專利名稱：一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法。
背景技術(shù)：
目前，利用庫(kù)侖法作為導(dǎo)電覆蓋層厚度測(cè)量手段，獲得了廣泛的利用。庫(kù)侖法測(cè)量覆蓋層的厚度是利用電解方法對(duì)被測(cè)覆蓋層進(jìn)行陽(yáng)極溶解，故也稱電解法。在測(cè)量過(guò)程中，被測(cè)覆蓋層電氣連接到工作電源的陽(yáng)極，并暴露在適當(dāng)?shù)碾娊馊芤褐?，與電解液中另一電極(電氣連接到工作電源的陰極)構(gòu)成電化學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)檢測(cè)電位的變化和記錄電解過(guò)程中累計(jì)的電量(電流乘以時(shí)間)，計(jì)算出所測(cè)量的覆蓋層厚度。
迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)庫(kù)侖法電解測(cè)厚儀是按照ISO-2177-1985(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)制作的。ISO-2177-1985(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量原理為“用適當(dāng)?shù)碾娊庖宏?yáng)極溶解精確限定面積的覆蓋層，電解池電壓的急劇變化指示覆蓋層確實(shí)全部溶解”。
上述類型儀器主要存在的問(wèn)題有如下幾點(diǎn)1、按照上述原理制作的測(cè)厚儀器通常是覆蓋層溶解完成后電解池的電位迅速上升，根據(jù)電位的突變自動(dòng)停止測(cè)量并計(jì)算出覆蓋層厚度，而對(duì)覆蓋層溶解完成后電解池的電位迅速下降的情況測(cè)量非常困難甚至無(wú)法測(cè)量。
2、因?yàn)榇嬖谠S多影響測(cè)量精度的因素，有覆蓋層本身的問(wèn)題，也可能是儀器的問(wèn)題或是環(huán)境引起的問(wèn)題，例如環(huán)境溫度。而根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的儀器無(wú)法提示使用者測(cè)量結(jié)果是否存在較大誤差。
3、對(duì)可能存在的合金層不能正確檢測(cè)，例如鍍錫板(俗稱馬口鐵)鍍錫層的測(cè)量。
4、無(wú)法知道覆蓋層中間的信息，例如其他相的存在。
上述問(wèn)題的主要原因在于，僅依靠電解池電位的變化測(cè)量覆蓋層的厚度存在較大的局限性，許多覆蓋層無(wú)法測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中沒(méi)有充分利用采集的全部信息。電解過(guò)程是一個(gè)時(shí)間過(guò)程，電位值極其變化值也不是完全恒定的，其中受溫度變化的影響較大，需要綜合考慮電解過(guò)程中電位隨時(shí)間的變化情況。僅靠檢測(cè)電位變化值和累計(jì)電量(電流乘以時(shí)間)值是不能解決上述問(wèn)題的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)的目的是利用記錄電解池電位隨時(shí)間的變化曲線(溶解曲線或稱溶出曲線)進(jìn)行覆蓋層性能和厚度的測(cè)量，而電位變化作為輔助手段的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法。
一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法先將被測(cè)試工件安放到測(cè)試臺(tái)架上，并將帶有橡皮頭的電解杯壓住工件。將適當(dāng)?shù)碾娊庖鹤⑷氲诫娊獗校瑱z查陰極是否插入電解杯電極孔和陽(yáng)極夾是否夾住工件。用鼠標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y(cè)量項(xiàng)目和設(shè)置好必要的選擇，點(diǎn)擊[開(kāi)始測(cè)量]按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示電位隨時(shí)間變化的測(cè)量曲線，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動(dòng)停止測(cè)量，也可手動(dòng)停止測(cè)量。停止測(cè)量后自動(dòng)顯示測(cè)量厚度值，或選擇下一步分析數(shù)據(jù)，從覆蓋層的溶出曲線得到厚度、覆蓋層成分、均勻性、電位變化等其他電化學(xué)信息。可通過(guò)軟件進(jìn)一步得到其他有關(guān)覆蓋層的信息。
采用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；直接記錄電解池電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間積分。由上述記錄計(jì)算得到純鍍層，其他相層的厚度及其他信息。
采用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過(guò)程中電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間的積分。由上述記錄計(jì)算得到純鍍層、合金鍍層、其他相層的厚度及其他信息。
通過(guò)記錄測(cè)量過(guò)程中電位隨時(shí)間變化的曲線，提取其中信息，得到覆蓋層的多方面信息，如厚度、合金成分、耐蝕性等。
通過(guò)分析陰陽(yáng)電位差數(shù)據(jù)，得到三層鎳(二層鎳)或其他類似覆蓋層的電位變化曲線，從智能化曲線分析得到各種電化學(xué)參數(shù)。如各層的電位差等，無(wú)需采用輔助電極和另配X-Y記錄儀等類似其他記錄設(shè)備就能完成分析工作。
一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚裝置包括將測(cè)試臺(tái)架1與測(cè)厚儀主機(jī)3之間的電纜2連接好，并且將測(cè)厚儀主機(jī)3與PC計(jì)算機(jī)5之間的RS-232C通訊電纜4連接好，如果需要打印測(cè)量結(jié)果，可以連接好打印機(jī)8及其驅(qū)動(dòng)程序。PC計(jì)算機(jī)上安裝好操作系統(tǒng)和測(cè)厚儀應(yīng)用軟件，測(cè)厚儀軟件也可固化到PC計(jì)算機(jī)中。測(cè)厚儀主機(jī)3也可與PC計(jì)算機(jī)5合為一體，作為一種專用系統(tǒng)。此系統(tǒng)軟件可采用通用PC操作系統(tǒng)(例如Win98，WinXP等)+測(cè)厚儀軟件，或?qū)y(cè)厚儀軟件固化到PC機(jī)操作系統(tǒng)中，甚至可編制全部專用測(cè)量軟件。開(kāi)啟測(cè)厚儀主機(jī)電源并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)以及測(cè)厚儀控制軟件，進(jìn)入測(cè)量待機(jī)狀態(tài)。
本發(fā)明一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法的優(yōu)點(diǎn)是1、測(cè)量覆蓋層的范圍擴(kuò)大，只要溶解曲線具有分明的界限，無(wú)論是電位上升還是下降，均可準(zhǔn)確測(cè)量其厚度；2、根據(jù)曲線形狀和分界部分電位變化情況，可以提示測(cè)量是否準(zhǔn)確。可以通過(guò)校正消除測(cè)量誤差或是進(jìn)一步分析覆蓋層性能；3、可以迅速準(zhǔn)確測(cè)量相同材料的鍍層和同時(shí)測(cè)量不同材料的覆蓋層，而無(wú)需選擇不同的電解液；4、通過(guò)記錄的溶解(溶出)曲線，可以定性或定量分析覆蓋層，可得知存在的不同相、覆蓋層中存在的雜質(zhì)、均勻性。進(jìn)而可評(píng)價(jià)覆蓋層的其他物理化學(xué)性能，如耐蝕性，推斷工藝或設(shè)備可能存在的問(wèn)題，如槽液雜質(zhì)含量，電流密度大小等等。
總之，本發(fā)明擴(kuò)大了傳統(tǒng)庫(kù)侖測(cè)厚技術(shù)的應(yīng)用范圍，使之成為一種覆蓋層性能綜合測(cè)量方法。庫(kù)侖測(cè)試方法是通過(guò)逐漸溶解覆蓋層得到相關(guān)信息。本發(fā)明通過(guò)記錄溶解曲線進(jìn)行分析，可以得到層間每一薄層的狀態(tài)信息，這是目前其他許多技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的。本發(fā)明的實(shí)施方法的比較簡(jiǎn)單，適用于所有導(dǎo)電的覆蓋層。


圖1為一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚裝置的方框示意圖。
圖2為測(cè)量時(shí)電位隨時(shí)間變化的測(cè)量曲線。
圖3為分析測(cè)量曲線。
圖4為打印分析報(bào)告。
圖5為打印曲線。
圖6為放大后分析合金層。
圖7為放大打印測(cè)量曲線。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1-圖7所示一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法先將被測(cè)試工件安放到測(cè)試臺(tái)架1上，并將帶有橡皮頭的電解杯壓住工件。將適當(dāng)?shù)碾娊庖鹤⑷氲诫娊獗校瑱z查陰極是否插入電解杯電極孔和陽(yáng)極夾是否夾住工件。用鼠標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y(cè)量項(xiàng)目和設(shè)置好必要的選擇，點(diǎn)擊[開(kāi)始測(cè)量]按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示電位隨時(shí)間變化的測(cè)量曲線(見(jiàn)圖1)，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動(dòng)停止測(cè)量也可手動(dòng)停止測(cè)量。停止測(cè)量后自動(dòng)顯示測(cè)量厚度值，或選擇下一步分析數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖2)，從覆蓋層的溶出曲線得到厚度、覆蓋層成分、均勻性、電位變化等其他電化學(xué)信息。并且可通過(guò)打印機(jī)或其它設(shè)備輸出結(jié)果(見(jiàn)圖3、圖4)，可通過(guò)軟件進(jìn)一步得到其他有關(guān)覆蓋層的信息(見(jiàn)圖5、圖6)。
用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；直接記錄電解池電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間積分。由上述記錄計(jì)算得到純鍍層，其他相層的厚度及其他信息。
采用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過(guò)程中電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間的積分。由上述記錄計(jì)算得到純鍍層、合金鍍層、其他相層的厚度及其他信息。
通過(guò)記錄測(cè)量過(guò)程中電位隨時(shí)間變化的曲線，提取其中信息，得到覆蓋層的多方面信息，如厚度、合金成分、耐蝕性等。
通過(guò)分析陰陽(yáng)電位差數(shù)據(jù)，得到三層鎳(二層鎳)或其他類似覆蓋層的電位變化曲線，從智能化曲線分析得到各種電化學(xué)參數(shù)。如各層的電位差等，無(wú)需采用輔助電極和另配X-Y記錄儀等類似其他記錄設(shè)備就能完成分析工作。
一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚裝置包括將測(cè)試臺(tái)架1與測(cè)厚儀主機(jī)3之間的電纜3連接好，并且將測(cè)厚儀主機(jī)3與PC計(jì)算機(jī)5之間的RS-232C通訊電纜4連接好，如果需要打印測(cè)量結(jié)果，可以連接好打印機(jī)8及其驅(qū)動(dòng)程序。PC計(jì)算機(jī)上安裝好操作系統(tǒng)和測(cè)厚儀應(yīng)用軟件，軟件也可固化到PC計(jì)算機(jī)中。開(kāi)啟測(cè)厚儀主機(jī)電源并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)以及測(cè)厚儀控制軟件，進(jìn)入測(cè)量待機(jī)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法，其特征在于先將被測(cè)試工件安放到測(cè)試臺(tái)架(1)上，并將帶有橡皮頭的電解杯壓住工件，將適當(dāng)?shù)碾娊庖鹤⑷氲诫娊獗?，檢查陰極是否插入電解杯電極孔和陽(yáng)極夾是否夾住工件，用鼠標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y(cè)量項(xiàng)目和設(shè)置好必要的選擇，點(diǎn)擊[開(kāi)始測(cè)量]按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示電位隨時(shí)間變化的測(cè)量曲線，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動(dòng)停止測(cè)量，也可手動(dòng)停止測(cè)量，停止測(cè)量后自動(dòng)顯示測(cè)量厚度值，或選擇下一步分析數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法，其特征在于用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；直接記錄電解池電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間積分，由上述記錄計(jì)算得到純鍍層，其他相層的厚度及其他信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法，其特征在于采用固定測(cè)量面積，恒定或變化測(cè)量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過(guò)程中電位隨時(shí)間的變化曲線，并記錄電流隨時(shí)間的積分，由上述記錄計(jì)算得到純鍍層、合金鍍層、其他相層的厚度及其他信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法，其特征在于通過(guò)記錄測(cè)量過(guò)程中電位隨時(shí)間變化的曲線，提取其中信息，得到覆蓋層的多方面信息，如厚度、合金成分、耐蝕性等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法，其特征在于通過(guò)分析陰陽(yáng)電位差數(shù)據(jù)，得到三層鎳(二層鎳)或其他類似覆蓋層的電位變化曲線，從智能化曲線分析得到各種電化學(xué)參數(shù)，如各層的電位差等，無(wú)需采用輔助電極和另配X-Y記錄儀等類似其他記錄設(shè)備就能完成分析工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚裝置，包括測(cè)試臺(tái)架(1)、測(cè)厚儀主機(jī)(3)，其特征在于還有測(cè)厚儀主機(jī)(3)和PC計(jì)算機(jī)(5)之間用通訊電纜相連，PC計(jì)算機(jī)(5)安裝有測(cè)厚儀應(yīng)用軟件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚裝置，包括測(cè)試臺(tái)架(1)、測(cè)厚儀主機(jī)(3)也可與PC計(jì)算機(jī)(5)合為一體，作為一種專用系統(tǒng)，此系統(tǒng)軟件可采用通用PC操作系統(tǒng)(例如Win98，WinXP等)+測(cè)厚儀軟件，或?qū)y(cè)厚儀軟件固化到PC機(jī)操作系統(tǒng)中，甚至可編制全部專用測(cè)量軟件。
全文摘要
一種新型的庫(kù)侖測(cè)厚方法及裝置，包括測(cè)厚臺(tái)架1、測(cè)厚儀主機(jī)3，測(cè)厚儀主機(jī)3和PC計(jì)算機(jī)之間用通訊電纜相連，PC計(jì)算機(jī)上安裝有測(cè)厚儀應(yīng)用軟件。其優(yōu)點(diǎn)是1.測(cè)量覆蓋層的范圍擴(kuò)大，只要溶解曲線具有分明的界限，無(wú)論是電位上升還是下降，均可準(zhǔn)確測(cè)量其厚度；2.根據(jù)曲線形狀和分界部分電位變化情況，可以提示測(cè)量是否準(zhǔn)確?？梢酝ㄟ^(guò)校正消除測(cè)量誤差或是進(jìn)一步分析覆蓋層性能；3.可以迅速準(zhǔn)確測(cè)量相同材料的鍍層和同時(shí)測(cè)量不同材料的覆蓋層，而無(wú)需選擇不同的電解液。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1401970SQ0213912
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者劉建國(guó), 凌國(guó)偉 申請(qǐng)人:劉建國(guó), 凌國(guó)偉