RU2674571C1 - Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке - Google Patents

Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке Download PDF

Info

Publication number
RU2674571C1
RU2674571C1 RU2017146985A RU2017146985A RU2674571C1 RU 2674571 C1 RU2674571 C1 RU 2674571C1 RU 2017146985 A RU2017146985 A RU 2017146985A RU 2017146985 A RU2017146985 A RU 2017146985A RU 2674571 C1 RU2674571 C1 RU 2674571C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
thickness
silver
silver coating
rib
Prior art date
Application number
RU2017146985A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Михайлович Полянский
Original Assignee
Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" filed Critical Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко"
Priority to RU2017146985A priority Critical patent/RU2674571C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2674571C1 publication Critical patent/RU2674571C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

Использование: для измерения толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали неразрушающим способом. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют тест-образцы с известной толщиной покрытия, используют рентгеновское излучение, испускаемое рентгенофлюоресцентным анализатором (РФА), измеряют значение концентрации элемента покрытия в весовых процентах (вес. %), получают выражение корреляционной функции между измеренной концентрацией элемента покрытия и толщиной покрытия, при этом вначале измеряют концентрацию серебра в вес. % на поверхности торца ребер, ориентируя ось прибора перпендикулярно оси межреберного канала, определяют толщину серебряного покрытия на поверхности торца ребер, используя корреляционную функцию в виде выражения: Ht=K1⋅CAg, где Ht - толщина серебряного покрытия на торце ребра; K1 - коэффициент корреляции функции для пары медь серебро равный 0.156; CAg - концентрация серебряного покрытия в вес. %, а среднюю толщину серебряного покрытия на поверхностях оребренной стенки определяют по следующей формуле: Hср=Ht⋅K2, где К2 - коэффициент, учитывающий вклад толщины серебряного покрытия на дне и боковых стенках канала: К2= (Lt+nLd+2mLb)/(Lt+Ld+2Lb), где Lt, Ld, Lb - ширина ребра, ширина канала и высота ребра соответственно; n и m коэффициенты, равные отношениям: n=Hd/Ht и m=Нb/Ht, где Нb - толщина покрытия на поверхности боковых стенок каналов, Hd - толщина покрытия на дне канала. Технический результат: обеспечение возможности с высокой точностью обеспечить определение средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали, измеряя толщину этого покрытия только на торце ребра указанной стенки. 3 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к неразрушающим способам измерения толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали.
В технологии изготовлении охлаждаемых стенок камер сгорания, теплообменников и других узлов ЖРД применятся контактно-реактивная пайка (КРП), при которой на сопрягаемые поверхности деталей наносятся гальванические покрытия меди и серебра. Как правило, внутренняя деталь такой сборки представляет собой оребренную стенку, изготовляемую из меди или бронзы БрХ0.8. Для проведения КРП на оребренные стенки наносится гальваническое серебряное покрытие, а на внешнюю стенку сборки, с которой сопрягается оребренная, гальваническое покрытие меди. Для получения качественных паяных соединений необходимо, чтобы при контактном плавлении во время пайки образовалось такое количество жидкой фазы припоя (медно-серебряной эвтектики), которого хватило бы для заполнения зазора между сопрягаемыми поверхностями и образования плотных галтелей.
Особенностью покрытий на оребренных стенках является значительная разница толщины покрытия на элементах оребрения: торце ребер, дне канала и боковых стенках канала. Поскольку основой одной из сопрягаемых стенок является медь, то главным технологическим фактором, контролирующим количество жидкой фазы припоя, будет средняя толщина серебряного покрытия на оребренной стенке Нср, значение которой используют для расчета параметров осаждения покрытия и которое указывается в технологической документации.
В источнике (Liebhafsky Н.А., Zemany P.D., Anal. Chem., 1956, 28, 455) толщину хромового покрытия, нанесенного на молибденовую подложку, определяли по изменению интенсивности его К-линии, возбуждаемой излучением рентгеновской трубки с вольфрамовым анодом. Здесь измеряется интенсивность характеристического излучения покрытия, характеризующая его толщину.
К недостатку этого способа можно отнести следующее:
- измерения толщин покрытий производится на плоских образцах (лента, фольга) с покрытием);
- большие размеры рентгеновских установок;
- невозможность использования этих установок для определения толщин покрытий, нанесенных на громоздкие изделия сложной формы.
Известно также, что для определения толщины покрытий может быть использовано рентгеновское излучение, при этом используются как эффекты поглощения рентгеновского излучения, так и эффекты возбуждения (флюоресценции). Например, в [1] приводятся результаты по определению толщины оловянного покрытия, нанесенного на железную подложку. Здесь полихроматическим излучением медной мишени возбуждали К-линию железа в подложке и измеряли ее интенсивность после прохождения через покрытие олова. В [2] толщину хромового покрытия, нанесенного на молибденовую подложку, определяли по изменению интенсивности его К-линии, возбуждаемой излучением рентгеновской трубки с вольфрамовым анодом.
Известен также (INL, Moore, Glenn, etc "Evolution of Portable X-ray Fluorescence (XRF) Analyzer for Zirconium - Thickness Measurements", September, 2013) способ рентгенофлюоресцентного анализа (РФА) для определения толщины металлического покрытия, нанесенного на металлическую подложку, включающий в себя выполнение нескольких образцов эталонного стандарта - пластин U-10Мо с нанесенной на их поверхность покрытия из циркония Zr разной толщины (измерение толщин покрытия на образцах определялось с помощью электронного микроскопа), затем с помощью прибора Olympus-X Delta Standart производят несколько измерений концентраций в единичном объеме циркониевого покрытия и U-10Мо подложки на образцах с известной разной толщиной покрытия, а затем строят график зависимости толщины покрытия Zr от концентрации Zr в весовых процентах [3]. Прототип.
Недостатком прототипа является то, что этот способ предназначен для измерения толщины металлических покрытий только на плоских образцах.
Задачей предлагаемого изобретения является создание неразрушающего способа измерения толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали.
Эта задача решена за счет того, что способ измерения толщины серебряного покрытия на поверхности медной оребренной детали основан на выполнении медных тест-образцов с известной толщиной серебряного покрытия, использовании рентгеновского излучения, испускаемого рентгенофлюоресцентным анализатором (РФА), измерении значений концентраций элементов покрытия и подложки в весовых процентах (вес %), получении выражения корреляционной функции между измеренной концентрацией элемента покрытия и толщиной покрытия в виде выражения:
Figure 00000001
, где HAg - толщина серебряного покрытия; К1 - коэффициент корреляции функции; CAg - концентрация серебряного покрытия в вес.%, а среднюю толщину серебряного покрытия на поверхности оребренной стенки вначале определяют путем определения толщины покрытия на поверхности торца ребра по уравнению (1): Ht=K1⋅CAg, а затем среднюю толщину покрытия по уравнению: Нcpt⋅К2, где К2 - коэффициент, зависящий от геометрии оребренной стенки и учитывающий вклад в значение средней толщины покрытия его толщины на дне межреберного канала (Нd) и на поверхности двух боковых стенок межреберного канала (Нb). Кроме того, при определении концентрации серебряного покрытия на торце ребра оребренной стенки ось анализатора РФА ориентируют в перпендикулярно оси межреберного канала
Технический результат состоит в том, что изобретение способно с высокой точностью обеспечить определение средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали, измеряя толщину этого покрытия только на торце ребра указанной стенки, за счет расположения оси анализатора (РФА) поперек оси межреберного., канала, при этом толщина покрытия на других поверхностях канала, значения которой необходимы для определения коэффициента К2, определяются предварительно путем прямого измерения на поперечных шлифах оребренной стенки.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен график зависимости толщины серебряного покрытия от концентрации серебра на оребренной медной детали.
На Фиг. 2 представлен фрагмент поперечного сечения медной оребренной стенки, на внутренней поверхности которой нанесено серебряное покрытие.
На Фиг. 3 приведена фотография фрагмента проставки коллектора жидкостного ракетного двигателя РД 171М.
Осуществление изобретения
Для определения корреляционной функции было изготовлено семь плоских медных тест-образцов с нанесенным серебряным покрытием известной толщины. С помощью анализатора на тест - образцах провели измерения концентрации серебра в вес %. На основании этих данных был построен график зависимости толщины покрытия от его концентрации (Фиг. 1).
Кроме того, была определена корреляционная функция в виде
Figure 00000001
где HAg - толщина серебряного покрытия на тест-образце; K1 - коэффициент корреляции функции = 0.156; CAg - концентрация серебряного покрытия.
Для оребренной стенки средняя толщина покрытия может быть определена по выражению:
Figure 00000002
где Ht, Нd, Нb - толщина покрытия на торце ребра, на дне канала и на двух боковых поверхностях ребра соответственно, Lt, Ld, Lb - ширина ребра, ширина канала и высота ребра соответственно.
Толщины покрытия на дне канала Hd и боковой поверхности ребра Нb можно выразить через толщину покрытия на торце ребра Ht как:
Figure 00000003
Подставив (3) в (2) получим
Figure 00000004
Как следует из (4) для определения средней толщины покрытия на оребренной стенке необходимо определить толщину покрытия на торце ребра и результат умножить на поправочный коэффициент K2.
Практическую проверку предлагаемого способа проводили на примере измерения толщины серебряного покрытия на оребренной стенке проставки коллектора двигателя РД 171М (см. фиг. 3, стрелками 1 указана оребренная стенка). При этом ось прибора ориентировали поперек оси межреберного канала, что позволяло определять толщину на торце ребра, поскольку при такой ориентации прибора характеристическое излучение серебра от поверхности дна канала и поверхностей боковых ребер в детектор прибора не попадало.
Значения параметров оребрения стенки проставки коллектора двигателя РД 171М приведены в таблице 1.
Прямыми измерениями на поперечном шлифе стенки с помощью электронного микроскопа были определены значения Ht, Hd и Нb. Установлено, что толщина Hd примерно равна толщине Нb и составляет ~0.5 от толщины Ht, значение которой равно 4.41±0.05 мкм. (табл. 2, столбец 2). На основании этих данных значение коэффициента K2 для стенки с такой геометрией при n=m=0.5 равно ~0.6, а Нср=4.41 мкм ⋅ 0.6=2.65 мкм.
Значение толщины серебра Ht на торце ребер стенки, рассчитанное по уравнению (1) путем определения концентрации серебра на этой поверхности при ориентации оси прибора OLYMPUS DELTA Professional поперек оси межреберного канала равно Ht=4.69±0.07 мкм (табл. 2 столбец 1), а Нср=4.69 мкм ⋅ 0.6=2.81 мкм.
Figure 00000005
Figure 00000006
Промышленное применение
Предлагаемое изобретение найдет применение в различных областях техники при конструировании аппаратов, в которых применяется пайка соединяемых оболочек, например, при создании теплообменников энергетических установок.
Изобретение способно с высокой точностью обеспечить определение средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной детали, измеряя толщину этого покрытия только на торце ребра указанной стенки, за счет расположения оси анализатора (РФА) поперек оси канала.

Claims (1)

  1. Способ измерения средней толщины серебряного покрытия на поверхности медной оребренной детали, основанный на выполнении тест-образцов с известной толщиной покрытия, использовании рентгеновского излучения, испускаемого прибором рентгенофлюоресцентным анализатором (РФА), измерении значения концентрации элемента покрытия в весовых процентах (вес. %), получении выражения корреляционной функции между измеренной концентрацией элемента покрытия и толщиной покрытия, отличающийся тем, что вначале измеряют концентрацию серебра в вес. % на поверхности торца ребер, ориентируя ось прибора перпендикулярно оси межреберного канала, определяют толщину серебряного покрытия на поверхности торца ребер, используя корреляционную функцию в виде выражения: Ht=K1⋅CAg, где Ht - толщина серебряного покрытия на торце ребра; К1 - коэффициент корреляции функции для пары медь серебро равный 0.156; CAg - концентрация серебряного покрытия в вес. %, а среднюю толщину серебряного покрытия на поверхностях оребренной стенки определяют по следующей формуле: Нср=Ht⋅K2, где К2 - коэффициент, учитывающий вклад толщины серебряного покрытия на дне и боковых стенках канала: К2= (Lt+nLd+2mLb)/(Lt+Ld+2Lb), где Lt, Ld, Lb - ширина ребра, ширина канала и высота ребра соответственно; n и m коэффициенты, равные отношениям: n=Hd/Ht и m=Hb/Ht, где Hb - толщина покрытия на поверхности боковых стенок каналов, Hd - толщина покрытия на дне канала.
RU2017146985A 2017-12-29 2017-12-29 Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке RU2674571C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146985A RU2674571C1 (ru) 2017-12-29 2017-12-29 Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146985A RU2674571C1 (ru) 2017-12-29 2017-12-29 Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674571C1 true RU2674571C1 (ru) 2018-12-11

Family

ID=64753327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146985A RU2674571C1 (ru) 2017-12-29 2017-12-29 Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674571C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114324432A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司 一种变压器套管接线端子带镀层检测铜含量的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102494644A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司 一种高压隔离开关触头镀银层厚度简易检测方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102494644A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司 一种高压隔离开关触头镀银层厚度简易检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Glenn Moore, Evaluation of Portable X-Ray Fluorescence (XRF) Analyzer for Zirconium-Thickness Measurements, September, 2013, стр. 1: абзац 1, строки 2, 3; абзац 2, строки 5, 6; абзац 4, строки 1-3; фиг. 1. Ю.А.Игнатов, А.Н.Еритенко, А.Г.Ревенко, А.Л.Цветянский. Рентгенофлуоресцентный анализ твердотельных пленок и покрытий. Аналитика и контроль, 2011, т. 5, N 2, стр. 126-140. Н.И.Машин, А.А.Леонтьева, Р.В.Лебедева, А.Н.Туманова. Определение состава и толщины двухслойных систем Fe-Ni-Mo/Cr. Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского, 2009, N 2, с. 89-95. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114324432A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司 一种变压器套管接线端子带镀层检测铜含量的方法
CN114324432B (zh) * 2021-12-16 2023-09-01 山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司 一种变压器套管接线端子带镀层检测铜含量的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674571C1 (ru) Способ определения средней толщины серебряного покрытия на медной оребренной стенке
Axente et al. Accurate analysis of indium–zinc oxide thin films via laser-induced breakdown spectroscopy based on plasma modeling
CN110044955B (zh) 用于稳态法测量膏状材料导热性能的样品支架及测量方法
Yamaguchi et al. Measurement of thermal accommodation coefficients using a simplified system in a concentric sphere shells configuration
RU2584064C1 (ru) Способ рентгенофлуоресцентного определения содержания примесей конструкционных материалов
JP4394315B2 (ja) レーザフラッシュ法を用いた熱拡散率の測定方法
Yamanaka et al. Background gas analysis with leaky attenuation in a trace moisture analyzer using a ball surface acoustic wave sensor
Ruiz et al. On-line laser-induced breakdown spectroscopy determination of magnesium coating thickness on electrolytically galvanized steel in motion
Mishra et al. Development and optimization of experimental parameters for the detection of trace of heavy metal (Cr) in liquid samples using laser-induced breakdown spectroscopy technique
Hollmann et al. Observation of reduction of secondary electron emission from helium ion impact due to plasma-generated nanostructured tungsten fuzz
Habib Measurement of volume resistivity/conductivity of metallic alloy in inhibited seawater by optical interferometry techniques
JP5962615B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法
JP4814918B2 (ja) 金属管の残厚推定方法
Lee et al. Effect of carbon addition on the passivity of hypoeutectic high chromium cast irons
Liu et al. Analysis of the properties of the integral equation for the field distribution across the aperture of a coaxial sensor
JP2008304405A (ja) 蛍光x線分析装置およびその方法
Orman Enhanced Boiling Heat Transfer on Surfaces Covered with Microstructural Mesh Coatings.
Heifetz et al. Second Annual Report on Development of Microwave Resonant Cavity Transducer for Fluid Flow Sensing
Giskeødegård et al. Simultaneous ellipsometric and chronoamperometric study of barrier aluminium oxide growth and dissolution in acetate buffer
Mashin et al. X-ray Fluorescence Characterization of Co/Ni–Cr Structures
KR101568489B1 (ko) 도금층의 두께 및 성분 함량 측정 장치
RU96252U1 (ru) Устройство для определения содержания углерода в углеродистых и легированных сталях
Dzhambulatov et al. Surface tension isotherms of the dioxane–acetone–water and glycerol–ethanol–water ternary systems
Ringermacher Method of evaluating thermal diffusivity near lossy boundaries as an alternative to the Parker method
RU2462701C1 (ru) Способ построения устойчивой градуировочной зависимости при определении количественного состава элементов в цинковых сплавах