Témata
Reklama

Analýza tloušťky pokovení ručním spektrometrem

Příspěvek pojednává o možnostech ručního spektrometru Delta pracujícího na principu ED-XRF (energiově disperzní rentgenové fluorescenci) a jeho možnostech analýzy tloušťky galvanických vrstev.

Ruční spektrometr Delta (dodavatel přístroje a metody BAS Rudice) – viz obr. 1 –, který pracuje na principu ED-XRF, využívá k buzení vzorku miniaturní rentgenovou lampu a pro detekci výkonný velkoplošný detektor (podle modelu přístroje SDD nebo SiPIN). Ústav strojírenské technologie FS ČVUT v Praze je vybaven modelem s velkoplošným SDD detektorem, který má výborné rozlišení (150 eV) a schopnost zpracovat velké množství signálu (cca 100 000 cps – pulzů za vteřinu). Ruční spektrometr navíc analyzuje i chemické složení materiálů v atomovém rozsahu prvků Mg-U a jeho praktické využití tedy není limitováno pouze na analýzu tlouštěk vrstev, ale je na ústavu využíván i pro přesné materiálové analýzy a přiřazení jakostí podle EN ČSN, DIN či ASME.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Spektrometr Delta

Popis metody

Metoda ED-XRF je pro účely analýzy tloušťky pokovení nejčastěji používaným řešením, přičemž je zdokumentována v mezinárodních normách ISO, ASTM a dalších. Nastavení spektrometru Delta se provádí v samostatném empirickém modulu, který umožňuje definici uživatelských standardů a výpočet uživatelských kalibračních křivek včetně jejich uložení v samostatných uživatelských modulech pro individuální pozdější použití podle aktuální aplikace. Pro účely kalibrace pro analýzy tloušťky je nutné mít k dispozici podkladový materiál a fólie z kovu, který odpovídá povrchové vrstvě, o definované tloušťce. Tyto fólie jsou komerčně dostupné ve formě certifikovaných referenčních materiálů s běžnou přesností 5 % nebo lepší. Normy doporučují, aby při nastavení byly použity fólie o takových tloušťkách, které v dostatečné míře pokryjí požadovaný měřitelný rozsah. Hned v počátku je nutné podotknout, že metoda ED-XRF je omezena hloubkou průniku RTG paprsku do materiálu, a má tedy z hlediska maximální analyzovatelné tloušťky svá fyzikální omezení.

Toto omezení lze vidět na obr. 2, kde jsou zřejmé dvě fáze závislosti intenzity záření na tloušťce povlaku. V oblasti 1 je tato závislost lineární, takže tuto oblast lze využít na měření tloušťky povlaku. V oblasti 2 se však křivka mění z lineární závislosti na konkávní složitě definovanou funkci, která k měření není použitelná.
Standardní velikost měřené plochy u spektrometru Delta je 9 mm, tyto přístroje lze však vybavit kolimací, a pak je měřená plocha zmenšena na plošku o pouhých 3 mm. Touto metodou lze stanovit tloušťku až tří vrstev na sobě různých kovů na podkladovém materiálu (např. povlaky Ni na různých základních materiálech dovede měřit v rozsahu tloušťky 0 – 30 µm). V závislosti na použitých standardech a přístrojích je dosahovaná výsledná absolutní přesnost měření lepší než 5–10 % z měřené hodnoty. Typické měřicí časy jsou dvacet vteřin na jednu analýzu u SDD přístrojů, u přístrojů s SiPIN detektorem jsou časy měření delší.

Obr. 2. Závislost intezity záření na tloušťce povlaku

Popis softwaru a nastavení

Kalibrace a nastavení metody se provádí pomocí Advanced PC softwaru, který je volitelnou součástí dodávky spektrometru. Po definici standardů, jejich změření je možné přejít k výpočtu kalibrační křivky. V praxi příprava standardů spočívá v postupném překrývání podkladového materiálu fóliemi o definovaných tloušťkách a jejich měření. Fólie jsou dodávány v kovových rámečcích s minimální tloušťkou, které umožňují jejich snadné vrstvení bez vzájemného mechanického kontaktu.

Metoda se vyznačuje vysokou přesností dosažených výsledků, jednoduchostí nastavení a kalibrace, velmi jednoduchou obsluhou a v neposlední řadě oporou v mezinárodních normách, které detailně pojednávají o aspektech měření. V případě vybavení ručních spektrometrů Delta kamerou a fokusací je možné velmi komfortně provádět měření tlouštěk vrstev u rozměrných předmětů, které nelze umístit do vzorkové komory stolních přístrojů. Přístroj je navíc využitelný i pro analýzu galvanických lázní, jelikož umožňuje snadné měření kapalin za pomocí stativu a kyvet pro kapaliny.

Ing. Aleš Herman, Ph.D.
Ing. Pavel Ševčík

FS ČVUT v Praze, Ústav strojírenské technologie; BAS Rudice

Seznam použité literatury:
[1] ISO 3497 Metallic coatings – Measurement of coating thickness – X-Ray spectrometric methods
[2] ASTM B488-11 Standard Specification for Electrodeposited Coatings of Gold for Engineering Uses
[3] ASTM B658-98 Standard Test Method for Measurement of Coating Thickness by X-Ray Spectrometry

ales.herman@fs.cvut.cz

www.bas.cz

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 130505
Datum: 07. 05. 2013
Rubrika: Komerční příloha / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Související články
Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Akademici a (nejen) technika

Spolupráce akademické a komerční sféry. Těchto pět slov v sobě bez nadsázky zahrnuje budoucí prosperitu naší země. Akademická sféra, včetně univerzit, totiž disponuje vynikajícími mozky, jejichž práce však byla v minulosti často „jen“ výzkumem pro poznání. Přitom na kvalitní výzkum je potřeba stále větší množství financí a těch se dnes často nedostává. Komerční sféra naopak financemi disponuje, ale aby ustála zesilující tlak konkurence, potřebuje získávat další a další know-how čili právě výsledky výzkumu. V čem je úhel pohledu na tuto problematiku z obou stran stejný a v čem se liší?

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Nátěry pro hezčí vzhled i lepší funkčnost

Nátěrové hmoty se běžně používají k dosažení dekoračních, ochranných a dalších funkčních účinků na určitém povrchu. Své o tom ví i společnost Synpo, která se již od padesátých let minulého století zabývá výzkumem a vývojem syntetických pryskyřic a laků. Jejich nátěrové hmoty používají např. výrobci dopravních prostředků, zemědělských strojů a jiných strojních zařízení.

Kontrola kvality protikorozní ochrany

Mezi hlavní cíle technického rozvoje patří zvyšování technické úrovně, životnosti, užitné hodnoty, kvality a spolehlivosti strojírenských výrobků, a to s ohledem na ekonomická i ekologická kritéria. Během pracovních cyklů výrobků dochází k interakci s okolním prostředím, a tím i k jejich povrchové degradaci vlivem koroze, opotřebení a dalších dějů. Významný vliv na výslednou kvalitu výrobku mají tedy povrchové úpravy. Ovlivňují jak jeho životnost, tak provozní spolehlivost, a tím i efektivnost a nároky na provoz a údržbu.

Vývoj a výzkum nátěrových hmot pro letecký průmysl

Letecký průmysl vždy patřil a stále patří k tradičním průmyslovým odvětvím v České republice. Výrobky tuzemských firem a podniků „létají“ prakticky po celém světě a svými užitnými vlastnosti dlouhodobě konkurují i jiným renomovaným světovým výrobcům. Nedílnou součástí zajištění požadovaných vlastností leteckých výrobků jsou i povrchové úpravy a ochrany, které jim poskytují přidané ochranné či funkční vlastnosti a umožňují provozovat je po celou dobu jejich technického života.

Vliv míchání na elektrickou vodivost povlaků

Antistatické nátěrové hmoty slouží k vytvoření elektricky vodivých povlaků, jež jsou svými vlastnostmi vhodné pro prostředí, ve kterých je nutné zamezit tvorbě a negativním důsledkům elektrostatického náboje (statické vybíjení, kumulace prachových částic a další negativní jevy).Svá uplatnění nacházejí v petrochemickém průmyslu, přesné optice, elektrotechnice a v celé řadě dalších odvětví. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze byl sledován vliv metody dispergace plniva a parametrů procesu míchání antistatických nátěrových hmot na finální technologické a funkční vlastnosti povlaku.

Přesné měření tloušťky povlaků

Pro optimalizaci vlastností povrchových povlaků a filmů ve výzkumu, vývoji i průmyslové výrobě je důležitá přesná kontrola jejich tloušťky a rovnoměrnosti rozložení. Metrologická metoda CCI představuje mimořádnou přesnost měření pro široký rozsah tlouštěk povlaků.

Využití povlaků pro zvýšení životnosti hoblovacích nožů

Nanostrukturované povlaky použité jako povrchová úprava hoblovacích nožů pro obrábění dřeva z rychlořezné oceli přinesly výrazné zvýšení životnosti nástroje a tím i zvýšení kvality povrchu obráběného dřeva.

Letošní veletrh Formnext slibuje hojnou účast

Formnext, přední světový veletrh aditivní výroby a průmyslové produkce nové generace, slaví úspěšný start do nového veletržního roku – navzdory poněkud utlumené ekonomické situaci v Německu a globálním politickým výzvám se do konce února přihlásilo již přibližně 574 společností z 35 různých zemí.

Pokročilé mazání pro úspornost a spolehlivost

Věda a výzkum přinášejí zcela unikátní řešení i pro procesy zdánlivě zavedené a v oblastech, kde by inovace laik neočekával. Každý pozitivní a použitelný krok ke zlepšení klimatické situace naší planety je přínosem a jednou z nesmírně efektivních, užitečných, a vlastně poměrně snadných a finančně nenáročných záležitostí. Takovými by mohly být aplikace pokročilých tribologických řešení především pro dopravu, průmysl a výrobu energií.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit