SU1678917A1

SU1678917A1 - Method for determining modulus of elasticity of electroplating

Info

Publication number: SU1678917A1
Application number: SU894652706A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Игнатьев; Михаил Александрович Шлугер
Original assignee: Московский вечерний металлургический институт
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1991-09-23

Abstract

Изобретение относитс к гальваностегии и может быть использовано как средство определени и контрол физико- механических свойств гальванопокрытий. Цель изобретени - повышение точности определени модул упругости. Способ определени модул упругости гальванических покрытий включает нанесение гальванического покрыти на две стороны жестко закрепленного с одного конца и нат нутого ленточного катода, регистрацию зависимости упругой деформации катода от суммарной толщины наносимого покрыти , фиксацию значений деформаций катода, различающихс вдвое, установление соответствующих им суммарных толщин покрыти t2, ti и установление значени модул упругости из соотношение En (t2-2ti)Ekdk/(ti)2- где Ek, dk - модуль упругости материала и толщина ленты катода. Способ позвол ет экспериментально установить и таким образом повысить точность определени модул упругости материала наносимых гальванических покрытий. слThe invention relates to electroplating and can be used as a means of determining and controlling the physicomechanical properties of electroplating. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the modulus of elasticity. The method for determining the elastic modulus of electroplating includes electroplating on two sides of a rigidly fixed and tensioned cathode at one end, recording the dependence of the elastic deformation of the cathode on the total thickness of the applied coating, fixing the deformation values of the cathode that differ by half, determining the corresponding total thickness of the coating t2 , ti and determination of the modulus of elasticity from the ratio En (t2-2ti) Ekdk / (ti) 2- where Ek, dk is the modulus of elasticity of the material and the thickness of the cathode tape . The method makes it possible to experimentally establish and thus improve the accuracy of determining the elastic modulus of the material of the applied electroplating coatings. cl

Description

Изобретение относитс к гальваностен- гии и может быть использовано как средство определени и контрол физико-механических свойств гальванопокрытий.The invention relates to electroplating and can be used as a means of determining and controlling the physicomechanical properties of electroplating.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени модул упругости .The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the modulus of elasticity.

Способ определени модул упругости гальванических покрытий включает нанесение гальванического покрыти на две стороны жестко закрепленного с одного конца и нат нутого ленточного катода, регистрацию зависимости упругой деформации катода от суммарной толщины наносимого покрыти , фиксацию значений деформаций катода, различающихс вдвое, установление соответствующих им суммарных толщин покрытий t2, ti и установление значени модул упругости из соотношени The method for determining the elastic modulus of electroplating includes electroplating on two sides of a rigidly fixed and tensioned cathode at one end, recording the dependence of the elastic deformation of the cathode on the total thickness of the applied coating, fixing the values of cathode deformations that differ by half, determining the corresponding total thickness of coatings t2 , ti and the determination of the modulus of elasticity from the ratio

(tz 2tQEk dk (tz 2tQEk dk

n (to2n (to2

где Ek, dk - модуль упругости материала и толщина ленты катодаwhere Ek, dk is the modulus of elasticity of the material and the thickness of the cathode tape

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

Собирают электрохимическую чейку, в которой катод, изготовленный из металла с известным модулем упругости, в виде ленты толщиной 10-100 мкм, шириной 3-10 мм в вертикальном положении погружают в емкость с электролитом и жестко закрепл ют нижним концом на дне ванны. К верхнему концу катодной ленты дл поддержани ееAn electrochemical cell is assembled, in which a cathode made of metal with a known modulus of elasticity, in the form of a tape 10–100 µm thick, 3–10 mm wide, in a vertical position, is immersed in an electrolyte container and rigidly fixed to the bottom end at the bottom of the bath. To the upper end of the cathode tape to support it

зs

О 4 00About 4 00

в нат нутом состо нии прикладывают нагрузку р из расчета 1-5 кгс/мм2.in the tensioned state, a load p is applied at the rate of 1–5 kgf / mm2.

Длина I рабочей части катода, погруженной в электролит, 50-200 мм. По обеим сторонам катодной ленты на рассто нии 5- 20 мм от ее поверхности устанавливают аноды . К собранной электрохимической чейке подключают источник посто нного тока и ведут электроосаждение при заданных режимах электролиза в течение времени, необходимого дл наращивани покрыти толщиной 10-50 мкм. В процессе роста осадка, вследствие происход щих в нем объемных изменений, в образце с растущим покрытием возникают внутренние напр жени , под действием которых образец измен ет свои линейные размеры (деформируетс ). Величина внутренних напр жений считаетс при этом посто нной, не завис щей от толщины покрыти .The length of the first working part of the cathode immersed in the electrolyte is 50-200 mm. Anodes are mounted on both sides of the cathode tape at a distance of 5-20 mm from its surface. A DC power source is connected to the assembled electrochemical cell and electrodeposition is carried out at predetermined electrolysis modes for the time required to build up the coating 10-50 microns thick. In the process of sediment growth, due to the volume changes occurring in it, internal stresses arise in a sample with a growing coating, under the action of which the sample changes its linear dimensions (deformed). The magnitude of the internal stresses is considered to be constant, independent of the thickness of the coating.

Деформаци допускаетс только в области упругих напр жений и не должна превышать величины 0,5%. Изменение линейного размера образца (деформаци ) преобразуетс в электрические сигналы и в виде графика зависимости деформаци катода - толщина покрыти записываетс на регистрирующем приборе. Затем сравнивают две пары любых произвольно вз тых значений толщины покрыти , которым отвечают деформации , отличающиес вдвое, и определ ют значение модул упругости согласно указанной формуле.Deformation is allowed only in the area of elastic stresses and should not exceed 0.5%. The change in the linear size of the sample (deformation) is converted into electrical signals and, in the form of a graph, the cathode deformation - the thickness of the coating is recorded on a recording device. Then, two pairs of any randomly taken values of the thickness of the coating, which correspond to twofold deformations, are compared, and the value of the elastic modulus is determined according to the indicated formula.

П р и м е р 1. Ленточный латунный (Л-62) катоде модулем упругости 1,2 104 кгс/мм2, толщиной 50 мкм, шириной 5 мм и длиной рабочей части, погруженной в электролит, 150 мм помещают в электрохимическую чейку, наполненную электролитом, содержащим , г/л: сернокислый никель 275, хлористый никель 55, борна кислота 30, жестко закрепл ют нижним концом на дне ванны. К верхнему концу катода прикладывают нагрузку 100 г и ведут электролиз при 40°С и плотности тока 5 А/дм2.PRI me R 1. A brass ribbon (L-62) cathode with a modulus of elasticity of 1.2 104 kgf / mm2, 50 μm thick, 5 mm wide and 150 mm long working part immersed in an electrolyte is filled with electrolyte containing g / l: nickel sulphate 275, nickel chloride 55, boric acid 30, is rigidly fixed with the lower end on the bottom of the bath. A load of 100 g is applied to the upper end of the cathode and electrolysis is conducted at 40 ° C and a current density of 5 A / dm2.

В процессе нанесени покрыти регистрируют график зависимости изменени длины катода от толщины, наносимого на него с двух сторон покрыти . На полученном графике берут значение толщины покрыти , равное 26 мкм, и определ ют соответствующую этому значению величину деформацииDuring the coating process, a graph of the dependence of the length of the cathode on the thickness applied to it from both sides of the coating is recorded. On the resulting graph, a coating thickness of 26 µm is taken and the strain value corresponding to this value is determined.

катода AJ , дл чего из указанной точки опускают перпендикул р до пересечени с кривой. Полученный отрезок дел т пополам и через среднюю точку провод т линию, параллельную оси абсцисс, до пересечени с кривой. Найденна точка соответствует толщине покрыти 11 мкм, дл которой величина деформации катода составл ет ровно подД ловину -т - 2 от величины деформацииthe cathode AJ, for which from the specified point the perpendicular p is lowered to the intersection with the curve. The resulting segment is divided in half and a line parallel to the abscissa axis is drawn through the midpoint to the intersection with the curve. The point found corresponds to a coating thickness of 11 µm, for which the magnitude of the cathode deformation is exactly under a half-t - 2 of the deformation value

Al при толщине покрыти 26 мкм.Al at a coating thickness of 26 microns.

Исход из найденной пары значений толщин покрыти определ ют модуль упругости никел EN 1,99 104 кгс/мм . ,Based on the found pair of coating thicknesses, the elastic modulus of nickel EN 1.99 is 104 kgf / mm. ,

Дл пары значений 18 и 7,95 мкм EN 0 2,0104 кгс/мм2.For a pair of values of 18 and 7.95 µm EN 0 2,0104 kgf / mm2.

Согласно справочным данным, модуль упругости никел составл ет (2,00 - 2,05)- 10 кгс/мм2.According to the reference data, the elastic modulus of nickel is (2.00 - 2.05) - 10 kgf / mm2.

П р и м е р 2. Провод т по примеру 1, 5 однако электроосаждение ведут в электролите хромировани , содержащем, г/л: хромовый ангидрид 250, сульфат стронци 6, кремнефторид кали 18, при 50°С и плотности тока 50 А/дм2.PRI mme R 2. Carried out in Example 1, 5, however, electrodeposition is carried out in a chromium electrolyte containing, g / l: chromic anhydride 250, strontium sulfate 6, potassium silicofluoride 18, at 50 ° C and current density 50 A / dm2

0 В качестве базовой точки беруттолщину покрыти , равную 16 мкм, которой соответствует деформаци катода, равна Л2 . Толщина покрыти , при которой деформаци катода AI составл ет половину величины 5 Аг, равна 6,85 мкм.0 As a base point, take a coating thickness of 16 µm, which corresponds to cathode deformation, equal to L2. The thickness of the coating at which the cathode deformation AI is half the value of 5 Ar is 6.85 µm.

Определ ют модуль упругости хромового покрыти : Есг 2,88 10 кгс/мм .The elastic modulus of a chromic coating is determined: Ecr 2.88 10 kgf / mm.

П р и м е р 3. Повтор ют все операции по примеру 2, однако покрытие нанос т на 0 ленту толщиной 100 мкм.EXAMPLE 3 All the operations of Example 2 are repeated, however, the coating is applied to a 0 strip with a thickness of 100 microns.

В качестве базовой точ ки берут тол щи ну покрыти , равную 24 мкм. Найдена точка с толщиной покрыти 10,65 мкм, которой соответствует деформаци катода, в два раза 5 меньша , чем деформаци при толщине покрыти 24 мкм.As a base point, a coating thickness of 24 µm is taken. A point with a coating thickness of 10.65 µm, which corresponds to a cathode deformation, was found to be 5 times less than that with a coating thickness of 24 µm.

Определ ют модуль упругости хромового покрыти : Ecre 2,89 10 кгс/мм .The elastic modulus of the chrome plating is determined: Ecre 2.89 10 kgf / mm.

Дл толщины покрыти 10и4,73мкмЕсг 0 -2,92 104кгс/мм2.For a coating thickness of 10 and 4.73 μmEsg 0 -2.92 104 kgf / mm2.

Согласно справочным данным, значение модул упругости дл хрома (2,8б- 2,96) -104 кгс/мм2.According to the reference data, the modulus of elasticity for chromium (2.8 to 2.96) is 104 kgf / mm2.

Как видно из приведенных данных, способ 5 позвол ет с достаточно высокой степенью точности определ ть и контролировать значени модул упругости различных гальванических покрытий в процессе электролиза.As can be seen from the above data, method 5 allows with a sufficiently high degree of accuracy to determine and control the values of the elastic moduli of various electroplating coatings in the electrolysis process.

Claims

0 The invention method for determining the modulus of elasticity of electroplated coatings, including the application of electroplating on two sides of a rigidly fixed one

5 of the end and the tensioned cathode and the detection of the dependence of the elastic deformation of the cathode on the total thickness of the applied coating, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the elastic modulus, on the recorded

the dependencies fix the strain values - i 2 Z Ill§ Ll-Јlll

of the cathode, differing by half by setting-nA

where are the corresponding total values where Efe dk is the modulus of elasticity of the material and

coating thickness t2, ti and modulus values cathode tape thickness.

elasticity EP is determined from the ratio 5