配し、発信探触子から一定振幅で周波数を
連続的に変化させた超音波を発信させて、該薄膜と母材
の接合界面を透過した超音波を受信探触子で受信し、該
受信した超音波の振幅の変化ピーク低下を求めることに
より、薄膜接合部の強度を検査することを特徴とする薄
膜接合強度の非破壊検査方法としている。また、請求項
２では 薄膜が接合されている部材の一方の面に発信探
触子および受信探触子を配し、発信探触子から一定振幅
で周波数を連続的に変化させた超音波を発信させて、該
薄膜と母材の接合界面で反射した超音波を受信探触子で
受信し、該受信した超音波の振幅の変化を求めることに
より、薄膜接合部の強度を検査することを特徴とする薄
膜接合強度の非破壊検査方法としている。
【０００７】本発明は、超音波が母材と薄膜との接合界
面を通過または反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を利用したもので
あり、発信探触子から一定振幅で周波数を連続的に変化
させた超音波を発信し、接合界面を透過または反射した
超音波を受信探触子で受信して、その受信波を周波数分
析することにより薄膜接合部の強度を検査する方法であ
る。したがって、部材に被覆した薄膜を破壊することな
く検査することができる。
面を通過または反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を利用したもので
あり、発信探触子から一定振幅で周波数を連続的に変化
させた超音波を発信し、接合界面を透過または反射した
超音波を受信探触子で受信して、その受信波を周波数分
析することにより薄膜接合部の強度を検査する方法であ
る。したがって、部材に被覆した薄膜を破壊することな
く検査することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では
片面に薄膜コーティングを施した部材としているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、両面が薄膜によ
りコーティングされた部材の薄膜接合強度の非破壊検査
にも適用することができる。
図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では
片面に薄膜コーティングを施した部材としているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、両面が薄膜によ
りコーティングされた部材の薄膜接合強度の非破壊検査
にも適用することができる。
【０００９】図１は本発明の第一実施形態を示す説明図
である。図１において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記母材１の表面には発
信探触子４を、薄膜２の表面には受信探触子５をそれぞ
れ取付ける。発信探触子４より超音波の入射波６（発信
探触子４から発信され接合界面３に到達した超音波をい
う）を発信すると、該入射波６は接合界面３を通過した
後に受信波７（接合界面３から受信探触子５に到達した
超音波をいう）として受信探触子５に受信される。
である。図１において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記母材１の表面には発
信探触子４を、薄膜２の表面には受信探触子５をそれぞ
れ取付ける。発信探触子４より超音波の入射波６（発信
探触子４から発信され接合界面３に到達した超音波をい
う）を発信すると、該入射波６は接合界面３を通過した
後に受信波７（接合界面３から受信探触子５に到達した
超音波をいう）として受信探触子５に受信される。
【００１０】発信探触子４に用いる超音波発生装置とし
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３を通過する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３を通過する際に著しく減衰する。
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３を通過する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３を通過する際に著しく減衰する。
【００１１】接合界面３において減衰した受信波７を、
薄膜２の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。
薄膜２の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。
【００１２】図２は本発明の第二実施形態を示す説明図
である。図２において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記母材１の表面には発
信探触子４および受信探触子５をそれぞれ取付ける。発
信探触子４より超音波の入射波６を発信すると、該入射
波６は接合界面３で反射した後に受信波７として受信探
触子５に受信される。なお、本実施例では、入射波６は
接合界面３に対して斜めに発信しているが垂直に発信し
てもよい。
である。図２において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記母材１の表面には発
信探触子４および受信探触子５をそれぞれ取付ける。発
信探触子４より超音波の入射波６を発信すると、該入射
波６は接合界面３で反射した後に受信波７として受信探
触子５に受信される。なお、本実施例では、入射波６は
接合界面３に対して斜めに発信しているが垂直に発信し
てもよい。
【００１３】発信探触子４に用いる超音波発生装置とし
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３で反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３で反射する際に著しく減衰する。
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３で反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３で反射する際に著しく減衰する。
【００１４】接合界面３において減衰した受信波７を、
母材１の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。なお、受信探触子５に
かえて発信探触子４を用いることも可能である。
母材１の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。なお、受信探触子５に
かえて発信探触子４を用いることも可能である。
【００１５】図３は本発明の第三実施形態を示す説明図
である。図３において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記薄膜２の表面には発
信探触子４を、母材１の表面には受信探触子５をそれぞ
れ取付ける。発信探触子４より超音波の入射波６を発信
すると、該入射波６は接合界面３を通過した後に受信波
７として受信探触子５に受信される。
である。図３において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記薄膜２の表面には発
信探触子４を、母材１の表面には受信探触子５をそれぞ
れ取付ける。発信探触子４より超音波の入射波６を発信
すると、該入射波６は接合界面３を通過した後に受信波
７として受信探触子５に受信される。
【００１６】発信探触子４に用いる超音波発生装置とし
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３を通過する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３を通過する際に著しく減衰する。
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３を通過する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３を通過する際に著しく減衰する。
【００１７】接合界面３において減衰した受信波７を、
母材１の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。
母材１の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。
【００１８】図４は本発明の第四実施形態を示す説明図
である。図４において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記薄膜２の表面には発
信探触子４および受信探触子５をそれぞれ取付ける。発
信探触子４より超音波の入射波６を発信すると、該入射
波６は接合界面３で反射した後に受信波７として受信探
触子５に受信される。なお、本実施例では、入射波６は
接合界面３に対して斜めに発信しているが垂直に発信し
てもよい。
である。図４において、母材１の片面に接合界面３を介
して薄膜２が被覆されている。前記薄膜２の表面には発
信探触子４および受信探触子５をそれぞれ取付ける。発
信探触子４より超音波の入射波６を発信すると、該入射
波６は接合界面３で反射した後に受信波７として受信探
触子５に受信される。なお、本実施例では、入射波６は
接合界面３に対して斜めに発信しているが垂直に発信し
てもよい。
【００１９】発信探触子４に用いる超音波発生装置とし
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３で反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３で反射する際に著しく減衰する。
ては、サイン波形を任意の振幅および周波数で発生でき
る装置を用い、発信探触子４より発信する入射波６を、
振幅を一定として周波数を連続的に変化させる。超音波
は接合界面３で反射する際に、接合強度に対応した特定
の周波数において著しく減衰する特性を有している。し
たがって、接合強度に対応した特定の周波数をもつ入射
波６は、接合界面３で反射する際に著しく減衰する。
【００２０】接合界面３において減衰した受信波７を、
薄膜２の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。なお、受信探触子５に
かえて発信探触子４を用いることも可能である。
薄膜２の表面に取付けた受信探触子５により受信する。
受信探触子５の受信装置としては、連続的に波形を記録
できる装置を用い、受信探触子５により受信する受信波
７を連続的に記録する。連続的に記録された受信波７を
周波数分析することにより、受信波７の振幅が著しく低
下する周波数を求める。この周波数により接合界面３の
接合強度を求めることが出来る。なお、受信探触子５に
かえて発信探触子４を用いることも可能である。
【００２１】図５は、本発明による非破壊検査方法によ
り得られた、受信波の周波数と受信波の振幅との関係図
である。図５において、縦軸は受信波の振幅を示し、横
軸は受信波の周波数を示している。また、図中の実線は
接合強度が低い場合、１点鎖線は接合強度が高い場合を
示している。図５より明らかなように、接合強度が高い
場合は周波数が大きく、接合強度が低い場合は周波数が
小さくなる。
り得られた、受信波の周波数と受信波の振幅との関係図
である。図５において、縦軸は受信波の振幅を示し、横
軸は受信波の周波数を示している。また、図中の実線は
接合強度が低い場合、１点鎖線は接合強度が高い場合を
示している。図５より明らかなように、接合強度が高い
場合は周波数が大きく、接合強度が低い場合は周波数が
小さくなる。
【００２２】なお、接合強度が高くなるにしたがい、周
波数の谷間は高周波側にシフトすることは実験により知
見されたものであり、周波数の谷間と接合強度との相関
曲線を事前に求めておき、これと対比することにより接
合強度を検査することが可能となる。また、入射波６
を、接合界面３を透過させた場合、あるいは反射させた
場合のいずれにおいても周波数特性は同一である。
波数の谷間は高周波側にシフトすることは実験により知
見されたものであり、周波数の谷間と接合強度との相関
曲線を事前に求めておき、これと対比することにより接
合強度を検査することが可能となる。また、入射波６
を、接合界面３を透過させた場合、あるいは反射させた
場合のいずれにおいても周波数特性は同一である。
【００２３】
【発明の効果】本発明による薄膜接合強度の非破壊検査
方法を用いることにより、母材に被覆した薄膜を損傷す
ることなく、接合界面の接合強度を検査することができ
る。したがって、実製品に被覆した薄膜の接合強度を検
査することが可能となるので、より品質の高い製品を提
供することが出来る。
方法を用いることにより、母材に被覆した薄膜を損傷す
ることなく、接合界面の接合強度を検査することができ
る。したがって、実製品に被覆した薄膜の接合強度を検
査することが可能となるので、より品質の高い製品を提
供することが出来る。
【図１】本発明の第一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第二実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第三実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第四実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明による非破壊検査方法により得られた、
受信波の周波数と受信波の振幅との関係図である。
受信波の周波数と受信波の振幅との関係図である。
１ 母材
２ 薄膜
３ 接合界面
４ 発信探触子
５ 受信探触子
６ 入射波
７ 受信波
Claims (2)
- 【請求項１】 薄膜が接合されている部材の一方の面に
発信探触子を配するとともに、他方の面に受信探触子を
配し、発信探触子から一定振幅で周波数を連続的に変化
させた超音波を発信させて、該薄膜と母材の接合界面を
透過した超音波を受信探触子で受信し、該受信した超音
波の振幅の変化ピーク低下を求めることにより、薄膜接
合部の強度を検査することを特徴とする薄膜接合強度の
非破壊検査方法。 - 【請求項２】 薄膜が接合されている部材の一方の面に
発信探触子および受信探触子を配し、発信探触子から一
定振幅で周波数を連続的に変化させた超音波を発信させ
て、該薄膜と母材の接合界面で反射した超音波を受信探
触子で受信し、該受信した超音波の振幅の変化を求める
ことにより、薄膜接合部の強度を検査することを特徴と
する薄膜接合強度の非破壊検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002025033A JP2003227816A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 薄膜接合強度の非破壊検査方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010113651A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 住友金属工業株式会社 | 管のねじ継手の締結状態評価方法、管のねじ継手の締結方法、及び、管のねじ継手の締結状態評価装置 |
| CN105987952A (zh) * | 2015-02-10 | 2016-10-05 | 昆明耐维科技有限公司 | 一种基于宽带超声波的断轨检测系统 |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002025033A patent/JP2003227816A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010113651A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 住友金属工業株式会社 | 管のねじ継手の締結状態評価方法、管のねじ継手の締結方法、及び、管のねじ継手の締結状態評価装置 |
| JP2010237084A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 管のねじ継手の締結状態評価方法、管のねじ継手の締結方法、及び、管のねじ継手の締結状態評価装置 |
| US8438926B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of evaluating fastening state of threaded joint of pipes or tubes, method for fastening threaded joint of pipes or tubes, and apparatus for evaluating fastening state of threaded joint of pipes or tubes |
| CN105987952A (zh) * | 2015-02-10 | 2016-10-05 | 昆明耐维科技有限公司 | 一种基于宽带超声波的断轨检测系统 |
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