PL209659B1

PL209659B1 - Sposób nieniszczącego pomiaru grubości powłok metalowych na materiałach przewodzących

Info

Publication number: PL209659B1
Application number: PL380080A
Authority: PL
Inventors: Czesław Dybiec; Aleksander Nakonieczny; Sylwia Włodarczyk
Original assignee: Inst Mech Precyz
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2011-10-31
Also published as: PL380080A1

Abstract

Istotą, sposobu jest to, że do powłok z określonego materiału o różnych znanych grubościach przykłada się zmienne pole magnetyczne o częstotliwości f od 1000 Hz do 2 MHz, przez przyłożenie do powłoki sondy w postaci elektromagnesu, mierzy się wartości natężeń prądu w uzwojeniu elektromagnesu i tworzy się wykres zależności natężenia prądu w uzwojeniu elektromagnesu od grubości powłok, dla przewidywanego rzędu wartości grubości g badanej powłoki ustala się przy jakiej częstotliwości f elektromagnetycznego pola umowna głębokość wnikania tego pola w badaną powłokę nie będzie mniejsza od przewidywanego rzędu wartości grubości g badanej powłoki, po czym do badanej powłoki przykłada się zmienne pole magnetyczne o tak określonej częstotliwości f i mierzy się natężenie prądu w uzwojeniu elektromagnesu, a z przygotowanego wykresu odczytuje się grubość powłoki badanej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nieniszczącego pomiaru grubości powłok metalowych na materiałach przewodzących.

Znany jest niszczący sposób pomiaru grubości powłok metalowych na materiałach przewodzących polegający na pomiarze grubości próbki materiału wykrojonej poprzecznie z materiału. Znany jest z opisu patentowego USA nr 6777930 sposób nieniszczą cego pomiaru gruboś ci cienkich warstw wykorzystujący elektromagnetyczną sondę z dwoma współśrodkowymi cewkami nawiniętymi na rdzeniu. Sygnały cewek przesyła się do analizującego układu. Znane są też, na przykład z opisu patentowego WO 93/20405 BUP nr 11/94 str. 97 albo z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-343614 sposoby nieniszczącego pomiaru grubości polegające na zastosowaniu ultradźwięków. Pomiary te polegają na mierzeniu upływu czasu od wyemitowania fali ultradźwiękowej do powrotu jej echa. Sposoby te wymagają uciążliwych czynności związanych z odpowiednim przygotowaniem zewnętrznej powierzchni mierzonej warstwy ponieważ jej chropowatość i/lub zanieczyszczenia deformowały falę ultradźwiękową.

Istota sposobu według wynalazku, w którym do mierzonej powłoki przykłada się zmienne pole elektromagnetyczne przez przyłożenie do powłoki elektromagnetycznej sondy, polega na tym, że do powłok z określonego materiału o różnych znanych grubościach przykłada się zmienne pole elektromagnetyczne o częstotliwości od 1000 Hz do 2 MHz, mierzy się wartości natężeń prądu w uzwojeniu elektromagnesu i tworzy się wykres zależności natężenia prądu w uzwojeniu elektromagnesu od grubości powłok. Następnie, dla przewidywanego rzędu wartości grubości badanej powłoki ustala się przy jakiej częstotliwości elektromagnetycznego pola umowna głębokość wnikania tego pola w badaną powłokę nie będzie mniejsza od przewidywanego rzędu wartości grubości badanej powłoki, po czym do badanej powłoki przykłada się zmienne pole elektromagnetyczne o tak określonej częstotliwości i mierzy się natężenie prądu w uzwojeniu elektromagnesu a z przygotowanego wykresu odczytuje się grubość powłoki badanej.

Sposób według wynalazku umożliwia bardzo szybkie wykonanie pomiaru bez potrzeby przygotowania powierzchni badanej powłoki. Pomiar grubości warstwy nałożonej na dowolne podłoże wykorzystuje zjawisko różnej przewodności elektrycznej poszczególnych materiałów. Sposobem według wynalazku można mierzyć grubość powłok, dla których różnica przewodności elektrycznej między powłoką a jej podłożem nie jest mniejsza od 1 Siemensa. Pomiar jest realizowany przy użyciu elektromagnetycznych sond dotykowych. Pomiary grubości warstw mogą być realizowane zarówno w odniesieniu do powłok o dużej grubości rzędu 1 mm jak i bardzo cienkich rzędu 1 μm. Zastosowanie metody pozwala na pomiar z dużą dokładnością dowolnej warstwy przewodzącej nałożonej na dowolny materiał podłoża. Istotnym czynnikiem jest dobór odpowiedniej częstotliwości prądu magnesowania w oparciu o przewidywaną grubość mierzonej powłoki.

Przedmiot wynalazku przedstawiono bliżej w poniższym przykładzie wykonania.

Należało zmierzyć dokładną grubość powłoki niklowej nałożonej na podłoże miedziane. Przewidywany rząd wartości tej grubości wynosił od 1-100 μm. Następnie ze znanego równania g=

5x10

[mm] w którym:

g - oznacza umowną głębokość wnikania prądów wirowych = 100 μm, γ - przewodność elektryczna niklu - 13,7 MegaS/m, μ - względna przenikalność magnetyczna niklu, ustalono przy jakiej częstotliwości f elektromagnetycznego pola umowna głębokość wnikania tego pola w badany materiał nie będzie mniejsza od 100 μm. Ta częstotliwość f wyniosła 1 MHz.

Następnie do wzorcowych powłok niklowych na podłożu miedzianym o grubościach 1, 10, 50 i 200 urn, przykładano za pomocą sondy elektromagnetycznej zmienne pole elektromagnetyczne o częstotliwości 1 MHz i dla każdej z tych powłok mierzono wartość natężenia prądu w uzwojeniu elektromagnesu. Na podstawie tych pomiarów utworzono wykres zależności natężenia prądu w uzwojeniu elektromagnesu od grubości powłoki. Następnie do badanej powłoki niklowej przyłożono pole elektromagnetyczne o częstotliwości 1 MHz zmierzono wartość prądu magnesującego w cewce elektromagnesu i dla tego prądu odczytano grubość powłoki z uprzednio przygotowanego wykresu.

Claims

Sposób nieniszczącego pomiaru grubości powłok metalowych na materiałach przewodzących polegający na przykładaniu do mierzonej powłoki zmiennego pola elektromagnetycznego przez przyłożenie do powłoki elektromagnetycznej sondy, znamienny tym, że do powłok z określonego materiału o różnych znanych grubościach przykłada się zmienne pole elektromagnetyczne o częstotliwości f od 1000 Hz do
2 MHz, mierzy się wartości natężeń prądu w uzwojeniu elektromagnesu i tworzy się wykres zależności natężenia prądu w uzwojeniu elektromagnesu od grubości powłok, następnie dla przewidywanego rzędu wartości grubości g badanej powłoki ustala się przy jakiej częstotliwości f elektromagnetycznego pola umowna głębokość wnikania tego pola w badaną powłokę nie będzie mniejsza od przewidywanego rzędu wartości grubości g badanej powłoki, po czym do badanej powłoki przykłada się zmienne pole elektromagnetyczne o tak określonej częstotliwości f i mierzy się natężenie prądu w uzwojeniu elektromagnesu a z przygotowanego wykresu odczytuje się grubość powłoki badanej.