Контроль внутренних напряжении

Категория:
Контроль работ по металлопокрытиям


Контроль внутренних напряжении

В процессе электроосаждения вследствие различных структурных изменений в покрытии могут возникать внутренние напряжения, величина и характер которых зависят от природы осаждаемого металла и условий электрохимического осаждения. Под действием внутренних напряжений происходит сжатие или растяжение покрытия (по сравнению с нормальным состоянием). При растяжении покрытие стремится сжаться, т. е. в нем возникают напряжения сжатия, и наоборот, если покрытие сжато, в нем возникают напряжения растяжения.

Как правило, возникающие в электролитических покрытиях внутренние напряжения достигают больших значений. Наличие в покрытиях внутренних напряжений может привести к резкому ухудшению антикоррозионных свойств покрытий вследствие растрескивания металла и увеличения пор, к отслаиванию от основы и уменьшению предела выносливости деталей. В связи с этим в производственных условиях контроль внутренних напряжений покрытий так же важен, как контроль толщины и пористости.

Рис. 1. Схема имерения внутренних напряжений в электролитических покрытиях: 1 — штифт вертикального оптиметра; 2 — пластинка с покрытием и изоляцией: 3, 5 — опоры пластинки; 4 — стол; 6 — ограничители; 7—рубильник; 8 — аккумулятор; 9 — миллиамперметр; 10 — реостат; 11 — окуляр; 12 — глаз испытателя

Разнообразные способы изучения внутренних напряжений основаны главным образом на измерении деформации образца в результате сжатия или растяжения металла при электроосаждении. Описанные в литературе методы можно разделить на следующие основные, группы: деформация гибкого катода; деформация стеклянного шарика; метод датчиков; рентгенографический метод.

Для измерения внутренних напряжений на практике наиболее часто применяют методы деформации гибкого катода. При этом прогиб катода (обычно стрелу прогиба) определяют либо в процессе осаждения металла, либо после электролиза.

Наиболее просто внутренние напряжения в покрытии катода в процессе электролиза определяют следующим образом. В качестве катода берут тонкую (толщиной 0,1—0,2 мм) стальную пластинку длиной несколько сантиметров. Верхний конец катода жестко закрепляют, а сторону, противоположную аноду, изолируют специальным лаком, стойким в данном электролите. Таким образом, металл осаждается только на одной стороне катода. Электролиз ведут в электролизере прямоугольного сечения. С помощью зрительной трубки положение нижнего края катода фиксируют на нуле шкалы, установленной перед электролизером (рис. 2). Изгиб катодной пластинки может происходить в обе стороны: при сжатии покрытия изгиб направлен в сторону анода, при растяжении — в обратную сторону.

Рис. 2. Схема установки для определения внутренних напряжений в процессе электролиза: 1 — зажимное приспособление; 2, 3 — катод (2 — до электролиза, 3 — после электролиза); 4 — зрительная трубка; 5 — электролизер; 6 — анод

Удобная установка для определения прогиба катода в процессе электролиза состоит из стеклянной электролитической ванны, приспособления для крепления электродов и подведения тока, тубуса микроскопа и универсального штатива, который позволяет перемещать объектив микроскопа во врех направлениях.

В некоторых случаях прогиб катода можно определить также при помощи оптических приспособлений. Например, поместив ячейку в оптический проектор, можно определить отклонение катода при электролизе по смещению его проекции на экране. Применение оптических приспособлений в несколько раз увеличивает чувствительность прибора.

Различные способы и приборы подробно описаны в специальной литературе и могут быть использованы для измерения внутренних напряжений в покрытиях по методу деформации катода в процессе электролиза.

Методы второй подгруппы, основанные на измерении деформации гибкого катода, отличаются тем, что стрелу прогиба катода определяют после электролиза. В наиболее простом варианте испытание проводят следующим образом. Испытуемый образец располагают до электролиза на двух опорах и его положение точно фиксируют микрометром. Затем на одну сторону образца наносят электролитическое покрытие; под влиянием внутренних напряжений образец прогибается. Стрелу прогиба определяют при повторном замере образца после электролиза. Обычно в качестве основы берут латунную полированную плоскопараллельную пластинку максимальной толщиной 0,8—1,0 мм.

Для более точного измерения внутренних напряжений можно использовать вертикальный оптиметр, позволяющий определять стрелу прогиба с точностью до 0,3 мкм. В момент соприкосновения измерительного штифта с поверхностью образца замыкается электрическая цепь, в которую последовательно включают миллиамперметр или электрическую лампочку. Таким образом полностью устраняют возможную ошибку вследствие прогиба образца под действием веса измерительного штифта.

Расчет внутренних напряжений электролитических покрытий, измеренных методом гибкого катода, впервые выполнен Ж. Стони. Впоследствии уравнение выводили и другие исследователи. Следует отметить, что при расчете внутренних напряжений нужно учитывать природу основного металла, способ измерения прогиба катода, толщину покрытия (по сравнению с толщиной подкладки) и другие факторы.

В большинстве случаев при измерении деформации катода по стреле прогиба можно пользоваться уравнением.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум