JPH04127032A - レプリカによる表面形状観察法およびその器材 - Google Patents

レプリカによる表面形状観察法およびその器材

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JPH04127032A
JPH04127032A JP24733890A JP24733890A JPH04127032A JP H04127032 A JPH04127032 A JP H04127032A JP 24733890 A JP24733890 A JP 24733890A JP 24733890 A JP24733890 A JP 24733890A JP H04127032 A JPH04127032 A JP H04127032A
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JP
Japan
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metal member
polymer film
transferred
film
surface shape
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JP24733890A
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Yasushi Sato
恭 佐藤
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属部材の表面形状を高分子フィルムに転写し
て、金属部材の表面の微細形状をIl!察するレプリカ
法に係り、特に金属部材の表面に発生する微小な亀裂な
どを検出するのに好適なレプリカ法およびレプリカ採取
用器材に関する。
〔従来の技術〕
発電用ボイラ、化学プラント等においては多数の金属部
材が高応力下で長時間使用されている。
これらの部材は、プラントの起動停止に伴う繰り返し荷
重を受け、疲労損傷による亀裂が発生し、これが進展し
て破壊に到る場合が多い。このような事故は、疲労損傷
の初期段階から金属部材の表面に生じる微小な亀裂を検
出し、その対策を講じることによって未然に防止するこ
とができる(例えば、「火力原子力発電」第39巻、第
6号、第75頁から第86頁)。
ところで、この微小な亀裂の寸法(表面における長さ)
は疲労損傷の初期段階では数十〜数百μmと小さく、肉
眼では判別し難いため、レプリカ法を用いて高分子フィ
ルムに転写し顕微鏡によりIIしている。これは、例え
ば軟化させたアセチルセルロースフィルムを金属部材の
表面に密着させて、表面の凹凸形状を転写し、光学式の
金属顕微鏡で50〜400倍程度に拡大して[察するも
のである。第5図(a)〜(f)に、従来のレプリカ法
の手順の一例を示す。なすわち、アセチルセルロースフ
ィルムを酢酸メチルに浸漬して軟化させる〔第5図(a
)〕。軟化させた上記フィルムを研磨した金属部材表面
に密着して〔第5図(b)〕、フィルムが硬化した後、
剥離する〔第5図(C)〕。次に、真空容器中で上記フ
ィルムの表面に白金などの光が透過しない金属を蒸着し
〔第5図(d)〕、金属顕微鏡で上記フィルムの表面を
i察し亀裂の発生状況髪調べる〔第5図(f)〕。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来技術においては、(1)フィルムへの転写
作業がピンセット等を用いた手作業であるために工数が
かかり過ぎる。(2)フィルムに凹凸形状を転写した後
、光学顕微鏡でM察するための前処理(専用の蒸着装置
を用い、真空下で白金、金等をフィルムに蒸着する)が
必要となる。
(3)フィルムを観察する際に、部材表面の加工痕(旋
盤、シェーパ、グラインダ等)や研磨傷も忠実に転写さ
れているため、第5図(f)に示すように転写された亀
裂3′と転写された研磨傷4′の判別が難しくなる。特
に、高温部材の場合、上記(3)に示すごとく、金属部
材表面の酸化スケールを除去するために研磨することが
多いので、研磨傷によって亀裂の検出精度が低くなると
いう問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消す
るものであって、取扱いが簡便で蒸着処理を必要とする
ことなく、しかも亀裂の判別が極めて正確なレプリカ法
およびその採取用器材を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記本発明の目的は、金属部材の表面をいったん腐食処
理した後、その腐食面に、光を透過させない性質をもつ
所定の粒径の微粒子を塗布し、その上に軟化させた高分
子フィルムを貼り付けて硬化させ、金属部材の表面の亀
裂を転写させたレプリカを作製し、これを顕微鏡などで
a察することにより達成される。
本発明は、金属部材の表面形状を、高分子フィルムに転
写して観察するレプリカ法に関するものであって、上記
金属部材の表面を腐食させて、該腐食面に光を透過させ
ない性質を有する微小粒子を塗布した後、余分の微小粒
子を拭い取り、軟化させた高分子フィルムを、上記処理
を施した金属部材の表面に圧接して硬化させた後、剥離
して上記金属部材の表面形状を高分子フィルムに転写し
て観察する金属部材の表面形状M察法である。そして、
上記腐食面に塗布する光を透過させない性質を有する微
小粒子の粒径は、1μm以下とすることが好ましい。
また本発明は、金属部材の表面形状を、高分子フィルム
に転写して観察するレプリカ法に用いる器材に関するも
のであって、上記高分子フィルムと、該高分子フィルム
の表面を保護するカバーシートを、押圧用の板状の弾性
体に粘着テープを介して取り外し自在に設けたレプリカ
採取用器材である。
さらに本発明は、金属部材の表面を腐食させた後、高分
子フィルムに転写してwt察するレプリカ法に用いる器
材に関するものであって、上記金属部材の腐食液を耐食
性の繊維状部材に含浸させて片側が開放された偏平な形
状の腐食液封入ケーヌ内に充填し、上記腐食液封入ケー
スの片側を気読にシールする耐食性のカバーシートを粘
着テープを介して取り外し自在に設けた腐食液封入ケー
スである。
〔作用〕
金属部材の表面に亀裂がある場合には、腐食処理によっ
て開口した亀裂の部分に、光を透過させない微粒子を浸
入させ、それをいったん軟化させた高分子フィルムに付
着させて写し取らせる。上記の微粒子は、光を透過させ
ないため、従来技術のようにフィルムに白金等の金属を
蒸着させなくても、例えば光学式の金属顕微鏡を用いて
直接、亀裂の形状をl!!察することができる。一方、
金属部材の表面を研磨し腐食処理を行った後に残る研磨
傷などは、腐食によってなだらかな凹部となるため、上
記の微粒子が浸入し残留しにくくなるので高分子フィル
ムに転写され難く、したがって亀裂を観察する際の障害
とはならない。
〔実施例〕
以下に、本発明の実施例を挙げ、図面を用いてさらに詳
細に説明する。
第1図(a)は金属部材2の表面近傍を示す断面図で、
亀裂3および研磨傷4の発生状況の一例を示す。従来の
方法により亀裂を観察する場合は、金属部材2の表面を
研磨した後、軟化させた高分子フィルム1を密着させて
レプリカを採取するが、本発明では腐食液を用いて金属
部材2の表面を腐食させる。第1図(b)は、腐食後の
金属部材2の表面近傍の断面形状を示す。亀裂3の表面
近傍は、腐食されて亀裂開口量が増加する。一方、研磨
傷4は、腐食されて滑らかなくぼみとなる。この状態に
おいて、金属部材2の表面に光を透過しない粒径が約1
μm以下の微小粒子5を塗布し、布等で拭うと、第1図
(c)に示すように、亀裂の開口部分には微小粒子5が
入り込むが、滑らかなくぼみとなった研磨傷4には微小
粒子5が残留し難い。この状態で、第1図(d)に示す
ように軟化させた高分子フィルム1を密着させる。高分
子フィルム1が硬化した後に剥がすと、第1図(e)に
示すように、転写された微小粒子(亀裂部)5′が高分
子フィルム1に固定され、他方。
転写された研磨傷4′は高分子フィルム1の面上で凸形
状を示すのみとなる。この亀裂部5′を転写した高分子
フィルムを、光学式の金属顕微鏡で直接*察すると、第
1図(f)に示すように、転写された微小粒子5′は亀
裂3の表面形状として認められるが、高分子フィルム1
自体が光透過性であるために、転写された研磨傷4′の
形状は、はとんど観察されない。
次に、本発明を実施するのに好適なレプリカ採取用器材
セットの構成の一例を説明する。第2図(a>は、腐食
液封入ケースの外観図で、第2図(b)は第2図(a)
のA−A断面を示す。図において、耐食性の薄いプラス
チックケース6の中に、耐食性のガラスウール10を綿
状に詰めてあり、腐食液(フェライト系低合金鋼の場合
は、例えば硝酸水溶液等を用いる)を浸み込ませである
このガラスウールlOは、プラスチックケース6と耐食
性のカバーシート8によって融着部9の部分で密封され
ており、腐食液が外部に漏れることはない。またプラス
チックケース6の外縁部には粘着テープ7が設けられて
いる。
第3図(a)は高分子フィルム固定用のパッドの外観図
で、第3図(b)は第3図(a)のB−B断面図を示す
。薄板状の弾性を有するゴムマット11の片面に、アセ
チルセルロースよりなる高分子フィルム1を重ね、ゴム
マット11の外縁部には、粘着テープ7を設けて、カバ
ーシート8を貼り付けている。
上記の腐食液封入ケースおよび高分子フィルム固定用パ
ッドを用いて、金属部材表面の亀裂を検出する手順につ
いて説明する。まず、腐食液封入ケースのカバーシート
8を剥がし、第4図(a)に示すごとく、金属部材2の
表面に、付属の粘着テープ7によって固定する。さらに
、プラスチックケース6の中央部を指で押して、中の腐
食液が金属部材2と十分に接触するようにする。この状
態で数分間待って、金属部材2の表面を腐食させた後、
腐食液封入ケースを取り除き、腐食した金属部材2の表
面を洗浄する。次に、第4図(b)に示すように、光を
透過しない粒径1μm以下の微小粒子5を、金属部材2
の表面に塗布した後、布等でこすって拭い取る。
次に、高分子フィルム固定用パッドのカバーシート8を
剥がし、高分子フィルム1に酢酸メチル等の溶剤12を
滴下して軟化させる。さらに、高分子フィルム1が金属
部材2の表面に接するように、ゴムマット11を押し当
て、付属の粘着テープ7で固定する。この際高分子フィ
ルム1と金属部材2の密着性を増すために、ゴムマット
11の中央部に指圧を加えてもよい。高分子フィルム1
1が硬化した後、上記固定用パッドを剥がし、そのまま
直接、光学式の金属顕微鏡で転写された亀裂部をi察す
る。
本実施例によれば、腐食液あるいはフィルム軟化用溶剤
の容器や、高分子フィルム取扱用のピンセット等が不要
であるためハンドリングが極めて容易になる上、高分子
フィルムへの白金等の蒸着処理が不要となる。さらに、
亀裂以外の研磨傷等は高分子フィルムに転写され菫いこ
とから亀裂の判別を精度よく行うことができる。
以上の実施例において示した腐食液封入ケースと高分子
フィルム固定用パッドは、丸型でなく矩形あるいは亀裂
を検出する対象部材の形状に合わせた形にすることも可
能である。
なお、疲労による金属部材の亀裂は、一般に亀裂の開口
部が小さいため本実施例のように腐食させる必要がある
が、金属部材に作用する荷重条件によって、亀裂が十分
に開口している場合には、腐食の過程を省略しても、本
発明と同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、小型で軽量の腐食液封入ケースと高分
子フィルム固定用パッドを用いることによって、亀裂検
出操作が容易となり、亀裂の高分子フィルムへの転写作
業の工数を低減することができる。また、高分子フィル
ムに転写された凹凸形状ではなく、亀裂の表面形状に対
応した微小粒子を直接観察することが可能であるため、
高分子フィルムへの蒸着処理が不要となり、さらに亀裂
以外の研磨傷は腐食によりなだらかなくぼみとなるため
微小粒子が付着し難くなるので高分子フィルム上には転
写されなくなり亀裂の判別精度が向上する。したがって
、実機プラント部材の安全性の評価が確実となり、安全
運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e
)は、本発明の実施例において例示した金属部材の表面
形状観察法の手順を示す説明図、第2図(a)、(b)
は、本発明の実施例において例示したレプリカ採取用セ
ットの構造の一例を示す模式図であって、第2図(b)
は第2図(a)のA−A断面図、第3図(a)、(b)
は、本発明の実施例において例示した金属部材の腐食液
封入ケースの構造を示す模式図であって、第3図(b)
は第3図(a)のB−B断面図、第4図(a)、(b)
、(c)、(d)は、本発明の実施例において例示した
レプリカの採取手順の一例を示す説明図、第5図(a)
。 (b)、(C)、(d)、(e)、(f)は従来の金属
部材の表面形状のis法の手順を示す説明図である。 1・・・高分子フィルム 2・・・金属部材3・・・亀
裂      3′・・転写された亀裂4・・・研磨傷
     4′・・・転写された研磨傷5・・微小粒子 5′・・・転写された微小粒子(亀裂部)6・・・プラ
スチックケース 7・・・粘着テープ   8・・・カバーシート9・・
・融着部     10・・・ガラスウール11・・・
ゴムマット  12・・・溶剤代理人弁理士  中 村
 純之助 第 図 第2 図 第3 図 10−・−力“ラスクール 11−・コ゛ム7ット 6−−−ブラステックゲース 11−−−コ′”4マツト 第4 図 第5 図 手 続 補 正 書 (方式) 1、事件の表示   平成2年特許願第247338号
2、発明の名称   レプリカによる表面形状観察法お
よびその器材 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 名  称   (544)バブコック日立 株式会社4
、代理人 5、補正命令の日付 平成 3年 1月22日 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容 別紙のとおり 補正の内容 1、明細書第13頁第10行の「第1図(a)。 (b)、(c)、(d)、(e)は、」を「第1図(a
) 、  (b) 、  (c) 、  (d) 、 
 (e) 。 (f)は、」と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属部材の表面形状を、高分子フィルムに転写して
    観察するレプリカ法において、上記金属部材の表面を腐
    食して、該腐食面に光を透過させない性質を有する微小
    粒子を塗布した後、余分の微小粒子を拭い取り、軟化さ
    せた高分子フィルムを、上記処理を施した金属部材の表
    面に圧接して硬化させた後、剥離して上記金属部材の表
    面形状を高分子フィルムに転写して観察することを特徴
    とする表面形状観察法。 2、請求の範囲第1項において、光を透過させない性質
    を有する微小粒子の粒径が1μm以下であることを特徴
    とする表面形状観察法。 3、金属部材の表面形状を、高分子フィルムに転写して
    観察するレプリカ法に用いる器材であって、上記高分子
    フィルムと、該高分子フィルムの表面を保護するカバー
    シートを、押圧用の板状弾性体に粘着テープを介して取
    り外し自在に設けたことを特徴とするレプリカ採取用器
    材。 4、金属部材の表面を腐食させた後、高分子フィルムに
    転写して観察するレプリカ法に用いる器材であって、上
    記金属部材の腐食液を耐食性の繊維状部材に含浸させて
    、片側が開放された偏平な形状の腐食液封入ケース内に
    充填し、上記腐食液封入ケースの片側を気密にシールす
    る耐食性のカバーシートを粘着テープを介して取り外し
    自在に設けたことを特徴とする腐食液封入ケース。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005017508A1 (de) * 2003-08-04 2005-02-24 Basf Coatings Ag Verfahren zur charakterisierung von oberflächenstrukturen und seine verwendung bei der modifizierung, neuentwicklung und herstellung von werkstoffen
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