pobieranie: 01_Okreslanie grubosci powlok metal
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: INŻYNIERIA POWIERZCHNI Ćwiczenie nr 1 Temat: Określanie grubości powłok metalowych WSTĘP W ocenie jakości powłok metalowych jednym z ważniejszych czynników branych pod uwagę, jest grubość powłoki. Już sam wynik — pomiar grubości decyduje czy dana powłoka spełni wymagane zadania. Od właściwej grubości powłoki metalowej zależy jej odporność korozyjna i mechaniczna, od których z kolei zależą ogólne właściwości ochronne powłoki. Właściwie przeprowadzany pomiar grubości powłok — umożliwia wykrycie wad technologii procesu nakładania, ustalenie najodpowiedniejszych parametrów pracy, obliczenie wydajności procesów oraz sporządzenie bilansu materiałowego i energetycznego. Grubość metalowych powłok oznacza się punktowo, otrzymując wartość tzw. grubości miejscowej, albo przez oznaczenie grubości powłoki na całym badanym przedmiocie, czyli tzw. grubości średniej. Obie wymienione grupy obejmują zarówno badania nieniszczące jak i niszczące z tym, że wśród metod niszczących wyróżnia się metody niszczące tylko samą powłokę, jak i powłokę i podłoże. Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiaru grubości powłok metalowych metodą: − elektromagnetyczną (metoda nieniszcząca), − wagową (metoda niszcząca powłokę), − mikroskopową (metoda niszcząca powłokę i podłoże). 1. Metoda elektromagnetyczna Metodę elektromagnetyczną stosuje się do pomiarów grubości wszelkich niemagnetycznych powłok ochronnych na podłożu magnetycznym. Pomiaru dokonuje się warstwomierzem elektromagnetycznym składającym się z zasady z dwóch zespołów: właściwego układu pomiarowego oraz czujnika. Zasada działania warstwomierza polega na pomiarze napięcia indukowanego w pomiarowym uzwojeniu czujnika z chwilą umieszczenia go na badanej powłoce. 2. Metoda wagowa Metodę wagową stosuje się tylko do oznaczania średniej grubości powłok metalowych na przedmiotach małych o prostych kształtach, których powierzchnię można zmierzyć z dużą dokładnością. Oznaczenie polega na rozpuszczeniu badanej powłoki chemicznie w odczynniku o działaniu selektywnym nie rozpuszczającym i nie atakującym materiału podłoża.
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -1-
Dokładność metody zależy od: − selektywności działania rozpuszczalnika, − dokładności pomiaru powierzchni powłoki, − dokładności ilościowego oznaczenia różnicy mas oraz przyjętego ciężaru właściwego powłoki. 3. Metoda mikroskopowa Metody mikroskopowe można stosować do pomiarów grubości powłok przekraczających µm, na przedmiotach płaskich i profilowanych, Zasada oznaczania polega na wykonaniu zgładu na przekroju pod określonym kątem do płaszczyzny powłoki i oznaczeniu grubości powłoki na obrazie mikroskopowym, obserwowanym w okularze, wyposażonym w podziałkę pomiarową lub na matówce. I. WYKONANIE ĆWICZENIA 1. Oznaczenie grubości powłoki miedziowej metodą elektromagnetyczną Właściwy pomiar grubości powłoki polega na ustawieniu czujnika w miejscu pomiaru i dokonaniu odczytu wskazania warstwomierza. Przyrząd powinien być wywzorcowany na takim samym materiale, jak materiał podłoża z badaną powłoką. Pomiary grubości należy przeprowadzić na czterech próbkach o podłożu stalowym pokrytych powłokami: Cu, Zn, Sn, Al. Grubość powłoki zmierzyć na każdej stronie, w sześciu punktach i podać wynik jako średnią arytmetyczną. 2. Określenie grubości powłoki metodą wagową 2.1. Powłoka cynowa (cynkowa) — podłoże stalowe Próbkę o prostych kształtach należy kolejno: − wyznaczyć powierzchnię próbki w cm2, − odtłuścić acetonem, − wysuszyć bibułą, − zważyć z dokładnością 0,001 g, − zanurzyć w roztworze 3,2 % Sb2O3 w stęż. HCl, w temperaturze ok. 20°C i pozostawić aż do całkowitego rozpuszczenia; (w przypadku powłoki Zn w roztworze: 950 cm3 H2O, 50 cm3 HCl, 1g Sb2O3) − wyjąć z roztworu usuwając osad i po przemyciu strumieniem wody destylowanej, wysuszyć − zważyć powtórnie z dokładnością 0,001 g − obliczyć grubość powłoki według wzoru:
(m1 − m 2 ) ⋅ 10 4 x=
A⋅d
[µm] (1)
gdzie: x — grubość powłoki, [µm] m1 — masa próbki z powłoką, [g]
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -2-
m2 — masa próbki po rozpuszczeniu powłoki, [g] A — powierzchnia przedmiotu metalowego, [cm2] d — gęstość powłoki — dla cyny d = 7,28 g/cm3; dla cynku d = 7,14 g/cm3, 2.2. Powłoka cynowa — podłoże mosiężne Próbkę o podanej powierzchni należy kolejno: − odtłuścić acetonem, − wysuszyć bibułą, − zważyć z dokładnością 0,001 g, − zanurzyć w roztworze 1,2 % CuCl2 w stężonym HCl w temp. ok. 20°C, − wyjąć z roztworu usuwając osad i po przemyciu strumieniem wody destylowanej wysuszyć − obliczyć grubość powłoki według wzoru 1 (pkt. 2.1.)
3. Określenie grubości powłok metodą mikroskopową
W tym celu należy: − przygotować mikroskop metalograficzny do pomiaru: − dobrać odpowiednie powiększenie okularu i obiektywu w zależności od przewidywanej grubości powłoki metalowej, − uzyskać pole widzenia mikroskopu tak, aby pole było większe od grubości powłoki o 1,5 do 3 razy, − ustawić na stoliku mikroskopu przygotowany zgład badanej próbki, − określić grubość powłoki metalowej w mikrometrach, − dokonać kolejno 10 odczytów, − wynik podać jako średnią arytmetyczną dziesięciu wykonanych odczytów.
Literatura:
1. T. Biestek,. S. Sękowski — Metody badań powłok metalowych, WNT, Warszawa 1973.
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -3-
01_Okreslanie grubosci powlok metal
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: INŻYNIERIA POWIERZCHNI Ćwiczenie nr 1 Temat: Określanie grubości powłok metalowych WSTĘP W ocenie jakości powłok metalowych jednym z ważniejszych czynników branych pod uwagę, jest grubość powłoki. Już sam wynik — pomiar grubości decyduje czy dana powłoka spełni wymagane zadania. Od właściwej grubości powłoki metalowej zależy jej odporność korozyjna i mechaniczna, od których z kolei zależą ogólne właściwości ochronne powłoki. Właściwie przeprowadzany pomiar grubości powłok — umożliwia wykrycie wad technologii procesu nakładania, ustalenie najodpowiedniejszych parametrów pracy, obliczenie wydajności procesów oraz sporządzenie bilansu materiałowego i energetycznego. Grubość metalowych powłok oznacza się punktowo, otrzymując wartość tzw. grubości miejscowej, albo przez oznaczenie grubości powłoki na całym badanym przedmiocie, czyli tzw. grubości średniej. Obie wymienione grupy obejmują zarówno badania nieniszczące jak i niszczące z tym, że wśród metod niszczących wyróżnia się metody niszczące tylko samą powłokę, jak i powłokę i podłoże. Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiaru grubości powłok metalowych metodą: − elektromagnetyczną (metoda nieniszcząca), − wagową (metoda niszcząca powłokę), − mikroskopową (metoda niszcząca powłokę i podłoże). 1. Metoda elektromagnetyczna Metodę elektromagnetyczną stosuje się do pomiarów grubości wszelkich niemagnetycznych powłok ochronnych na podłożu magnetycznym. Pomiaru dokonuje się warstwomierzem elektromagnetycznym składającym się z zasady z dwóch zespołów: właściwego układu pomiarowego oraz czujnika. Zasada działania warstwomierza polega na pomiarze napięcia indukowanego w pomiarowym uzwojeniu czujnika z chwilą umieszczenia go na badanej powłoce. 2. Metoda wagowa Metodę wagową stosuje się tylko do oznaczania średniej grubości powłok metalowych na przedmiotach małych o prostych kształtach, których powierzchnię można zmierzyć z dużą dokładnością. Oznaczenie polega na rozpuszczeniu badanej powłoki chemicznie w odczynniku o działaniu selektywnym nie rozpuszczającym i nie atakującym materiału podłoża.
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -1-
Dokładność metody zależy od: − selektywności działania rozpuszczalnika, − dokładności pomiaru powierzchni powłoki, − dokładności ilościowego oznaczenia różnicy mas oraz przyjętego ciężaru właściwego powłoki. 3. Metoda mikroskopowa Metody mikroskopowe można stosować do pomiarów grubości powłok przekraczających µm, na przedmiotach płaskich i profilowanych, Zasada oznaczania polega na wykonaniu zgładu na przekroju pod określonym kątem do płaszczyzny powłoki i oznaczeniu grubości powłoki na obrazie mikroskopowym, obserwowanym w okularze, wyposażonym w podziałkę pomiarową lub na matówce. I. WYKONANIE ĆWICZENIA 1. Oznaczenie grubości powłoki miedziowej metodą elektromagnetyczną Właściwy pomiar grubości powłoki polega na ustawieniu czujnika w miejscu pomiaru i dokonaniu odczytu wskazania warstwomierza. Przyrząd powinien być wywzorcowany na takim samym materiale, jak materiał podłoża z badaną powłoką. Pomiary grubości należy przeprowadzić na czterech próbkach o podłożu stalowym pokrytych powłokami: Cu, Zn, Sn, Al. Grubość powłoki zmierzyć na każdej stronie, w sześciu punktach i podać wynik jako średnią arytmetyczną. 2. Określenie grubości powłoki metodą wagową 2.1. Powłoka cynowa (cynkowa) — podłoże stalowe Próbkę o prostych kształtach należy kolejno: − wyznaczyć powierzchnię próbki w cm2, − odtłuścić acetonem, − wysuszyć bibułą, − zważyć z dokładnością 0,001 g, − zanurzyć w roztworze 3,2 % Sb2O3 w stęż. HCl, w temperaturze ok. 20°C i pozostawić aż do całkowitego rozpuszczenia; (w przypadku powłoki Zn w roztworze: 950 cm3 H2O, 50 cm3 HCl, 1g Sb2O3) − wyjąć z roztworu usuwając osad i po przemyciu strumieniem wody destylowanej, wysuszyć − zważyć powtórnie z dokładnością 0,001 g − obliczyć grubość powłoki według wzoru:
(m1 − m 2 ) ⋅ 10 4 x=
A⋅d
[µm] (1)
gdzie: x — grubość powłoki, [µm] m1 — masa próbki z powłoką, [g]
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -2-
m2 — masa próbki po rozpuszczeniu powłoki, [g] A — powierzchnia przedmiotu metalowego, [cm2] d — gęstość powłoki — dla cyny d = 7,28 g/cm3; dla cynku d = 7,14 g/cm3, 2.2. Powłoka cynowa — podłoże mosiężne Próbkę o podanej powierzchni należy kolejno: − odtłuścić acetonem, − wysuszyć bibułą, − zważyć z dokładnością 0,001 g, − zanurzyć w roztworze 1,2 % CuCl2 w stężonym HCl w temp. ok. 20°C, − wyjąć z roztworu usuwając osad i po przemyciu strumieniem wody destylowanej wysuszyć − obliczyć grubość powłoki według wzoru 1 (pkt. 2.1.)
3. Określenie grubości powłok metodą mikroskopową
W tym celu należy: − przygotować mikroskop metalograficzny do pomiaru: − dobrać odpowiednie powiększenie okularu i obiektywu w zależności od przewidywanej grubości powłoki metalowej, − uzyskać pole widzenia mikroskopu tak, aby pole było większe od grubości powłoki o 1,5 do 3 razy, − ustawić na stoliku mikroskopu przygotowany zgład badanej próbki, − określić grubość powłoki metalowej w mikrometrach, − dokonać kolejno 10 odczytów, − wynik podać jako średnią arytmetyczną dziesięciu wykonanych odczytów.
Literatura:
1. T. Biestek,. S. Sękowski — Metody badań powłok metalowych, WNT, Warszawa 1973.
OKREŚLANIE GRUBOŚCI POWŁOK METALOWYCH – Inżynieria Powierzchni Lab. -3-
