Menu

РАЗРАБОТКА СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ ТОЛЩИН ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ЗОЛОТОМ И СЕРЕБРОМ

Г. Л. Буткова, В. В. Стрюк, А. Д. Тумулькан, Л. П. Шандалова

В настоящее время отечественной промышленностью осваивается серийный выпуск радиоизотопных универсальных толщиномеров. Этот прибор может быть использован для измерения толщин гальванических покрытий на изделиях из цветных металлов в заводских лабораториях и на участках контроля гальванических цехов. Контролируемые изделия должны соответствовать следующим требованиям:

  1. разница атомных номеров материалов покрытия и подложки не менее 3 ед.;

  2. поверхность изделия — плоская или выпукло-вогнутая с радиусом кривизны не менее 100 мм;

  3. шероховатость поверхности подложки Ra не более 0,63 мкм при контроле на площадях 0,8 и 2 мм2, не более 1,25 мкм — на площади 5 мм2, не более 2,5 мкм — на площади 20 мм2;

  4. максимальные размеры изделий не более 100X50X50 мм;

  5. масса изделий, устанавливаемых на датчике, не должна превышать 1 кг.

Принцип действия прибора основан на зависимости изменения потока обратно рассеянного бега β-излучения от толщины покрытия (при определенных комбинациях материалов покрытия и подложки). Результат измерения толщины покрытия определяют по разности потоков обратно рассеянного (β-излучения от контролируемого изделия с покрытием и от материала подложки.

Для настройки толщиномера при измерениях покрытий на различных материалах (подложках) и периодической поверки показаний толщиномера в процессе его эксплуатации необходимы калибровочные меры толщин различных покрытий на разных подложках. Такими калибровочными мерами служат стандартные образцы (СО) покрытий различной толщины, которые разрабатываются в едином исполнении для обеспечения толщиномеров, предназначенных для промышленной эксплуатации.

С помощью таких стандартных образцов с разными видами покрытий будут проводиться ведомственная поверка и переградуировка радиоизотопных толщиномеров покрытий выборочного контроля. Выпуск стандартных образцов с золотым и серебряным покрытиями позволит решить задачу метрологического обеспечения радиоизотоп¬ных толщиномеров для контроля покрытий драгоценными металлами и способствовать их более эффективному внедрению в разных отраслях народного хозяйства.

Совместно с Рижским НИИ радиоизотопного приборостроения авторами разработана опытная партия стандартных образцов ППТ-2-Ср с серебряным покрытием и ППТ-2-Зл с золотым покрытием. Они представляют собой диски из ковара марки НК-29 диаметром 24 мм и высотой 6 мм, на одну сторону которых наносится слой покрытия. Комплект стандартных образцов ППТ-2-Ср и ППТ-2-Зл состоит из 10 образцов покрытий, для которых нормированы значения поверхностной плотности и приведенной толщины (табл. 1).

Таблица 1

Нормированные значения поверхностной плотности и приведенной толщины для золотого и серебряного покрытий

Номер образца Покрытие золото-кобальт Покрытие серебром
поверхностная плотность, г/м2 приведенная толщина, мкм поверхностная плотность, г/м2 приведенная толщина, мкм
1 5-7 0,25-0,35 5-7 0,5-0,7
2 7-15 0,35-0,75 7-15 0,7-1,5
3 15-20 0,75-1,0 15-20 1,5-2,0
4 25-35 1,25-1,75 25-35 2,5-3,5
5 35-40 1,75-2,0 35-40 3,5-4,0
6 60-80 3,0-4,0 60-80 6,0-8,0
7 90-120 4,5-6,0 90-120 9,0-12,0
8 120-160 6,0-8,0 120-160 12,0-16,0
9 180-220 9,0-11,0 180-220 18,0-22,0
10 250-300 12,5-15,0 300-400 30,0-40,0

В процессе работы поверхностную плотность золотых и серебряных покрытий на стандартных образцах измеряли на толщиномере покрытий ТПРУ-1, аттестованном в качестве образцового толщиномера. Градуировочные характеристики представляют собой зависимости нормированного сигнала преобразователя Nп от поверхностной плотности покрытия для источников типа БИП-М, БИК-М и БИС-МН-1. Измерения проводили с диафрагмой диаметром 2,5 мм. Для каждого образца значения поверхностной плотности определяли в пяти точках на центральном участке рабочей поверхности, ограниченной окружностью диаметром около 5 мм.

С учетом площади рабочей поверхности образца и среднего значения поверхностной плотности покрытия были рассчитаны расход серебра и золота на каждый образец и на каждый комплект СО. Одновременно расход серебра и золота на каждый стандартный образец контролировался весовым методом: взвешиванием образца до и после нанесения покрытия.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по расходу золота и серебра для девяти комплектов СО, полученные весовым методом и путем расчета по данным поверхностной плотности покрытия.

Величина расхождений по расходу складывается из погрешности взвешивания и погрешности способа и методики приборного определения. Причем для тонких покрытий (толщиной до 1 мкм) наибольшее влияние оказывает погрешность взвешивания, а при получении покрытий более 5 мкм погрешность приборного метода проявляется за счет возрастающей неравномерности покрытия на образце.

В целом расхождения между результатами расхода золота и серебра по взвешиванию и приборным методом находятся в пределах 10%, что соответствует погрешности гравиметрического метода контроля массы покрытий по ГОСТ 9.302—79.

Таким образом, данные прибора по поверхностной плотности покрытия на плоском участке поверхности изделия можно использовать для технологического контроля за расходованием металла на покрытие.

Для интенсивного использования приборного метода в производственных условиях необходимо изучить зависимость равномерности покрытий от условий технологического процесса и определить характеристические точки для каждой типовой формы изделия.

Таблица 2

Сравнительные данные по расходу золота и серебра

Номер
комплекта
Расход серебра Расход золота
весовой метод Р1, г приборный метод Р2, г весовой метод Р1, г приборный метод Р2, г
1 0,5281 0,4831 7,5 0,4437 0,4438 0,02
2 0,5069 0,4643 8,4 0,4753 0,4779 0,5
3 0,5267 0,4805 8,8 0,4787 0,4690 2,0
5 0,5236 0,4929 5,7 0,4555 0,4517 0,8
5 0,5436 0,4904 9,8 0,4742 0,4584 3,3
6 0,5367 0,5036 6,2 0,4798 0,4807 0,2
7 0,6144 0,5507 10,4 0,4711 0,4695 0,3
8 0,5495 0,5241 4,4 0,4957 0,4822 2,7
9 0,5922 0,5338 9,9 0,4602 0,4456 3,2