SU1132146A1

SU1132146A1 - Method of determination of electroconducting object surface area

Info

Publication number: SU1132146A1
Application number: SU813371739K
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: 1984-12-30
Also published as: SU1044964A1

Abstract

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОГДАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЪЕКТА, заключающийс в том, что объект погружают в электролитическую ванну вместе с электродом сравнени , подключают анод ванны, объект и электрод сравнени к источнику питани и измер ют ток ванны, отличающийс тем, что, с целью упрощени измерени объектов сложной конфигурации, пбддерживают в течение заданного времени посто нную разность потенциалов между объектом и электродом сравнени , обеспечивающую протекание через объект предельного тока диффузий, и по величине этого тока в конце заданного интервала времени или по количеству электричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определ ют площадь объекта с учетом коэффициента пропорциональности , полученного на электроде сравнени ч 441. A METHOD FOR DETERMINING THE ELECTRICAL WIRING OBJECT SURFACE ELECTRICAL CONDITION, which consists in immersing an object in an electrolytic bath together with a reference electrode, connecting the anode of the bath, the object and the comparison electrode to the power supply and measuring the current of the bath, characterized in that, in order to simplify the measurement objects of a complex configuration, pd, they maintain a constant potential difference between the object and the reference electrode for a given time, ensuring that the current passes through the object this current is not at the end of a predetermined time interval, or the quantity of electricity passed through the bath for the same time interval, the area of the object is determined taking into account the proportionality coefficient obtained for the reference electrode 44 hours

Description

2. Способ по п.1,отлича ющ и и с тем, что заданный интервал времени выбирают в зависимости2. The method according to claim 1, characterized by the fact that a predetermined time interval is chosen depending on

от свойств используемого э51ектролита в диапазоне 0,1-10 с до начала вли ни процесса конвекции.from the properties of the emitted electrolyte in the range of 0.1–10 s before the start of the influence of the convection process.

. .

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может бьггь использовано дл определени площади поверхности электропроводных рбъектов в процессе нанесени на них электролитических покрытий.The invention relates to instrumentation engineering and can be used to determine the surface area of electrically conductive objects during electrolytic coating.

Известей способ измерени площади поверхности электропроводного объек , та, включающий погружение объекта в раствор электролита и двухразовое пропускание через него стабилизированного тока, npeBbmiaiMnero предельное значение, в процессе которого измер ют изменение потенциала като- да, в качестве которого используют контролируемьй объект. По скачку потенциала на катоде,, характеризующему момент начала электролиза, определ ют переходное врем , по которому вьиисл ют площадь объекта 1.Using a method for measuring the surface area of an electrically conductive object, which includes immersing an object in an electrolyte solution and passing a stabilized current through it twice, the npeBbmiaiMnero limit value, during which the change in potential of the cathode, which is used as a controlled object, is measured. By a jump in the potential at the cathode, which characterizes the moment of the onset of electrolysis, the transition time is determined, according to which the area of object 1 is determined.

Од11ако при измерении площади объектов сложной конфигурации по решность измерени этим способом возрастает до 20-25% из-за невозможности обеспечить одинаковую плотность тока на различных участках поверхности таких объектов.However, when measuring the area of objects of complex configuration, the decision to measure in this way increases to 20–25% due to the inability to provide the same current density in different parts of the surface of such objects.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс способ определени площади поверхности элект ропроводного объекта, заключающийс в том, что объект погружают в электролитическую ванну совместно с электродом сравнени , подключают анод ванны , объект и электрод сравнени к источнику питани и измер ют ток ванны и плотность тока у поверхности электрода сравнени 2.The closest technical solution to the invention is a method for determining the surface area of an electrically conductive object, which means that the object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode, a bath anode, an object and a comparison electrode are connected to a power source and the bath current and current density are measured at the surface of the reference electrode 2.

Площадь объекта определ ют через отношение тока ванны к плотности тока на поверхности электрода сравнени , умноженное на. коэффициент конфигурации , определ емый эскпериментально и учитывак ций раэницу в плотност х тока на поверхности объекта сложной конфигурации и поверкности электрода сравнени .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 difference in current densities on the surface of the object of complex configuration and the measurement of the reference electrode.

Недостатком способа вл етс его сложность, обусловленна необходи .мостью определ1ени коэффициента конфи (Гурахщи дл каждого вновь измер емого типа объекта контрол и учета изменени этого коэффициента в управл ю , щем вычислительном комплексе.The disadvantage of the method is its complexity, due to the need to determine the confit coefficient (Gurakhshchi for each newly measured type of object of control and to take into account the change of this coefficient in the control computer system.

Цель изобретени - упрощение измерени объектов сложной конфигурации.The purpose of the invention is to simplify the measurement of objects of complex configuration.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определени площади поверхности электропроводного объекта, заключа1ощемус в том, что объект погружают в электролитическуюThe goal is achieved by the fact that according to the method of determining the surface area of an electrically conductive object, it is a scam that the object is immersed in an electrolytic

:ванну вместе с электродом сравнени , подключают анод ванны, объект и электрод сравнени к источнику питани и: bath with a reference electrode, connect the anode of the bath, the object and the comparison electrode to the power supply and

измер ют ток ванны, поддерживают в течеьше заданного времени посто нную разнСсть потенциалов между объектом и электродом сравнени ,обеспечивающую протекание через обьект предельного тока диффузии, и по величине этого тока в конце заданного интервала времени или по количеству электричества, прошедшего через ванну за этот же интервал времени, определ ют площадь объекта с учетом коэффициента пропорциональности , полученного на электроде сравнени .measure the current of the bath, maintain for a predetermined time a constant potential difference between the object and the reference electrode, which allows the diffusion current to flow through the object, and by the magnitude of this current at the end of a given time interval or by the amount of electricity passed through the bath during the same interval time, determine the area of the object, taking into account the proportionality coefficient obtained at the reference electrode.

Кроме того, заданный интервал времени выбирают в зависимости от свойст используемого электролита в диапазоне 0,1-10 с до начала вли ни процесса конвекции.In addition, a predetermined time interval is chosen depending on the property of the electrolyte used in the range of 0.1-10 s before the start of the influence of the convection process.

На фиг, 1 изображена блок-схема установки дл реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость тока ванны от приложенной разности потенциалов дл фиксированного момент-а времени; на фиг. 3 теоретическа (а) и реальна Хб) зависимостиFIG. 1 shows a block diagram of an installation for implementing the proposed method; in fig. 2 - dependence of the bath current on the applied potential difference for a fixed moment-a time; in fig. 3 theoretical (a) and real Hb) dependencies

предельного тока от времени.current limit on time.

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/ил электронньй (электрохимический) интегратор тока - кулонометр 7, К вх ду амперметра 6 подключено реле 8 времени с нормально замкнутым контак том в цепи анода 2 ванны 1. Сущность способа определ етс двум основными свойствами предельно го тока диффузии, одно из к.оторых заключаетс в том, что предельньш ток Inp диффузии в любой момент времени не зависит от приложенной разно ти потенциалов (диапазон потенциалов Хз 12 l фиг, 2), а второе в том что 1|,р уменьшаетс по времени при не изменной приложенной разности потенциалов в неперемешиваемом растворе, теоретически, до нул (крива а фиг. 3), а практически - до некоторого установившегос значени (кри-. ва S фиг. 3) за счет усилени конвективных потоков, перемеимвающих . электролит. Поскольку характер конвекции , а следовательно, и установив шеес значение предельного тока неопределенным образом зависит 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 5 сливаютс (фиг. 3), Этот интервал времени не превышает 10 с дл электролитов , в которых предельньы ток обеспечиваетс разр дом ионов водоро да, и определ етс свойствами исполь зуемого электролита: его в зкостью, коэффициентом диффузии и током обмена разр жающегос иона. Нижн граница 0,1 с вьшеуказанного интервала времени определ етс требованием соблюдени законов диффузионной кинетики и зависит от величины тока обмена разр жающегос иона. Способ осуществл ют следующим образом. Объект 4 погружают вместе с элект родом 3 сравнени в ванну 1 с электролитом и подключают их: к потенциостату 5. Устанавливают с его помощью между объектом 4 и электродом 3 срав нени разность потенциалов в интервале 1 12 ПР которой обеспечиваетс протекание через ванну 1 предельного тока диффузии, и поддерживают эту разность потенциалов в течение наперед заданного промежутка времени t. с помощью реле 8 времени. По истечении этого времени реле 8 времени срабатывает, разрыва цепь анода 2 а следовательно, отключа потенциостат 5 и запуска ц 1фровой амперметр 6, работающий в режиме однократного запуска.Амперметр 6- обес печивает измерение мгновенного значени предельного тока в конце заданного промежутка времени LJ.J, лежащего в пределах вышеуказанного интервала. Площадь S поверхности объекта 4 определ ют по формуле S .Iti-Ki (1) где К- - коэффициент пропорциональности по току, экспериментально определенный с помощью электрода 3 сравнени . В случае использовани в качестве информативного параметра количества Q электричества, площадь S объекта определ ют по аналогичной формуле путем измерени количества Qii электричества , прошедшего через ванну за заданный промежуток tj; времени, по показани м кулонометра 7 с использованием экспериментально определенного дл электрода с известной ппощадью коэффициента пропорциональности по коотичеству электричества KQC S Qti Kui (2-} Хот измерение мгновенного значени тока 1|. аппаратур но проще благодар существованию большого количества цифровых амперметров большой точности , при измерении количества элект ричества по данному способу обеспечиваетс более высока надежность и ДОСтоверность результатов измерени , так как обеспечиваетс не мгновенное (однократное ), а непрерывное измерение тока в течение заданного промежутка времени. Благодар тому, что при реализации данного способа объекту сложной конфигурации задаетс потенциал из области предельного тока диффузии, . то несмотр на то, что потенциалы различных участков его поверхности и отличаютс один от другого (фиг.2), наход сьпри этом в той же области (ij Ij через все участку поверхности объекта протекает предельный ток,плотность которого неизменна на всей его поверхности. За счётAn installation for implementing the method comprises an electrolyte bath 1 and an anode 2 placed therein, a comparison electrode 3 and a measured object 4, which are connected to a power source - a potentiostat 5. A digital ammeter 6 and / or an electronic (electrochemical) integrator are connected to the anode circuit 2 current - coulometer 7, I input to ammeter 6 is connected to time relay 8 with a normally closed contact in the anode circuit 2 of bath 1. The essence of the method is determined by two main properties of the limiting diffusion current, one of which is The current Inp diffusion at any moment of time does not depend on the applied potential difference (potential range Xs 12 l FIG. 2), and the second is that 1 |, p decreases in time with an unchanged applied potential difference in an unmixed solution, theoretically, to zero (curve in Fig. 3), and practically to a certain steady-state value (curve S in Fig. 3) due to the increase in convective currents that alternate. electrolyte. Since the nature of convection, and therefore, setting the value of the limiting current indefinitely depends on the configuration of the object, the values of the current in this area cannot be used to measure the area of objects of complex configuration. During a limited time interval when convective flows have not yet developed, curves a and 5 merge (Fig. 3). This time interval does not exceed 10 seconds for electrolytes in which the limiting current is provided by the discharge of hydrogen ions, and is determined by the properties electrolyte used: its viscosity, diffusion coefficient, and exchange current of the discharging ion. The lower limit of 0.1 s of the specified time interval is determined by the requirement of compliance with the laws of diffusion kinetics and depends on the magnitude of the exchange current of the discharging ion. The method is carried out as follows. The object 4 is immersed together with the comparison electrode 3 in the electrolyte bath 1 and connected to: a potentiostat 5. With its help, a potential difference in the interval 1 12 PR of the diffusion current through the bath 1 is established between the electrode 4 and the comparison 3 , and maintain this potential difference for a predetermined period of time t. using relay 8 time. After this time has elapsed, the time relay 8 triggers, breaking the anode circuit 2 and, therefore, disconnecting potentiostat 5 and starting up a 1-meter ammeter 6, operating in a single-shot mode. lying within the above range. The area S of the surface of the object 4 is determined by the formula S .Iti-Ki (1) where K- is the current proportionality coefficient, experimentally determined using reference electrode 3. In the case of using the quantity Q of electricity as an informative parameter, the area S of the object is determined by a similar formula by measuring the quantity Qii of electricity passed through the bath for a given interval tj; of time, as indicated by the 7th coulometer using an experimentally determined electrode with a known ratio of proportionality for the KQC S Qti Kui electricity (2-} Although measuring the instantaneous current 1 |. the equipment is simpler due to the existence of a large number of high-precision digital ammeters with measurement of the amount of electricity in this method provides higher reliability and accuracy of the measurement results, since it provides not instantaneous (single) and not discontinuous current measurement during a predetermined period of time. Due to the fact that when implementing this method, a complex configuration object 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) , found in the same region (ij Ij, the limiting current flows through the entire surface area of the object, the density of which is constant throughout its surface. Due to

Claims

1. METHOD FOR DETERMINING THE SURFACE SURFACE OF AN ELECTRIC WIRING OBJECT, namely, that the object is immersed in an electrolytic bath together with a reference electrode, and a reference electrode 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 for a predetermined time a constant potential difference between the object and the reference electrode, ensuring the passage of the diffusion limit current through the object, and by the magnitude of this current at the end of the specified int tearing time or quantity of electricity passed through the bath for the same time interval, the object area is determined taking into account the proportionality coefficient obtained at electrode

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

1 .