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
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
Vyhodnocování čistoty povrchu

Možnosti kontroly čistoty povrchu z hlediska mastných a prachových nečistot se rozšířily o metodu kontinuálního skenování v reálném čase. Metoda doplňuje již existující statický způsob detekce a přináší možnost snadné a rychlé namátkové kontroly komplexních kovových výrobků a součástí. Její univerzálnost dovoluje použití přímo v provozu, není zapotřebí žádné testovací temné komory, ani laboratoře.

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

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.

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
Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

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 přesnosti a univerzálnosti měření charakteristik povrchu

K úspěšnosti předního výrobce měřicí techniky společnosti Taylor Hobson Ltd., Velká Británie, kterou v České republice a na Slovensku zastupuje firma Imeco TH, s.r.o., přispívá i těsná spolupráce s uživateli a reakce na současné potřeby průmyslu. Taylor Hobson se proto zaměřil na dominantní prvky výrobních procesů, které jsou rozhodující pro řízení kvality v přesném průmyslu. Poslední vývoj měřicí techniky pro měření charakteristik povrchu přinesl několik novinek, které najdou uplatnění tam, kde přesnost, rychlost a univerzálnost prostředků kontroly hrají klíčovou roli.

Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Objektivní měření kruhovitosti

Kontrola technických parametrů předpokládá nejen využití vhodných přístrojů a metod měření, ale i optimálních postupů provádění, které zajistí maximální věrohodnost získaných výsledků. I při měření kruhovitosti se vyskytuje řada faktorů, které ovlivňují objektivnost a přesnost výsledků kontroly.

Novinky v kontrole textury a tvaru povrchu

Vývoj a změny požadavků na kvalitu funkčních povrchů součástí jsou základním impulzem pro rozvoj kontrolních metod a prostředků, které mají "novou" kvalitu rychle a spolehlivě ověřovat. Představené novinky společnosti Taylor Hobson dokumentují kvalitativní pokrok v hodnocení kvality povrchu.

Indukční LVDT snímače

Výrobce přesných snímačů vzdálenosti a polohy, společnost Micro-Epsilon vyvinula novou, cenově výhodnou řadu indukčních LVDT snímačů, které jsou ideální pro střední až vysoko objemové OEM projekty.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

Směry vývoje kontroly povrchu

Zvýšení rychlosti kontroly a rozšíření možností aplikace metrologických prostředků a systémů v praxi patří k současným vývojovým trendům měření a hodnocení kvality povrchu. Pokrok v kontrole povrchu je představen na novinkách v optickém interferometrickém měření, které v uplynulém období zaznamenalo velmi intenzivní rozvoj.

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