Phương pháp đo điện lượng
Đo độ dày lớp phủ bằng phương pháp đo điện lượng.
Phương pháp đo điện lượng là một trong những phương pháp đơn giản và lâu đời nhất để xác định độ dày lớp phủ. Nó thuộc nhóm phân tích điện hóa và dựa trên định luật Faraday để xác định độ dày lớp phủ. Nó phù hợp cho nhiều lớp phủ kim loại trên bất kỳ vật liệu nền nào. Đặc biệt đối với các hệ thống nhiều lớp, phương pháp đo điện lượng thường cung cấp giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho phương pháp huỳnh quang tia X.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp đo điện lượng.
Phương pháp đo điện lượng là một kỹ thuật đo độ dày lớp phủ dựa trên nguyên lý ngược lại với quá trình mạ điện. Trong phương pháp này, một lớp kim loại bị hòa tan bằng dòng điện một chiều.
Để đo độ dày, một tế bào đo chứa chất điện phân được đặt lên lớp phủ. Khi dòng điện được áp dụng, các nguyên tử kim loại từ lớp phủ sẽ hòa tan vào dung dịch dưới dạng cation và di chuyển đến cực âm của tế bào đo.
Khi lớp phủ hoàn toàn bị hòa tan và điện cực tiếp xúc với vật liệu cơ bản, điện trở của tế bào đo sẽ tăng lên, dẫn đến một sự nhảy vọt điện áp có thể đo được. Điều này báo hiệu kết thúc quá trình đo.
Từ thời gian hòa tan lớp phủ, độ dày của lớp phủ có thể được tính toán bằng định luật Faraday.
Kiểm soát toàn diện với STEP – Xác định đồng thời độ dày và điện thế điện hóa
Các lớp phủ phức tạp với nhiều lớp niken chồng lên nhau thường được sử dụng trong xây dựng ô tô. Những hệ thống lớp phủ này nhằm mục đích vừa cung cấp độ bóng cao cần thiết cho các yếu tố trang trí, vừa tăng khả năng chống ăn mòn.
Phương pháp đo STEP đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM B764 và DIN EN 16866 như một phương pháp đo để kiểm tra từng lớp của hệ thống phủ niken này.
Khác với phương pháp đo điện lượng truyền thống, quá trình thay đổi điện thế điện cực được ghi lại bằng một điện cực bạc bổ sung. Điện cực này đủ nhạy để phát hiện những khác biệt nhỏ về điện thế giữa các lớp niken riêng lẻ. Tại đây, độ dày lớp phủ và các sự khác biệt về điện thế được xác định thủ công từ quá trình thay đổi điện thế điện cực (đường cong điện thế -độ dày lớp phủ). Thiết bị không tắt sau khi nhảy điện thế để cho phép đo nhiều lớp trong một lần chạy.
Quá trình này được sử dụng ở đâu?
- Lớp phủ kim loại (nhôm, đồng, niken, vàng, bạc) trên các vật liệu nền khác nhau
- Lớp phủ mạ điện
- Hệ thống đa lớp như Cr/Ni/Cu trên nền sắt hoặc nhựa (ABS)
- Nhiều lớp phủ niken (xốp/sáng/bán sáng) bằng phương pháp thử nghiệm từng bước
Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến phép đo?
Giống như mọi phương pháp khác, có những yếu tố trong phương pháp đo điện lượng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo.
Thành phần dung dịch điện giải
Một mặt, thành phần của dung dịch điện giải phải phù hợp với vật liệu nền và lớp phủ cần hòa tan. Mặt khác, dung dịch điện giải có thể bị tiêu hao trong trường hợp lớp phủ rất dày hoặc trong quá trình đo lặp lại.
Điểm đo
Để giảm thiểu sai số, tránh làm bẩn tại điểm đo. Tốt nhất là nên khắc nhẹ lên vị trí trước khi đo để loại bỏ bất kỳ lớp oxit nào. Nếu điểm đo quá gần mép mẫu, hiệu ứng mép có thể làm sai lệch kết quả. Sau khi đo, cũng nên luôn kiểm tra xem lớp đã bong ra sạch sẽ chưa.
Điểm đo cũng nên được kiểm tra xem có rò rỉ không. Nếu điểm đo không phẳng hoặc cảm biến đo được sử dụng gần một số chỗ uốn cong hoặc đường cong, dung dịch điện giải có thể rò rỉ ra ngoài (ngay cả một vài giọt), dẫn đến diện tích đo lớn hơn và kết quả không chính xác.
Những thay đổi tại điểm đo do mòn của vòng đệm, thay đổi áp suất tiếp xúc và các ảnh hưởng khác lên điểm đo có thể gây ra sai số trong phép đo.
Tiêu chuẩn nào được áp dụng ở đây?
Phương pháp đo điện lượng theo tiêu chuẩn DIN EN ISO 2177
