วิธีคูลอมเมตริก
การวัดความหนาของชั้นเคลือบโดยใช้คูลอมเมตริก.
วิธีคูลอมเมตริกเป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายและใช้ต่อเนื่องมายาวนาวที่สุดในการกำหนดความหนาของชั้นเคลือบ และเป็นหนึ่งในวิธีวิเคราะห์เคมีไฟฟ้า. Coulometry ใช้กฎของฟาราเดย์เพื่อกำหนดความหนาของชั้นเคลือบ. เหมาะสำหรับการเคลือบโลหะหลายประเภทบนวัสดุฐานใด. โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับงานชุบหลายชั้น วิธีคูลอมเมตริกมักเสนอทางเลือกที่คุ้มค่าแทนการทดสอบด้วยเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนต์
นี่คือวิธีการทำงานของวิธีคูลอมเมตริก.
Coulometry เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับกระบวนการชุบสังกะสี. ในการวัดความหนาของชั้นเคลือบแบบคูลอมเมตริก ชั้นโลหะจะถูกละลายด้วยกระแสไฟฟ้าคงที่.
การวัดจะดำเนินการโดยใช้เซลล์การวัดที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์. อ่างขนาดเล็กนี้วางอยู่บนผิวเคลือบโดยมีช่องเปิดที่มีพื้นที่กำหนด. เนื่องจากการกระทำของอิเล็กโทรไลต์และกระแสตรง อะตอมของโลหะจากสารเคลือบจะเข้าสู่สารละลายในรูปของแคตไอออนและย้ายไปยังแคโทดของเซลล์ตรวจวัด.
เมื่อการเคลือบทั้งหมดถูกแยกออกและอิเล็กโทรไลต์ไปถึงวัสดุที่อยู่ด้านล่าง (วัสดุฐานหรือชั้นอื่น) จะมีความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และทำให้แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้กระโดด ซึ่งนำไปสู่การสิ้นสุดการวัดโดยอัตโนมัติ.
นับตั้งแต่เวลาที่กระบวนการละลายได้ดำเนินไป ความหนาของสารเคลือบสามารถคำนวณได้ตามกฎของฟาราเดย์.
ควบคุมเต็มรูปแบบด้วย STEP – การวัดความหนาและศักย์ไฟฟ้าเคมีพร้อมกัน
การเคลือบที่ซับซ้อนซึ่งมีชั้นนิกเกิลหลายชั้นซ้อนกันมักใช้ในการก่อสร้างยานยนต์. ในทางหนึ่งระบบการเคลือบเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้มีความมันวาวสูงที่จำเป็นสำหรับองค์ประกอบตกแต่ง และในทางกลับกัน เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน.
วิธีทดสอบ STEP ได้รับการกำหนดมาตรฐานมายาวนานตามมาตรฐาน ASTM B764 และ DIN EN 16866 ซึ่งเป็นวิธีการวัดสำหรับการตรวจสอบแต่ละชั้นของระบบเคลือบนิกเกิลดังกล่าว.
ตรงกันข้ามกับวิธีคูลอมเมตริกแบบทั่วไป เส้นศักย์ของอิเล็กโทรดจะถูกบันทึกด้วยอิเล็กโทรดสีเงินเพิ่มเติม. อิเล็กโทรดนี้มีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเล็กน้อยระหว่างชั้นนิกเกิลแต่ละชั้น. ในที่นี้ ความหนาของชั้นและความต่างศักย์จะถูกกำหนดด้วยตนเองจากเส้นทางศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรด (เส้นโค้งความหนาของชั้นแรงดันไฟฟ้า). เครื่องมือจะไม่ปิดหลังจากการกระโดดที่อาจเกิดขึ้นเพื่อให้สามารถวัดหลายชั้นได้ในการวิ่งครั้งเดียว.
กระบวนการนี้ใช้ที่ไหน?
- การเคลือบโลหะ (อะลูมิเนียม ทองแดง นิกเกิล ทอง เงิน) บนวัสดุฐานต่างๆ
- การเคลือบด้วยไฟฟ้า
- ระบบการเคลือบหลายชั้น เช่น Cr/Ni/Cu บนพื้นผิวเหล็กหรือพลาสติก (ABS)
- การเคลือบนิกเกิลหลายชนิด (มีรูพรุน/สว่าง/กึ่งสว่าง) โดยการทดสอบขั้นตอน
ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อการวัด?
เช่นเดียวกับวิธีการอื่นๆ มีปัจจัยในคูลอมเมตริกที่อาจส่งผลต่อการวัด.
องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์
ในด้านหนึ่ง องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ต้องตรงกับวัสดุฐานและสารเคลือบที่จะละลาย. ประการที่สอง สามารถใช้อิเล็กโทรไลต์ได้ในกรณีที่มีการเคลือบหนามากหรือในระหว่างการตรวจวัดซ้ำ.
จุดวัด
เพื่อรักษาปริมาณข้อผิดพลาดให้เหลือน้อยที่สุด ควรหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนที่จุดตรวจวัด. เป็นความคิดที่ดีที่จะกัดกร่อนไซต์เบาๆ ก่อนที่จะวัดเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์ใด. หากจุดตรวจวัดอยู่ใกล้กับขอบของตัวอย่างมากเกินไป ผลกระทบของขอบอาจทำให้ผลลัพธ์ผิดพลาดได้. หลังจากการวัดแล้ว ควรตรวจสอบเสมอว่าชั้นหลุดออกมาอย่างหมดจดหรือไม่.
ควรตรวจสอบจุดตรวจวัดว่ามีรอยรั่วหรือไม่. หากจุดตรวจวัดไม่เรียบหรือใช้เซลล์ตรวจวัดใกล้กับส่วนโค้งหรือส่วนโค้ง อิเล็กโทรไลต์อาจรั่วไหลออกมา (แม้จะหยดบ้าง) ส่งผลให้พื้นที่ความละเอียดมีขนาดใหญ่ขึ้นและทำให้ผลลัพธ์ไม่ถูกต้อง.
การเปลี่ยนแปลงจุดตรวจวัดเนื่องจากการสึกหรอของซีลแหวน การเปลี่ยนแปลงแรงกดสัมผัส และอิทธิพลอื่นๆ ต่อจุดตรวจวัดอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดได้.
ใช้มาตรฐานใด?
วิธีคูลอมเมตริกตามมาตรฐาน DIN EN ISO 2177
