SU1044964A1

SU1044964A1 - Electroconductive object surface area determination method

Info

Publication number: SU1044964A1
Application number: SU823371739A
Authority: SU
Inventors: Валентин Александрович Терешкин; Николай Михайлович Жданович; Борис Мордухович Мильман
Original assignee: Предприятие П/Я А-7438
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1983-09-30
Also published as: SU1132146A1

Abstract

1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЪЕКТА , эаключгиощийс в том, что объект ,погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнени известной площади, подключают анод ванны, объект и электрод сравнени к источнику питани , и измер ют ток ванНЫу отличающийс тем, что,- с целью упрощени измерени объектов сложной конфигурации, поддерживают в течение заданного интервала времени посто нную разность потенциалов между объектом и электродом сравнени ,обеспечивающую протекание через объект предельного тока диффузии,.и по величине этого тока в конце заданного интервала времени или количеству электричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определ ют площадь объекта с учетом коэффициента рропорциональности , полученного на электроде сравнени . 4 :о 41. METHOD FOR DETERMINING THE SURFACE SURFACE OF THE ELECTRICAL WIRING OBJECT, in that the object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode of a known area, an anode of the bath, the object and the electrode compared to the power source are measured, and the current of the bath is different in that: - - in order to simplify the measurement of objects of complex configuration, a constant potential difference between the object and the reference electrode is maintained for a given time interval, ensuring the flow through the object Yelnia diffusion current, .and the value of this current at the end of a predetermined time interval, or the quantity of electricity passed through the bath during the same time interval, the object area is determined taking into account the coefficient rroportsionalnosti obtained in the comparing electrode. 4: about 4

Description

2.Способ по п.1, отличающий с Я тем, что заданный интервал времени выбирают в зависимости2. The method according to claim 1, which differs with I in that the predetermined time interval is chosen depending on

от сйойств используемого электролита в дипаэоне 0,1-10 с до начала вли ни процесса конвекции.from the properties of the electrolyte used in a range of 0.1-10 s before the start of the influence of the convection process.

Изобретение относитс к контроль но-измерительной технике и может алть использовано дл определени площади поверхности электропроводных объектов в процессе нанесени на них электролитических покрытий. Известен способ измерени площад поверхности электропроводного объек та, включающий погружение объекта в раствор электролита и двухразовое пропускание через него стабилизированного тока, превышающего, предельное значение, в процессе которого измер ют изменение потенциала катод в качестве которого используют конт ролируемый объект. По скачку потенциала на катоде, характеризующему момент начала электролиза, определ ют переходное врем , по которому вычисл ют площадь объекта ij . Однако при измерении плсвдади объектов сложной конфигурации погрешность измерени данным способом возрастает до 20-25% из-за невозможности обеспечить одинаковую плотность тока на различных участках поверхности таких объектов, I Наиболее близким к предлагаемому . вл етс способ определени площади Поверхности электропроводного объе та, заключающийс в том, что объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродомсравнени , подключают анод ванны, объект и эле род сравнени к источнику питани и измер ют ток ванны и плотность/ тока- у поверхности электрода сравнени . Площадь объекта определ ют через отношение тока ванны к плотности тока на поверхности электроде сравнени , умноженное на коэффициент конфигурации, определ емый экспериментально и учитывакхций разницу в плотност х тока на поверхности объекта сложной конфигурации и поверхности электрода сравнени 2 . Недостатком известного способа л етс его сложностьf обусловленна необходимостью определени коэффициента конфигурации дл каждого вновь измер емого типа объекта конт рол и учета изменени этого коэффициента в управл ющем вычислительн комплексе. Цель изобретени - упрощение изм рени объектов сложной конфигурации Поставленна цель -достигаетс тем, что согласно способу определени .площади поверхности электропроводного объекта, заключающемус в том, что Объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнени , известной площади, подключаиот анод ванны, объект и электрод сравнени к источнику питани и измер ют ток ванны, поддерживаюг в течение заданного интервала времени посто нную разность потейциалов между объектом и электродом сравнени , обеспечивающую протекание через объект предельного тока диффузии, а по величине этого тока в конце заданного интервала времени или количеству элект ричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определ ют площадь объекта с учетом коэффициента пропорциональности, полученного наэлектроде сравнени . Кроме ТОГС1, заданный интервал времени выбирают в зависимости от свойств используемого электролита в диапазоне 0,1-10 с-до начала вли ни процесса конвекции. На фиг. 1 изображена блок-схема установки дл реализации способа; на фиг. 2 - зависимость тока ванны от приложенной разности потенциалов дл фиксированного момента времени; на фиг, 3 - теоретическа (а) и реальна (б) зависимости предельного тока от времени. Установка дл реализации способа содержит ванну 1 с электролитом и размещенными в ней анодом 2, электродом 3 сравнени и измер емым объектом 4, которые подключены к источнику питани - потенциостату 5, В цепь анода 2 включены цифровой амперметр 6 и/или электронный (электрохимический ) интегратор тока кулонометр 7,К входу амперметра 6 подключено реле 8 времени с нормально замкнутым контактом, вцепи анода 2 ванны 1, Сущность способа определ етс двум основными свойствами предельного тока диффузии, одно из которых зак.лючаетс в том, что предельный ток ЗПРдиффузии в любой момент времени не. зависит от приложенной разности потенциалов (диапазон потенциалов (fz - (Р7 - f , фиг. 2), а второе - в том, что Одруменьшаетс во времени при неизменной приложенной разности потенциалов в неперемешиваемом растворе теоретически до нул (крива а, фиг. 3), а практически - до некоторого установившегос значени (крива б, фиг, 3).эа счет усилени конвективных потоков, перемешивающих электролит. Поскольку характер конвекции, а следовательно и установившеес значение предельного тока неопределенным образом завис т от конфигурации объекта, то значени тока в этой области не могут быть использованы дл измерени площади объектов сложной конФигурации . В течение ограниченного интервала времени, когда конвективные потоки развитьс еще не успевают , кривые а, и б сливаютс (фиг.З Этот интервал времени не превьаиает 10 с ду1Я электролитов, в которых предельный ток обеспечиваетс разр дом ионов водорода, и определ етс свойствами используемого электролита: в зкостью, коэффициентом диффузии и током обмена, разр жающегос иона. Нижн граница 0,1 с указанного интервала времени определ етс требованием соблюдени законов диффузионной кинетики и зависит от величины тока обмена разр жающего иона.The invention relates to the control of measuring equipment and can be used to determine the surface area of electrically conductive objects in the process of applying electrolytic coatings on them. A known method for measuring the surface area of an electrically conductive object involves immersing an object into an electrolyte solution and passing a stabilized current through it twice, exceeding the limit value, during which the potential change of the cathode is measured as the object being monitored. From the potential jump at the cathode, which characterizes the beginning of electrolysis, the transition time is determined, from which the area of the object ij is calculated. However, when measuring objects with a complex configuration, the measurement error by this method increases to 20–25% due to the inability to provide the same current density on different surface areas of such objects, I am closest to the one proposed. is a method for determining the surface area of an electrically conductive volume, which means that an object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode, a bath anode, an object and an electrode are connected to a power source and the bath current and density / current are measured at the electrode surface. . The area of the object is determined by the ratio of the bath current to the current density on the surface of the reference electrode multiplied by the configuration coefficient, determined experimentally and taking into account the differences in the current densities on the surface of the object of complex configuration and the surface of the comparison electrode 2. The disadvantage of this method is its complexity, due to the need to determine the configuration coefficient for each newly measured object type of control and to take into account changes in this coefficient in the control computing complex. The purpose of the invention is to simplify the measurement of complex objects. The goal is achieved by the fact that according to the method of determining the surface area of an electrically conductive object, the object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode of known area, connecting the anode of the bath, the object and the electrode comparison to the power source and measure the current of the bath, maintaining for a given time interval a constant difference of potentials between the object and the reference electrode, ensuring flow through the conductive limiting diffusion current object, and the value of this current at the end of a predetermined time interval or number of electron richestva passing through the bath for the same time interval, the object area is determined taking into account the proportionality coefficient obtained naelektrode comparison. In addition to TOGS1, a predetermined time interval is chosen depending on the properties of the electrolyte used in the range of 0.1–10 s –– until the start of the influence of the convection process. FIG. 1 shows a block diagram of an installation for implementing the method; in fig. 2 - dependence of the bath current on the applied potential difference for a fixed point in time; FIG. 3 is theoretical (a) and real (b) the dependence of the current limit on time. An installation for implementing the method comprises an electrolyte bath 1 and an anode 2 placed therein, a comparison electrode 3 and an object to be measured 4 that are connected to a power source - a potentiostat 5. An ammeter 6 and / or an electronic (electrochemical) integrator are connected to the anode circuit 2 current coulometer 7, To the input of ammeter 6 a time relay 8 is connected with a normally closed contact; an anode 2 is connected to a bath 1; The essence of the method is determined by two main properties of the diffusion current limit, one of which is that ny ZPRdiffuzii current at any given time is not. depends on the applied potential difference (potential range (fz - (P7 - f, fig. 2), and the second is that the reduction in time with a constant applied potential difference in the non-stirred solution theoretically down to zero (curve a, fig. 3) , and practically - to a certain steady value (curve b, fig, 3). due to the increase in convective currents that mix the electrolyte. Since the nature of convection, and therefore the steady-state value of the limiting current, depend indefinitely on the configuration of the object, and the current in this area cannot be used to measure the area of objects of complex configuration. For a limited time interval when convective currents do not yet have time to develop, curves a and b merge (Fig. 3) This time interval does not exceed 10 seconds of electrolytes, in which the limiting current is provided by the discharge of hydrogen ions, and is determined by the properties of the electrolyte used: viscosity, diffusion coefficient, and exchange current, discharged ion. The lower limit of 0.1 s from the specified time interval is determined by the requirement of observance of the laws of diffusion kinetics and depends on the magnitude of the exchange current of the discharging ion.

-Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

Объект 4 погружают вместе с элекродом 3 сравнени в ванну 1 с электролитом и подключгиот их к потенциостату 5. Устанавливают с его. помс ць между объектом 4 и электродом 3 сранени разность Потенциалов в интервале Cf2 Р которой обеспечиваетс протекание через ванну 1 предельного тока диффузии, и поддерживают эту разность потенциалов в течение наперед заданного промежутка времени tj с помощью реле 8 времени . По истечении времени реле 8 врмени срабатывает, разрыва цепь анода 2,а следовательно,отключа потенциостат 5 и запуска цифровой амперметр б, работающий в режиме однократного запуска. Амперметр б обеспечивает измерение мгновенного значени предельного тока в конце заданного промежутка времени 3 , лежащего в пределах указанного интервала .The object 4 is immersed together with the comparison electrode 3 in the electrolyte bath 1 and connected to the potentiostat 5. They are installed with it. If object 4 and the electrode 3 are connected, the potential difference in the interval Cf2 P of which the diffusion current passes through the bath 1 is maintained, and this potential difference is maintained for a predetermined period of time tj using the time relay 8. After the time of the relay 8, the time is triggered, breaking the anode circuit 2, and consequently, turning off the potentiostat 5 and starting the digital ammeter b, operating in a single start mode. Ammeter b provides a measurement of the instantaneous value of the current limit at the end of a predetermined period of time 3, which lies within the specified interval.

Плс цадь S поверхности объекта 4 рпред ют по формуле:The surface of the object 4 is described by the formula:

s ati-i bs ati-i b

U)U)

где К - коэффициент пропорциональности по току, экспериментально определённый с помощью электрода 3 сравнени .where K is the proportionality coefficient over current, experimentally determined with the help of reference electrode 3.

В случае использовани в качестве информативного параметра количества ( электричества, плетцадь S объекта определ ют по аналогичной ,In the case of using as an informative parameter the quantity (electricity, object slander S is determined by a similar,

О формуле путём измерени Количества . электричества, прс иедшего череэ ванну за заданный промежуток времени , по показани м кулонометра-7 с использованием экспериментально оп ределенного дл электрода с известной площадью коэффициента пропорциональности по количеству электричест 0,- ,2, Хот измерение мгновенного значе0 НИН тока tl jannapaTypHO проще благодар существованию большого количества цифровых амперметров высокой точности, при измерении количества электричества по предлагаемому способу обеспечиваетс более высока надежность и достоверность результатов измерени , так,как обеспечиваетс не мгновенное (однократное), а непрерывное измерение тока в течениеAbout the formula by measuring Amount. of electricity generated in the bath for a specified period of time, according to the results of the coulometer-7 using the coefficient of proportionality experimentally determined for an electrode with a known area of proportionality by quantity of electrical quality 0, -, 2, Although measuring the instantaneous value of NIN current tl jannapaTypHO is easier due to the existence of a large the amount of high-precision digital ammeters, when measuring the amount of electricity by the proposed method, the reliability and reliability of the measurement results is higher , as not instantaneous (single), but continuous current measurement is provided for

0 заданного промежутка времени.0 specified time interval.

Благодар тому, что при реализации способа объекту сложной конфигурации задаетс потенциал из области предельного тока диффузии, то несмотр на то, что потенциалы различ ных участков его поверхности оуличаютс один от другого (фиг. 2 )., наход сь при этом в той же области ( tfo Ср ) / через все участки поверхности объекта протекает предельныйDue to the fact that when the method is implemented, the potential object of a complex configuration is set to the potential from the region of the limiting diffusion current, despite the fact that the potentials of different parts of its surface differ from one another (Fig. 2), while being in the same region ( tfo Cf) / the limit flows through all the surface areas of the object

ток, плотность которого неизменна В результате обеспечиваетс пр ма пропорциональна зависимость между величиной предельного т.ока 3, в любой момент времени из указанного интервала времени (0,1-10 с) или,соответственно , количеством электричест ва за этот же промежуток времени и площадью S объекта.current, the density of which is unchanged. As a result, the relationship between the value of the limiting current, 3, at any time from the specified time interval (0.1–10 s) or, accordingly, the amount of electrical power during the same time interval and area, is ensured directly. S object.

Таким образом, за счет обеспечени равномерного распределени тока по поверхности объекта сложной конфигурации (работа в области предельных токов диффузии) и устранению мешающего вли ни конвекции (огра- .Thus, by ensuring a uniform current distribution over the surface of an object of complex configuration (work in the region of limiting diffusion currents) and eliminating the interfering effect of convection (restriction.

5 ничение во времени момента измере- ни предельного тока) обеспечиваетс высока точность измерени площади объектов сложной конфигурации при одновременном упрощеци измерительного процесса.5 time variation of the measurement time of the current limit) provides high accuracy in measuring the area of objects of complex configuration while simplifying the measurement process.

Claims

1. A METHOD FOR DETERMINING THE SURFACE AREA OF A ELECTRIC WIRING OBJECT, namely, that the object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode of known area, the anode of the fig / bath, the object and reference electrode are connected to a power source, and the bath current is measured, characterized in that, · In order to simplify the measurement of objects of complex configuration, maintain a constant potential difference between the object and the reference electrode during a given time interval, ensuring that the maximum of the diffusion current, and by the magnitude of this current at the end of a given time interval or the amount of electricity that has passed through the bath during the same time interval, the area of the object is determined taking into account the proportionality coefficient obtained on the electro-de comparison.

SU „10441>

2. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined time interval is selected depending on the properties of the electrolyte used in the dipaeon of 0.1-10 s before the influence of the convection process.