專利名稱：一種新型的庫侖測厚方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種新型的庫侖測厚方法。
背景技術(shù)：
目前，利用庫侖法作為導(dǎo)電覆蓋層厚度測量手段，獲得了廣泛的利用。庫侖法測量覆蓋層的厚度是利用電解方法對被測覆蓋層進(jìn)行陽極溶解，故也稱電解法。在測量過程中，被測覆蓋層電氣連接到工作電源的陽極，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)。通過檢測電位的變化和記錄電解過程中累計的電量(電流乘以時間)，計算出所測量的覆蓋層厚度。
迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)庫侖法電解測厚儀是按照ISO-2177-1985(E)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計制作的。ISO-2177-1985(E)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量原理為“用適當(dāng)?shù)碾娊庖宏枠O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全部溶解”。
上述類型儀器主要存在的問題有如下幾點1、按照上述原理制作的測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)電位的突變自動停止測量并計算出覆蓋層厚度，而對覆蓋層溶解完成后電解池的電位迅速下降的情況測量非常困難甚至無法測量。
2、因為存在許多影響測量精度的因素，有覆蓋層本身的問題，也可能是儀器的問題或是環(huán)境引起的問題，例如環(huán)境溫度。而根據(jù)上述原理設(shè)計的儀器無法提示使用者測量結(jié)果是否存在較大誤差。
3、對可能存在的合金層不能正確檢測，例如鍍錫板(俗稱馬口鐵)鍍錫層的測量。
4、無法知道覆蓋層中間的信息，例如其他相的存在。
上述問題的主要原因在于，僅依靠電解池電位的變化測量覆蓋層的厚度存在較大的局限性，許多覆蓋層無法測量。在測量過程中沒有充分利用采集的全部信息。電解過程是一個時間過程，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程中電位隨時間的變化情況。僅靠檢測電位變化值和累計電量(電流乘以時間)值是不能解決上述問題的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計的目的是利用記錄電解池電位隨時間的變化曲線(溶解曲線或稱溶出曲線)進(jìn)行覆蓋層性能和厚度的測量，而電位變化作為輔助手段的一種新型的庫侖測厚方法。
一種新型的庫侖測厚方法先將被測試工件安放到測試臺架上，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?，檢查陰極是否插入電解杯電極孔和陽極夾是否夾住工件。用鼠標(biāo)在計算機屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y量項目和設(shè)置好必要的選擇，點擊[開始測量]按鈕，系統(tǒng)開始工作，計算機屏幕上顯示電位隨時間變化的測量曲線，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動停止測量，也可手動停止測量。停止測量后自動顯示測量厚度值，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?？赏ㄟ^軟件進(jìn)一步得到其他有關(guān)覆蓋層的信息。
采用固定測量面積，恒定或變化測量電流；直接記錄電解池電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間積分。由上述記錄計算得到純鍍層，其他相層的厚度及其他信息。
采用固定測量面積，恒定或變化測量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過程中電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間的積分。由上述記錄計算得到純鍍層、合金鍍層、其他相層的厚度及其他信息。
通過記錄測量過程中電位隨時間變化的曲線，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。
通過分析陰陽電位差數(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。
一種新型的庫侖測厚裝置包括將測試臺架1與測厚儀主機3之間的電纜2連接好，并且將測厚儀主機3與PC計算機5之間的RS-232C通訊電纜4連接好，如果需要打印測量結(jié)果，可以連接好打印機8及其驅(qū)動程序。PC計算機上安裝好操作系統(tǒng)和測厚儀應(yīng)用軟件，測厚儀軟件也可固化到PC計算機中。測厚儀主機3也可與PC計算機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)+測厚儀軟件，或?qū)y厚儀軟件固化到PC機操作系統(tǒng)中，甚至可編制全部專用測量軟件。開啟測厚儀主機電源并啟動計算機以及測厚儀控制軟件，進(jìn)入測量待機狀態(tài)。
本發(fā)明一種新型的庫侖測厚方法的優(yōu)點是1、測量覆蓋層的范圍擴大，只要溶解曲線具有分明的界限，無論是電位上升還是下降，均可準(zhǔn)確測量其厚度；2、根據(jù)曲線形狀和分界部分電位變化情況，可以提示測量是否準(zhǔn)確?？梢酝ㄟ^校正消除測量誤差或是進(jìn)一步分析覆蓋層性能；3、可以迅速準(zhǔn)確測量相同材料的鍍層和同時測量不同材料的覆蓋層，而無需選擇不同的電解液；4、通過記錄的溶解(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)而可評價覆蓋層的其他物理化學(xué)性能，如耐蝕性，推斷工藝或設(shè)備可能存在的問題，如槽液雜質(zhì)含量，電流密度大小等等。
總之，本發(fā)明擴大了傳統(tǒng)庫侖測厚技術(shù)的應(yīng)用范圍，使之成為一種覆蓋層性能綜合測量方法。庫侖測試方法是通過逐漸溶解覆蓋層得到相關(guān)信息。本發(fā)明通過記錄溶解曲線進(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)所無法達(dá)到的。本發(fā)明的實施方法的比較簡單，適用于所有導(dǎo)電的覆蓋層。


圖1為一種新型的庫侖測厚裝置的方框示意圖。
圖2為測量時電位隨時間變化的測量曲線。
圖3為分析測量曲線。
圖4為打印分析報告。
圖5為打印曲線。
圖6為放大后分析合金層。
圖7為放大打印測量曲線。
具體實施例方式
根據(jù)圖1-圖7所示一種新型的庫侖測厚方法先將被測試工件安放到測試臺架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極夾是否夾住工件。用鼠標(biāo)在計算機屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y量項目和設(shè)置好必要的選擇，點擊[開始測量]按鈕，系統(tǒng)開始工作，計算機屏幕上顯示電位隨時間變化的測量曲線(見圖1)，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動停止測量也可手動停止測量。停止測量后自動顯示測量厚度值，或選擇下一步分析數(shù)據(jù)(見圖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。并且可通過打印機或其它設(shè)備輸出結(jié)果(見圖3、圖4)，可通過軟件進(jìn)一步得到其他有關(guān)覆蓋層的信息(見圖5、圖6)。
用固定測量面積，恒定或變化測量電流；直接記錄電解池電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間積分。由上述記錄計算得到純鍍層，其他相層的厚度及其他信息。
采用固定測量面積，恒定或變化測量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過程中電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間的積分。由上述記錄計算得到純鍍層、合金鍍層、其他相層的厚度及其他信息。
通過記錄測量過程中電位隨時間變化的曲線，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。
通過分析陰陽電位差數(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。
一種新型的庫侖測厚裝置包括將測試臺架1與測厚儀主機3之間的電纜3連接好，并且將測厚儀主機3與PC計算機5之間的RS-232C通訊電纜4連接好，如果需要打印測量結(jié)果，可以連接好打印機8及其驅(qū)動程序。PC計算機上安裝好操作系統(tǒng)和測厚儀應(yīng)用軟件，軟件也可固化到PC計算機中。開啟測厚儀主機電源并啟動計算機以及測厚儀控制軟件，進(jìn)入測量待機狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種新型的庫侖測厚方法，其特征在于先將被測試工件安放到測試臺架(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極夾是否夾住工件，用鼠標(biāo)在計算機屏幕上選擇適當(dāng)?shù)母矊訙y量項目和設(shè)置好必要的選擇，點擊[開始測量]按鈕，系統(tǒng)開始工作，計算機屏幕上顯示電位隨時間變化的測量曲線，根據(jù)程序設(shè)定，可以自動停止測量，也可手動停止測量，停止測量后自動顯示測量厚度值，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侖測厚方法，其特征在于用固定測量面積，恒定或變化測量電流；直接記錄電解池電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間積分，由上述記錄計算得到純鍍層，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侖測厚方法，其特征在于采用固定測量面積，恒定或變化測量電流；也可采用參比或其他輔助電極得到電解過程中電位隨時間的變化曲線，并記錄電流隨時間的積分，由上述記錄計算得到純鍍層、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侖測厚方法，其特征在于通過記錄測量過程中電位隨時間變化的曲線，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侖測厚方法，其特征在于通過分析陰陽電位差數(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侖測厚裝置，包括測試臺架(1)、測厚儀主機(3)，其特征在于還有測厚儀主機(3)和PC計算機(5)之間用通訊電纜相連，PC計算機(5)安裝有測厚儀應(yīng)用軟件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型的庫侖測厚裝置，包括測試臺架(1)、測厚儀主機(3)也可與PC計算機(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)+測厚儀軟件，或?qū)y厚儀軟件固化到PC機操作系統(tǒng)中，甚至可編制全部專用測量軟件。
全文摘要
一種新型的庫侖測厚方法及裝置，包括測厚臺架1、測厚儀主機3，測厚儀主機3和PC計算機之間用通訊電纜相連，PC計算機上安裝有測厚儀應(yīng)用軟件。其優(yōu)點是1.測量覆蓋層的范圍擴大，只要溶解曲線具有分明的界限，無論是電位上升還是下降，均可準(zhǔn)確測量其厚度；2.根據(jù)曲線形狀和分界部分電位變化情況，可以提示測量是否準(zhǔn)確。可以通過校正消除測量誤差或是進(jìn)一步分析覆蓋層性能；3.可以迅速準(zhǔn)確測量相同材料的鍍層和同時測量不同材料的覆蓋層，而無需選擇不同的電解液。
文檔編號G01N21/88GK1401970SQ0213912
公開日2003年3月12日 申請日期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, 凌國偉 申請人:劉建國, 凌國偉