专利名称:涂镀层厚度动态测量方法、装置及其用途的制作方法
本发明涉及用磁敏感原理动态测量涂镀层厚度，是一种测量电镀、化学镀过程中涂镀层厚度及沉积速度的方法及装置。本发明按照国际专利分类号属于G01B7/06，G01B7/10，H04R23/00。
目前，广泛使用的是静态测量镀层厚度的方法，利用射线法(χ射线，β射线)，涡流法，电磁感应法，电量法，电容法等，都只能在电镀过程完成后测量镀层的厚度。在电镀、化学镀过程中，如何不中断涂镀过程，实现在连续涂镀条件下测量和控制镀层厚度是目前迫切需要解决的问题。
日本专利昭59-35698《磁性镀层的测厚方法及测量装置》提出了将空心测量线圈放入可平行移动的“L”形塑料管中，与平板形陶瓷基板保持2～3mm距离。当阴极陶瓷基板上沉积有铁镍合金镀层时，测量线圈的电感量随镀层增厚而增加。采用上述方法仅能在电镀过程中对平板形基体上的磁性单镀层进行动态测量，但采用该方法因空心线圈抗干扰能力较差，定位困难，需用玻璃镀槽，在工业生产中不易实现。
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，利用磁性材料的表面应力效应，通过磁性传感件在电镀、化学镀过程中不但能测量出单层镀层，而且能测量出多层镀层厚度;不但能测量出磁性镀层，而且能测量出非磁性镀层厚度;不但能测量出平板形，而且能测量出其它任意复杂形状基体上的镀层厚度，提供了一种动态测量涂镀层厚度的方法及装置。
本发明的基本原理是应用磁性材料的表面应力效应及其可逆性。现以电镀过程为例加以说明。镀层收缩应力示意图2中镀件〔4〕基体形成镀层D后将产生收缩压应力。图2中〔3〕为电镀液，〔5〕为阳极板。而镀层产生的收缩压应力将会影响磁性材料的磁特性，对软磁材料的基本磁化曲线，即B-H曲线的影响十分明显。图3列出了某些软磁材料B-H曲线在电镀过程中随镀层的增加、收缩压应力增大后，B-H曲线将向下移动。软磁材料基体电镀后基本磁化曲线变化示意图3中曲线L1为无镀层时测得的B-H曲线，L2为薄镀层时，L3为厚度层时测得的B-H曲线。在初始段，即磁场强度H较小时，作Ho线，分别与L1、L2和L3相交于d、e、f三点，而三个交点的磁感应强度B的数值分别为B1、B2和B3。可以看出，随镀层增厚、应力增大、磁感应强度B明显下降。由此可得初始磁导率μo与镀层厚度和应力变化关系曲线。
μo= (B)/(H0)o-弱磁场强度如镀层动态测量装置示意图1中，采用标准圆环制做的磁性传感件〔6〕进行电镀后，配合静态的镀层测厚仪和静态镀层应力测量装置，通过标定换算可以得到初始磁导率μo，分别与镀层厚度δ和镀层应力б的变化关系曲线，即μo-б曲线和μo-δ曲线。
磁性材料表面应力效应的可逆性表现为当磁性体受到压力时，初始磁导率下降。如果这种压应力形变是在弹性形变的范围内，即压应力б＜бm时(бm-弹性形变的极限应力)，则当外加的压应力消失后，磁性体表面形状恢复原状态，而初始磁导率随着恢复原值。金属表面的涂镀加工过程一般都是弹性可逆过程。现以电镀过程为例加以说明。初始磁导率μo与涂镀层收缩应力б变化曲线如图4，初始磁导率μo与涂镀层厚度δ变化曲线如图5。在电镀过程中磁性体表面形成了封闭镀层，随着时间的增长，镀层增厚，压应力б不断增加。其应力б的数值大小，主要取决于镀层金属的弹性模量E，沉积结晶状态系数K1和镀层厚度δ，即б＝б(E、K1、δ)而μo-б和μo-δ曲线与图3软磁材料基体电镀后基本磁化曲线变化示意图中的B-H曲线束有着分别对应的关系。两条def曲线表示了软磁材料在电镀过程中正过程变化曲线，图4初始磁导率μo与涂镀层收缩应力б变化曲线中def段μo-б曲线表示初始磁导率在电镀过程中的随应力增大时变化曲线。d点表示应力为零时，μ0＝μ1，在e点表示镀层压应力б＝б2时，μo下降至μ2，而在f点压应力б继续增加至б3时，μo值将继续下降至μ3。附图5为初始磁导率μo与涂镀层厚度δ变化曲线。def段μo-δ曲线表示初始磁导率在电镀过程中随厚度增加时的变化曲线。d点表示镀层为零时，μo＝μ1，当变化至e点，δ＝δ2时，μo降为μ2。当电镀终止时的f点，镀层厚度为δ3，μo将降至μ3。而图4初始磁导率μo与涂镀层收缩应力б变化曲线，图5初始磁导率μo与涂镀层厚度δ变化曲线中的fg曲线表示了在相同的工艺条件下，使电解电流等于原电镀电流所得到的电解逆过程曲线。图4中的fg段μo-б曲线表示随着电解时间增长，初始磁导率μo将从μ3值逐步恢复到无应力时的μ1值，图5中的fg段μo-δ曲线表示镀层在电解过程中逐步减少，初始磁导率μo将从μ3值逐步恢复至无镀层时的μ1值。fg曲线在理想状态下沿着fed曲线反向延伸基本重合，g点将十分接近d点。如果基体不溶解腐蚀，受到破坏，两点也将重合。
因而利用磁性材料在电镀过程中镀层产生的表面应力效应及其可逆性，利用μo-б、μo-δ两条可逆变化曲线，标定所采用的磁性传感件初始磁导率μo与镀层厚度δ和镀层应力б之间的定量关系，即μo＝μo(δ，б)，标定磁性传感件与被监测镀件在电镀过程中镀层和应力相互对应关系δ＝F1(δ′)δ′-被监测镀件镀层厚度
δ-传感件镀层厚度б＝F2(б′)б′-被监测镀件应力б-传感件应力通过磁性传感件的磁特性变化，可监测处于同一电镀过程的非磁性镀件的镀层厚度和应力及其变化速度。
同时考虑测量过程中温度等其它因素Ti的影响，并予以修正，这样得到了完整的标定数据曲线μo＝F(δ′、б′、Ti)配合计算机进行处理，就可以在电镀、化学镀过程中测量出单层、多层、磁性、非磁性镀层的厚度、应力及其变化速度，而被监测的镀件的材料与几何形状可以不受限制。
附图1是镀层动态测量装置示意图。图中〔1〕为电镀直流电源，〔2〕为镀槽，〔3〕为电镀液，〔5〕为阳极板。将镀件〔4〕与磁性传感件〔6〕同时放入电解液〔3〕中，使它们处于相同的工作状态。磁性传感件〔6〕最好采用软磁材料制作，具有一个或一个以上闭合磁回路。磁性传感件〔6〕具有与磁回路相交链具有一定匝数N1的初级激磁绕组，通过接线处〔7〕激磁电流输入端与交流激磁电源〔9〕相接，磁性传感件〔6〕同时具有一定匝数的次级感应绕组N2，通过传感电压输出端〔8〕与测量放大器〔10〕相接。测量放大器的分辨率不低于1μV，要求线路干扰输入信号小。
测试前可以调整交流激磁电源〔9〕的频率f和电流值I1，标定磁性传感件〔6〕的次级感应电压e2与镀层厚度和应力变化曲线，即得到e2-δ、e2-б曲线。由电磁感应定律可知磁性传感件〔6〕的次级感应电压e2按下式确定e2＝4k2fN2SB×10-8(V)k2-波纹系数，f-交流激磁电源〔9〕的频率，N2-磁性传感件〔6〕的次级绕组匝数，S-磁回路截面积当初级激磁电流I1较小时，对应B-H磁化曲线初始段B＝μoH，H＝ (I1N1)/(L)e2＝(4k2fN2S×10-8)×( (N1)/(L) I1)μoe2＝k3μol-平均磁路长度，N1-件〔6〕初级绕组匝数I1-磁性传感件〔6〕的初级激磁电流当电镀电源〔1〕接通后，磁性传感件〔6〕与镀件〔4〕按一定比例沉积镀层，这时磁性传感件〔6〕的次级感应电压e2随着镀层增厚、应力增加而发生变化。
因e2＝k3μo磁性传感件〔6〕的感应电压e2与其初始磁导率成线性比例关系，所以由附图4初始磁导率μo与涂镀层收缩应力б变化曲线中的μo-б和附图5的μo-δ曲线可以变换获得e2-б和e2-δ曲线。在电镀过程中磁性传感件〔6〕可周期地按“R”和“S”方向转动，保证各面沉积均匀。
对于非对称性磁回路的磁性传感件，采取图1镀层动态测量装置示意图所示的方法，同样可以标定其e2-б和e2-δ曲线。因此，磁性传感件〔6〕可以不受几何形状的限制，可以做成任意形状，只要保持与标定时所采用的外形尺寸一致即可。这样利用带磁回路孔的磁性传感件〔6〕所测得的感应电压e2，通过传感电压输出端〔8〕送至测量放大器〔10〕，可以将测得的传感信号e2放大和显示出来，然后送至控制电路〔11〕。在该部分配有计算机，存有各种预先标定的各种曲线和数据，同时可以修正各种工艺因素，如温度等因素对磁性传感件〔6〕的影响。经过其比较电路，与原标定厚度、应力等参数的标准值进行对照。当达到要求的厚度或应力后，蜂鸣器和指示灯发出信号，同时切断电镀直流电源〔1〕，使所进行的过程终止。
磁性传感件〔6〕是可以重复使用的磁性件。磁性传感件〔6〕与电极间加入极性转换开关〔12〕，当接电源负极时，磁性传感件〔6〕开始电镀过程。当磁性传感件〔6〕形成镀层后，接正极开始进行电解过程。当使镀层逐渐减少趋向零值时，磁性传感件〔6〕的e2值可恢复至原值，便于重复使用。附图6为磁性传感件重复使用时实际输出电压变化曲线。磁性传感件〔6〕采用图6、1所示的尺寸形状，材料为IJ50铁镍合金，具有两个直径为2mm的磁回路孔，一个作为电极引线挂孔，另一个作为磁通偶合孔。取N1＝N2＝1匝，并按图1镀层动态测量装置示意图所示的方法连接，激磁电源〔9〕采用XFD-7A信号发生器，取f＝400H，I1＝100mA，测量放大器〔10〕采用HW3890型，控制电路采用附图9控制电路线路图所示电路，对应e2动作电压调至36μV。电镀电源〔1〕为轻研-2型赫尔槽，带有正反向转换开关〔12〕，镀槽〔2〕采用2升烧杯，镀液〔3〕为NiSO4溶液。为了防止在电解过程中其它金属离子进入NiSO4溶液，阳极板〔5〕和镀件〔4〕都采用镍板。在件〔6-1〕的激磁回路中接有电流表监测，使电镀和电解过程中流过件〔6-1〕的电镀和电解电流保持0.22A。
先将镀液〔3〕加热并保持在60℃±5℃，放入件〔6-1〕，这时通过测量放大器〔10〕可显示出e2初值为86μV。当接通电镀直流电源〔1〕的瞬间e2值立即下降至82μV，这是由于镀层瞬间迅速沉积产生的效应。然后e2随着电镀时间的增长进入一个较平稳下降过程，按图6磁性传感件重复使用时实际输出电压变化曲线所示e2-t中曲线1所示趋向变化，由于电镀电流及其它条件不变，单位时间镀层的沉积量可认为是相等的，所以时间坐标t可以认为是与厚度坐标等效，与应力增长成比例。图6中曲线1是根据等时间间隔t＝3分读出e2而得到的电镀正过程的变化曲线，当e2＝36μV时，控制电路〔11〕中的蜂鸣器FM发出声音，绿色指示灯×D2亮，这时的时间t＝39分。然后立即改变件〔6-1〕与镀件〔4〕的极性，与极板〔5〕进行交换，使磁性传感件〔6-1〕与镀件〔4〕接至正极，而极板〔5〕换接至负极。从该时刻算起，件〔6-1〕开始了电解逆过程，保持电流为0.22A及其它工作状态不变。随电解时间增长原沉积的镍层逐渐减少，应力随之减少，e2值逐渐恢复。当t＝39分与原电镀时间相同时，可恢复至78μV。将各不同时刻读出的e2值在图6磁性传感件重复使用时实际输出电压变化曲线中标出，得出了电解逆过程曲线2，即图中的虚线曲线。为了便于对照，特将电解时间坐标反向。这时将磁性传感件〔6-2〕镀件〔4〕与极板〔5〕极性交换，使件〔6-1〕又接至负极，于是又开始了第二个电镀正过程，得到e2-t电镀曲线3。从图6磁性传感件重复使用时实际输出电压变化曲线中e2-t曲线可以看出，电镀曲线1、3与电解曲线2基本上是重合的，因而得出磁性传感件〔6-1〕在电镀与电解过程中产生的磁表面应力效应是可逆的。
附图7为传感件交替重复使用方法示意图。图中〔6-a〕和〔6-b〕是磁特性相一致的磁性传感件，即e2-δ、e2-б曲线相同，同时标定被监测镀件〔4〕与这对传感片之间镀层的沉积比例关系，这样可以通过传感件〔6-a〕或〔6-b〕的感应电压e2的变化可以监测处于相同工作状态的镀件〔4〕的厚度和应力及其变化速度。
按图7传感件交替重复使用方法示意图所示将〔6-a〕和〔6-b〕初级串联后接至激磁电流输入端〔7〕，在交流激磁电源〔9〕的作用下，〔6-a〕和〔6-b〕具有完全相同的激磁电流I1。而它们的次级分别通过接线端〔8-a〕和〔8-b〕将感应电压e2a和e2b送入测量放大器〔10〕。磁性传感件〔6-a〕和〔6-b〕通过极性转换开关〔12〕分别与直流电源的正负极相接，这样在任一时刻，两个传感件分别处于电镀和电解的不同状态。
在初始时刻，使磁性传感件〔6-a〕为无镀层状态，〔6-b〕为有镀层状态。按电镀工艺要求镀件〔4〕的电镀时间为 (T)/2 ，电镀直流电源〔1〕接通后，磁性传感件〔6-a〕接负极，这时输出电压将按附图8传感件交替重复使用时输出电压与时间关系曲线的上方e2a-t曲线变化，在O至 (T)/2 时间里从eam逐渐降至ean，按原标定的关系，可知镀件〔4〕已达厚度或应力要求，从测量放大器〔10〕可显示出来。这时控制电路〔11〕发出指令，切断直流电源〔1〕，将镀件〔4〕从镀槽中取出。在O至 (T)/2 时间内，磁性传感件〔6-b〕接正极进行电解过程，按图8传感件交替重复使用时输出电压与时间关系曲线的下方e2b-t曲线变化，随着原有镀层的减少，应力减小，感应电压e2b从ebn逐渐增加，在Tb时刻恢复至无镀层时的ebm，这时控制电路〔11〕发出指令，通过极性转换开关〔12〕使磁性传感件〔6-b〕在Tb时刻脱离电源正极。这样在Tb至 (T)/2 时间内件〔6-b〕处于等待状态。当第一批工件取出放入第二批工件〔4〕后，极性转换开关〔12〕动作，磁性传感件〔6-a〕与〔6-b〕交换极性，磁性传感件〔6-a〕已形成电镀层，这时换接至正极，磁性传感件〔6-b〕原镀层消失，这时处于无镀层状态，换接至负极。在 (T)/2 时刻电镀电源〔1〕接通后，在第二批工件进行电镀的过程中，磁性传感件〔6-b〕在 (T)/2 至T时间内处于电镀过程，通过e2b的电压下降变化量，可以从事先标定的曲线关系监测第二批工作〔4〕的镀层厚度、应力及其变化速度。当e2b从ebm变至ebn后，第二批工件电镀过程中止。在 (T)/2 至T时间内，磁性传感件〔6-a〕处于电解过程，当e2a从ean恢复至eam时镀层消失，在控制系统〔11〕作用下，通过极性开关在Ta时间使磁性传感件〔6-a〕脱离正极处于不带电的等待状态，其等待时间为△ta＝T-Ta。
从O至T磁性传感件〔6-a〕和〔6-b〕分别交替经历了电镀和电解两个不同过程又回到原来的初始状态，完成了一个周期循环，而磁性传感件〔6-a〕和〔6-b〕分别对两批镀件〔4〕进行了动态监测。
本发明可以动态测量涂镀层厚度，另外还可以有以下用途可以将磁性传感件〔6〕的尺寸做得很小，在涂镀过程中，将磁性传感件〔6〕放置在镀槽或大型镀件的不同位置，通过传感件输出电压的变化，能监测涂镀过程中涂镀层分布的不均匀性。
本发明可以实现电解铜箔在生产过程中的厚度动态测量。将磁性传感件〔6〕与沉积铜箔的不锈钢阴极滚筒相并联，放入硫酸铜槽液中，在生产过程中，当阴极滚筒匀速转动、输送出电解铜箔的同时，在磁性传感件〔6〕上同样以一定速度形成铜镀层，这样就能测量出电解铜箔沉积速度和厚度。通过与计算机内贮存的标准曲线相对照，采取相应的措施，调整硫酸铜溶液的浓度，控制电解铜箔的厚度。
本发明可以对涂镀层的腐蚀过程进行动态监测。由于磁性材料的表面应力效应是一个弹性可逆过程。我们需要考核某种涂镀层的防腐能力和观察涂镀层在介质中在各时刻受到腐蚀的变化情况，只要在磁性传感件〔6〕上涂镀上这种金属或材料，放入规定的介质或腐蚀性溶液中，通过观察输出电压恢复至无镀层原起始值的时间长短，可以判断涂镀层的防腐能力的好坏。因磁性传感件〔6〕的几何尺寸很小，可以放入各种尺寸的密封管道之中，通过磁性传感件〔6〕的输出电压随时间变化的曲线，可以随时监测管道内壁的腐蚀情况以及与介质的定量反应关系。通过放入密封管道内的磁性传感件〔6〕的输出电压的变化，可以动态计量出管内腐蚀性流体中该种介质的含量。这对于化工行业和环境保护监测有广泛的应用前景。
本发明在涂镀过程中，同时可实现涂镀层对基体的收缩应力的动态测量。因涂镀层产生的收缩应力，使磁性传感件〔6〕的输出电压下降。而且该过程是一个弹性可逆过程。当涂镀层消失时，磁性传感件〔6〕的输出电压将恢复至原值。只要使磁性传感件〔6〕与涂镀件处于同样的加工条件之中，标定件〔6〕与涂镀件所受应力的比例关系，通过对磁性传感件〔6〕的输出电压的变化，可以对该过程中基体所受应力实现动态测量。这对控制涂镀层对基体产生过应力，预防出现疲劳、氢脆，有十分重要的意义。
本发明还可以在其它涂覆加工过程，如热涂覆搪锡、搪瓷烤漆过程中对基体所受的应力实现动态测量，特别是测量出液体向固态转化过程中所受应力的变化过程。
本发明与现有技术相比有以下优点1、本发明可以在电镀、化学镀过程中测量出单层、多层、磁性、非磁性涂镀层厚度及沉积速度。
2、本发明采用的闭合型磁回路抗干扰性能强，稳定性好，测量精度高。
3、本发明结构简单，易在工业电镀、化学镀中广泛使用。
4、本发明在控制贵金属电镀和精密电镀过程中具有明显的技术经济效益。
5、本发明可监测镀槽和大型镀件各部分镀层沉积分布的不均匀性，同时可监测电解液成份的变化情况。
6、本发明可用于监测控制连续生产过程中电解铜箔的厚度。
7、本发明可在涂镀过程后对镀件进行快速防腐蚀性能测试，对于电镀质量检验和工艺改进具有广泛用途。
8、本发明可在环境保护中检验腐蚀性流体，并可用计算机检测记录，对于密封管道在腐蚀条件下的安全使用提供了监测手段。
9、本发明同时可以在涂镀层加工过程中，对基体产生的应力进行动态测量。
以下结合实施例作进一步的说明。
图9所示控制电路线路图，采用了一个电压比较器，由F007运算放大器和BG13A×62及附属电路构成。可以与来自测量放大器〔10〕(HW3890型)的输出电压信号进行比较。当镀层厚度或应力对应的输出电压值达预定要求值时，执行电路中的继电器J1吸合，绿色指示灯XD2接通发亮，蜂鸣器FM发声，主回路中继电器J2吸动，因其常闭触点与电镀电源相接，从而切断电镀直流电源〔1〕，使电镀或电解过程中止。
电路工作原理采用220V交流50Hz工业电源，k1为主回路控制开关，当k1闭合后，变压器B初级N1通电，次级N2感应输出9V交流电压，红色指示灯XD1亮，表示电源接通。次级N3和N4为交流15V电压，经QSZ全桥整流及F8331集成块稳压后，分别在A、B两处输出正负12V直流电压，作为电压比较器及驱动极的工作电源。其中BX1和BX2为0.25A保险丝，C1、C2为电解滤波电容，C3、C4为高频滤波电容。
测量放大器〔10〕的输出信号变化范围在30～200mV之间(反映磁性传感件〔6〕镀层厚度和应力变化)经偶合电容C5进入比较电路。预先调整电位器W1，使波段开关在适当位置，以获得适当的分压比，从而确定集成块F007的阀止电压。阀止电压的大小按下式确定U1= (Uo)/(Ro+RN) Uo＝12VRo由电位器W1确定，RN由R1、R2、R3和R4中选定。当来自测量放大器〔10〕的信号，即反映镀层厚度或应力的电压值与预定的阀止电压值UI相等时，F007输出负阶跃。
图中DW1、DW2为稳压管，2CW16～7.5V，D1、D2为2CP120.2A，其中D2为保护二极管防止继电器J1产生的过压损坏三极管BG13A×62。J1采用JRX-30F灵敏型6V继电器，电阻值185Ω吸合电压4.5V。(三极管3A×62放大比较信号后，加在继电器J1上)，J2可采用大功率继电器。型号由所切换电镀电流大小确定。J1-1、J1-2表示继电器J1的两组常开触点，分别控制信号灯XD2和蜂鸣器FM、继电器J2。J2-1、J2-1为继电器J2的常闭触点，分别连接控制电镀电源的正负电极。
图10为多层电镀动态测量示意图。电镀直流电源〔1〕为硅整流工业电镀直流电源，0～500A可调。镀槽〔2〕为塑料镀槽，容积1.5×0.6×0.5m3，分别配备用于暗镍、铜、亮镍及清洗工序，槽内有加温设备和阴极移动装置。〔3〕为镀液，镀暗镍液。〔3-1〕为NiSO4，H3BO3，NaCl。镀铜液〔3-2〕为CuSO4，K4P2O7，镀亮镍镀液〔3-3〕基本上同〔3-1〕，另加有添加剂。镀件〔4〕(JR-14)继电器轭铁组，材料为电工纯铁，数量240个，(JR×B-1)继电器衔铁，材料铁镍合金，数量100个，电流密度0.8A/dm2，温度30℃。阳极板〔5〕，镀暗镍〔5-1〕和镀亮镍〔5-3〕都为镍板，镀铜时〔5-2〕为铜板。磁性传感件〔6-2〕为(JR×B-1)继电器衔铁，尺寸见图11.1利用1.8×1.8mm方孔。用截面0.07mm2的多股塑料绝缘线，绕有初级激磁绕组N1＝1匝，次级感应绕组N2＝2匝。激磁电流输入端〔7〕固定在绝缘板上，安装在镀槽上方，并用两芯多股橡皮绝缘导线与交流激磁电源相接。传感电压输出端〔8〕采用电缆接头，固定在镀槽上，并通过同轴电缆与测量放大器〔10〕相接。交流激磁电源〔9〕采用低频信号发生器XFD-7A，取f＝80Hz，激磁电源I1＝0.1A。测量放大器〔10〕采用HW3890型或FD-1型测量放大器，最小分辨刻度小于1μV，测量放大器〔10〕与传感电压输出端〔8〕之间采用专用电缆连接，既要防腐蚀，又要有良好的屏蔽防干扰性。测量放大器〔10〕的输出端与控制电路〔11〕连接。控制电路〔11〕见附图9，先通过标定的厚度应力与输出电压关系调整电路，当达到预定的电压(对应厚度应力)时，继电器动作，指示灯亮，蜂鸣器发出声音。
附图11为多层电镀过程中磁性镀件传感输出电压随镀层厚度变化曲线。选取初始感应值e2相同的磁性镀件JR×B-1继电器衔铁尺寸如图11、1所示。取其中一个按多层电镀动态测量示意图10所示的方法及工艺过程进行动态测量，直接作为磁性传感件〔6-2〕。图11细实曲线表示该磁性镀件〔6-2〕在多层电镀过程中测得的e2-δ输出电压随厚度连续变化的曲线。图11、2表示磁性零件〔6-2〕A-A断面的镀层经放大400倍后的金相照片。由此得出各镀层的相应厚度与基体相接的第一层暗镍层厚为10μm，而铜镀层厚为28μm，第二层暗镍层为11、2μm，最外层亮镍层厚为7.5μm，累计总厚度为56.7μm。图中虚折线上各点表示其余14个磁性零件作为磁性传感件，与磁性零件〔6-2〕在相同的工艺条件下，分别在相应的工序中取出后，测得的厚度值及输出感应值e2。
对附图的说明图1-镀层动态测量装置示意图，
图2-镀层收缩应力示意图，图3-软磁材料基体电镀后基本磁化曲线变化示意图，图4-初始磁导率μo与涂镀层收缩应力б变化曲线，图5-初始磁导率μo与涂镀层厚度δ变化曲线，图6-磁性传感件重复使用时实际输出电压变化曲线，图7-传感件交替重复使用方法示意图，图8-传感件交替重复使用时输出电压与时间关系曲线，图9-控制电路线路图，图10-多层电镀动态测量示意图，图11-多层电镀过程中磁性镀件传感输出电压随镀层厚度变化曲线，图中〔1〕-电镀直流电源，〔2〕-镀槽，〔3〕-电镀液，〔4〕-镀件，〔5〕-阳极板，〔6〕-磁性传感件，〔7〕-激磁电流输入端，〔8〕-传感电压输出端，〔9〕-交流激磁电源，〔10〕-测量放大器，〔11〕-控制电路，〔12〕-极性转换开关。
权利要求
1.本发明涉及用磁敏感原理动态测量涂镀层厚度，是一种测量在电镀、化学镀过程中镀层厚度及变化速度的方法，其特征在于应用磁性材料初始磁导率随着镀层增厚、表面应力增加而出现有规律的下降，反映到磁性传感件[6]的输出电压随之有规律的下降，同时这一涂镀过程产生的形变是一个弹性可逆过程；利用上述特性，可测量单层、多层、磁性、非磁性镀层厚度及沉积速度。
2.根据权利要求
1所述的测量方法，其特征在于磁性传感件〔6〕在电镀过程的形变为弹性可逆过程，电镀过程的可逆性是在镀层形成后，经过腐蚀或电解，随着镀层减少，表面应力降低，磁性材料的初始磁导率有规律的增加，反映到磁性传感件〔6〕的输出电压有规律的增加，直至接近或完全恢复到无镀层时的原始值。
3.根据权利要求
1或2所述的测量方法而设计的测量装置，其特征在于有磁性传感件〔6〕，交流激磁电源〔9〕，测量放大器〔10〕，控制电路〔11〕等组成。
4.根据权利要求
3所述的测量装置，其特征在于磁性传感件〔6〕是具有一个或一个以上闭合磁回路的磁性件。
5.根据权利要求
3或4所述测量装置的磁性传感件〔6〕，其特征在于是可以重复使用的磁性件。
6.根据权利要求
3所述的测量装置，其特征在于包含有初级激磁绕组及次级感应绕组，并通过磁性传感件〔6〕的磁回路相偶合，初级激磁绕组同交流激磁电源〔9〕连接，次级感应绕组同测量放大器〔10〕连接。
7.根据权利要求
3所述的测量装置具有的用途其特征在于可以用于电解铜箔生产过程的厚度测量及控制。
8.根据权利要求
3所述的测量装置具有的用途其特征在于可以用于涂镀层防腐蚀能力的检测。
9.根据权利要求
3所述的测量装置具有的用途，其特征在于可以用于密封管道内腐蚀性流体浓度及对管内涂鍍层腐蚀速度的检测。
10.根据权利要求
3所述的测量装置具有的用途，其特征在于可同时测量出涂镀层增加或消失时的应力及其变化速度。
专利摘要
本发明涉及用磁敏感原理测量各种涂、镀层厚度，主要由磁性传感件、激磁电源和测量放大器组成，可以在涂镀过程中测量出单层、多层、磁性、非磁性涂镀层厚度。本发明利用磁性材料的表面应力效应，即初始磁导率随着涂镀层增厚、表面收缩应力增加而出现有规律的下降。该过程是一个弹性可逆过程，随着涂镀层厚度减薄、应力减小、初始磁导率将恢复原值。本发明同时可测量出涂镀过程中基体所受的应力及其变化速度，监测涂镀层腐蚀过程。
文档编号C25D21/12GK87103367SQ87103367
公开日1988年11月30日 申请日期1987年5月13日
发明者邱安生 申请人:本溪市无线电九厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan