СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ ПРИ ЕГО ДЕФОРМАЦИИ
COATING INTEGRITY DETERMINATION METHOD AT ITS DEFORMATION

Изобретение относится к области физико-химического анализа и может быть использовано для определения сплошности диэлектрических (например, полимерных) покрытий на металлическом прокате (например, стальном) в процессе выполнения деформации образцов с диэлектрическими покрытиями, что позволяет с высокой точностью определять прочность диэлектрических покрытий при использовании в качестве деформации, например, метода выдавливания в образцах с диэлектрическим покрытием лунки по Эриксену [1].
В данном описании следующий термин понимается в соответствии с источником информации [2, п. 3.1 и приложение Е]:
«полимерное покрытие» - это полимерное (лакокрасочное, пластизолевое) покрытие: Пленка на основе высокомолекулярных соединений на поверхности проката, сформированная при горячей сушке нанесенных валковым методом жидких лакокрасочных материалов (грунтовок, отделочных и защитных эмалей, пластизолей) и обладающая комплексом защитных, декоративных, физико-механических и других специальных свойств;
«прочность покрытия при растяжении» - Метод определения прочности покрытия при растяжении основан на растяжении образца сферическим пуансоном до образования на выдавленном участке трещин и (или) отслоения.
Следует отметить, что в источнике информации [2] речь идет только о полимерных покрытиях. Поэтому понятие «прочность» покрытия применимо только к диэлектрическим (например, полимерным) покрытиям. В связи с этим, в данном описании это понятие будет применяться только к диэлектрическим покрытиям.
Следующие термины понимаются в соответствии с источником информации [3, стр. 20]:
«электролит» - раствор, проводящий ток;
«ячейка (электролитическая)» - сосуд с раствором (проводящим ток) и электродами, а также другими приспособлениями, необходимыми в каждом отдельном случае;
«электроды» - материалы, контактирующие с электролитом и являющиеся проводниками тока; анод-электрод, к которому поступают электроны со стороны раствора, катод-электрод, с которого электроны переходят в раствор.
Термин «электролитическая ячейка» в дополнение к определению, приведенному выше из источника информации [3, стр. 20], понимается в соответствии с источником информации [4, стр. 243]:
«электролитическая ячейка» - Электролитическая ячейка … содержит два электрода, погруженные в … раствор.
В данном описании одним электродом для электролитической ячейки является деформируемый или недеформируемый исследуемый металлический образец с испытуемым диэлектрическим покрытием, а другим является электрод, вмонтированный в дно или боковую стенку электролитической ячейки.
Кроме того, в данном описании в дополнение к вышеприведенным определениям под «электролитической ячейкой» понимается сосуд с электропроводным раствором и вмонтированным в дно или стенку электродом, выполненным, из материала, не пассивируемого применяемой электропроводной жидкостью, например из графита, при этом сосуд имеет боковой трубчатый отвод с расширенным (воронкообразным) концом-воронкой, выступающим над верхним краем электролитической ячейки, который выполнен упругим (например, из резины).
Известны способы (методы) контроля пористости покрытий, основанные на взаимодействии основного металла или металла подслоя с реагентом в местах пор с образованием окрашенных соединений. Методы применяют для контроля пористости медных, никелевых, хромовых, оловянных, серебряных покрытий и покрытий сплавами олова на деталях из стали. При проведении контроля применяют раствор: калий железосинеродистый - 3 г/дм3; натрий хлористый - 10 г/дм3. Среднее число пор (Ncp) вычисляют по формуле
,
где Nобщ - общее число пор на контролируемой поверхности;
S - площадь контролируемой поверхности, см3.
В эти способы входят следующие методы:
метод (способ) погружения, в соответствии с которым при проведении контроля деталь с покрытием погружают в раствор и выдерживают в течение 5 мин при температуре 18-30°С. На контролируемой поверхности подсчитывают число синих точек, соответствующее числу пор;
метод (способ) наложения фильтровальной бумаги, согласно которому при проведении контроля на подготовленную деталь накладывают фильтровальную бумагу, смоченную раствором, таким образом, чтобы между поверхностью детали и бумагой не было пузырьков воздуха. После выдержки в течение 5 мин бумагу с отпечатками пор в виде точек или пятен снимают, промывают струей дистиллированной воды и высушивают на чистом стекле. Для подсчета пор на фильтровальную бумагу с отпечатками пор накладывают стекло, разделенное на квадратные сантиметры. Число пор подсчитывают на каждом квадрате отдельно. Измеряют площадь бумаги, соприкасающейся с деталью, и вычисляют среднее число пор по вышеуказанной формуле;
метод (способ) паст, согласно которому при проведении контроля на поверхность покрытия наносят пасту, приготовленную добавлением к раствору каолина до консистенции кашицы. Пасту наносят равномерно волосяной кистью, погружением или другими способами из расчета 50-120 г/м2, выдерживают в течение 5 мин и подсчитывают поры (синие точки). [5, п. 4].
К недостатку этих способов (методов) относится то, что их невозможно использовать для определения сплошности покрытия в процессе выполнения непрерывной деформации исследуемого образца с испытуемым покрытием, например, при непрерывном выдавливании лунки по Эриксену в исследуемом образце с испытуемым покрытием.
Известен способ определения качества сплошности покрытия изделия, заключающийся в том, что изделие с покрытием помещают в камеру с контрольной средой, создают условия для диффундирования контрольной среды в изделие с последующим измерением количества диффундированной в изделие контрольной среды, устанавливают диагноз (то есть, определяют коэффициент s сплошности покрытия), отличающийся тем, что расчетным путем определяют количество диффундированной контрольной среды в изделие без покрытия с параметрами воздействия, соответствующими предварительно заданным параметрам воздействия на изделие с покрытием, а о диагнозе (то есть, о коэффициенте s сплошности покрытия) судят по следующему соотношению: , где Q - количество контрольной среды, диффундированное в изделие с покрытием, определенное экспериментальным путем; Qpacч - количество контрольной среды, диффундированное в изделие без покрытия, определенное расчетным путем. Подбор параметров воздействия, а именно: времени t, температуры Т и давления P осуществляется с помощью фазовой диаграммы состояния изделия с покрытием - контрольная среда (в данном случае - водород) с целью недопущения химического взаимодействия. Затем определяют количество контрольной среды экспериментальным путем. Для этого испытуемое металлическое изделие (далее по тексту изделие), имеющее покрытие по всей поверхности, помещают в камеру с атмосферой водорода под давлением P и нагревают до температуры Т. В процессе выдержки атомы водорода задерживаются покрытием и через его дефекты (трещины, поры и т.п.) достигают изделия и растворяются в нем. Потом изделие помещают в вакуумную камеру, соединенную с масс-спектрометром, и нагревают до температуры Т1, превышающей температуру Т. При нагреве изделия атомы водорода начинают выделяться. Масс-спектрометром измеряют общее количество водорода, выделившегося из изделия, получая экспериментальное количество контрольной среды, диффундированной в изделие с покрытием. С помощью полученных данных рассчитывают коэффициент сплошности покрытия по вышеуказанной формуле. Таким образом, если коэффициент сплошности s=0, то покрытие на изделии не пропускает водород, а значит сплошное, но если 0<s≤1, то покрытие имеет дефекты. Промежуточные значения определяют степень дефектности, которая в общем случае зависит от свойств покрытия (пористое, с трещинами и т.д.). Были испытаны две цилиндрические детали из никеля, покрытые пленкой алюминия толщиной 20 мкм. Детали выдерживали в атмосфере водорода под давлением Р=200 мм рт.ст. и нагревали до температуры Т=300°С в течение времени t=1 час. Таким образом, предлагаемый способ позволяет достаточно легко и просто оценить качество нанесенного на металл покрытия и определить коэффициент сплошности покрытия [6].
К недостаткам этого способа следует отнести следующее. Его невозможно использовать для определения сплошности покрытия в процессе выполнения непрерывной деформации образца с испытуемым покрытием, например, при выдавливании лунки по Эриксену в образце. Кроме того, для реализации способа необходимо наличие дорогостоящего вакуумного, термического и взрывоопасного водородного оборудования, требующих для своего размещения достаточно большой площади, а для обслуживания - высококвалифицированных специалистов. Помимо этого, исследования сплошности покрытий требуют больших трудозатрат из-за длительности их проведения, так как только проведение выдержки в атмосфере водорода при температуре 300°С и давлении 200 мм. рт.ст. составляет 1 час. Недостатком также является то, что данный способ неприменим для полимерных покрытий, так как деталь необходимо нагревать до высоких температур (например, до 300°С) для насыщения поверхности детали водородом через сквозные дефекты в покрытии и затем нагреть до еще большей температуры в вакуумной камере для выхода водороды из детали, чтобы определить сплошность покрытия. Еще одним недостатком является трудность определения влияния на конечный результат систематической ошибки, свойственной способу, которая заключается в насыщении материала покрытия водородом в процессе выдержки детали с покрытием в атмосфере водорода при высокой температуре, который затем выделяется в вакуумной камере при нагреве до еще более высокой температуры вместе с водородом из самой детали через дефекты в покрытии, что сильно искажает получаемые результаты исследования покрытий, причем при отсутствии дефектов в покрытии выделившийся из покрытия водород создает видимость наличия дефектов в покрытии.
Известен способ, реализованный в устройстве «Детектор микроотверстий Elcometer 270/4», определения сплошности диэлектрических (полимерных) покрытий толщиной до 500 мкм, нанесенных на проводящее основание, содержащий смачивание губки, прикрепленной к электроду, электропроводной жидкостью, наложение смоченной губки на испытуемое покрытие и затем подключение низкого напряжения от встроенного или внешнего источника напряжения между электродом и металлической деталью (или образцом) с исследуемым диэлектрическим покрытием через прибор контроля тока. При наличии в покрытии дефектов электрическая цепь замыкается через электрод, электропроводную жидкость смоченной губки и металлическую деталь, при этом прибор контроля тока показывает наличие электрического тока, который не возникает в случае отсутствия дефектов (сквозных пор или трещин) в диэлектрическом покрытии [7].
К недостаткам данного способа относятся, во-первых, невозможность его использования для определения сплошности покрытия в процессе выполнения непрерывной деформации образца, например, при выдавливании лунки в образце по Эриксену; во-вторых, наличие внешнего или встроенного источника питания, который необходимо менять в зависимости от толщины покрытия; в-третьих, частое (в условиях производства проката с полимерным покрытием) применение губчатого материала, приводит к его загрязнению и износу, что требует дополнительных трудозатрат на профилактические работы; в-четвертых, после каждого перерыва в работе губчатый материал необходимо промывать и смачивать жидкостью заново, что увеличивает трудоемкость использования данного способа.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ определения сплошности покрытия на листовом металлическом прокате, включающий операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, операцию создания контакта испытуемого диэлектрического покрытия с электропроводной жидкостью, которой предварительно заполняют электролитическую ячейку, и операцию измерения электрического тока, который образуется не от внешнего источника питания, а в результате появления на дефектных участках покрытия активного электрода - металлической полосы. Причем дефектные участки (сквозные поры, трещины) должны быть образованы в диэлектрическом покрытии заранее, то есть до начала применения способа [8].
Данный способ содержит операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, операцию заполнения электролитической ячейки электропроводной жидкостью, операцию приведения в соприкосновение с электропроводной жидкостью испытуемого покрытия исследуемого образца и операцию измерения наличия электрического тока измерительным прибором. Особенностью данного способа является то, что электрический ток появляется без применения внешнего источника напряжения только в случае наличия сквозных дефектов (пор, трещин) в диэлектрическом покрытии за счет разности электродных потенциалов, возникающей в электропроводном (например, соляном) растворе между металлическими участками в сквозных дефектах (порах, трещинах) испытуемого покрытия, нанесенного на исследуемый образец металлического проката, и электродом (например, графитовым), вмонтированным в электролитическую ячейку.
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет определять прочность диэлектрического (например, полимерного) покрытия в процессе выполнения непрерывной деформации исследуемого металлического (например, стального) образца с диэлектрическим покрытием и позволяет выявлять только те сквозные дефекты (поры, трещины) в диэлектрическом покрытии, которые уже имеются, так как для появления электрического тока необходимо, чтобы сквозные дефекты (поры, трещины) уже были изначально в испытуемом диэлектрическом покрытии. То есть, сквозные дефекты (поры, трещины) в диэлектрическом покрытии должны быть в наличии либо сразу после нанесения диэлектрического (например, полимерного) покрытия на металлическую (например, стальную) основу, что будет говорить об отсутствии сплошности в испытуемом диэлектрическом (например, полимерном) покрытии исходного (без деформации) металлического образца, либо эти сквозные дефекты (поры, трещины) должны возникнуть в изначально сплошном диэлектрическом (например, полимерном) покрытии после выполнения деформации металлического (например, стального) образца с испытуемым диэлектрическим (например, полимерным) покрытием. В последнем случае определение прочности испытуемого диэлектрического (например, полимерного) покрытия становится очень трудоемким (по времени) процессом, так как требует многократно повторять цикл, состоящий из последовательно выполняемых на разных устройствах двух операций: операции деформации образца с испытуемым диэлектрическим (например, полимерным) покрытием и операции проверки сплошности испытуемого диэлектрического (например, полимерного) покрытия. При этом для увеличения точности определения сплошности испытуемого диэлектрического покрытия в каждом вышеуказанном цикле величина деформации образца с испытуемым диэлектрическим покрытием должна быть как можно меньше, а это приводит к увеличению трудоемкости всего процесса определения сплошности испытуемого диэлектрического покрытия, так как чем меньше величина деформации каждого цикла, тем больше необходимо выполнить этих циклов до возникновения сквозных дефектов (пор, трещин) в испытуемом диэлектрическом покрытии, то есть нарушения его сплошности. Для исключения многократно повторяемых вышеуказанных циклов и уменьшению их до одного при определении прочности диэлектрического (например, полимерного) покрытия необходимо две последовательно выполняемые на разных устройствах операции (операции деформации образца с диэлектрическим покрытием и операции контроля сплошности диэлектрического покрытия) заменить одной новой операцией с совмещенными во времени (одновременно выполняемыми) двумя функциями, одной из которых является функция выполнения непрерывной деформации металлического (например, стального) образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, а другой функцией является функция непрерывного контроля (вместо многократно выполняемых одноразовых проверок) сплошности нанесенного на него диэлектрического покрытия, причем эту одну новую операцию необходимо выполнять в одном устройстве. Это позволило бы при выполнении непрерывного процесса деформации исследуемого металлического образца с испытуемым диэлектрическим покрытием обеспечить непрерывную фиксацию (запись) графиков как величины непрерывно возрастающей производимой деформации исследуемого образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, так и величины тока в электролитической ячейке, который будет равен нулю при сплошном диэлетрическом покрытии и скачкообразно возникнет в момент образования в диэлектрическом покрытии сквозных дефектов (пор, трещин), при этом зафиксированная (в момент скачка тока) величина произведенной деформации металлического образца, например глубина выдавленной в нем лунки по Эриксену, будет характеризовать прочность нанесенного на него диэлектрического покрытия. Однако, способ-прототип не позволяет проводить определение сплошности диэлектрических покрытий в процессе их непрерывной деформации вместе с металлической основой методом, например, выдавливания лунки по Эриксену. По этой причине способом-прототипом невозможно быстро и с малой трудоемкостью (с небольшими затратами времени) с высокой степенью точности определить прочность диэлектрических покрытий на металлической (например, стальной) основе.
Кроме того, к недостатку способа-прототипа относится также то, что в качестве источника возникновения тока в электролитической ячейке используется разность потенциалов, возникающая между электродом и металлическими участками в сквозных дефектах (порах, трещинах) диэлектрического покрытия исследуемого образца. Эта разность потенциалов сильно зависит от состава применяемой электропроводной жидкости (электролита) для электролитической ячейки, не превышает, как правило, нескольких десятых вольта и уменьшается при загрязнении электролита, которого избежать невозможно, что требует применения не только очень чувствительного измерительного прибора для измерения очень маленьких токов порядка миллиамперметров и микроамперметров, но и по мере эксплуатации требует постоянного повышения чувствительности измерительного прибора, следствием чего становится повышенные затруднения его использования.
Задачей предлагаемого технического решения является создание нового патентоспособного способа, позволяющего избежать недостатки способа-прототипа и достичь технические результаты, заключающиеся в обеспечении возможности контроля сплошности покрытий путем определения прочности беспористых диэлектрических (например, полимерных) покрытий на листовом металлическом (например, стальном) прокате в процессе (то есть во время) выполнения непрерывной деформации, например при выдавливании лунки по Эриксену, исследуемого образца с диэлектрическим покрытием с применением внешнего источника напряжения для обеспечения гарантированного возникновения и поддержания достаточно большого электрического тока, не требующего для своего измерения высокочувствительного измерительного прибора, в электропроводной жидкости (электролите) между металлическими (например, стальными) участками основы, открывшимися в момент образования в испытуемом покрытии сквозных дефектов (трещин, пор) при выполнении непрерывной деформации исследуемого образца, и электродом (например, графитовым), вмонтированным в дно электролитической ячейки, путем обеспечения выполнения одной новой операции с одновременно выполняемыми функцией выполнения непрерывной деформации металлического (например, стального) образца с испытуемым диэлектрическим покрытием и функцией непрерывного контроля сплошности нанесенного на него диэлектрического (например, полимерного) покрытия, а также в снижении трудоемкости определения прочности беспористых диэлектрических (например, полимерных) покрытий на листовом металлическом (например, стальном) прокате.
Помимо этого, задачей изобретения является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.
Поставленные задачи изобретения решаются, а технические результаты достигаются тем, что способ определения сплошности покрытия при его деформации, включающий операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым диэлектрическим покрытием и операцию создания контакта испытуемого диэлектрического покрытия с электропроводной жидкостью, которой предварительно заполняют электролитическую ячейку, (в отличие от прототипа) дополнен операцией подключения источника тока к электрической цепи, образованной измерительным прибором, электролитической ячейкой и образцом с испытуемым диэлектрическим покрытием, и операцией, при осуществлении которой одновременно выполняют непрерывную деформацию металлического образца с испытуемым покрытием и непрерывный контроль сплошности нанесенного на него испытуемого покрытия.
В качестве примера использования заявленного способа в новой операции с двумя одновременно выполняемыми функциями (функцией выполнения непрерывной деформации образца и функцией выполнения непрерывного контроля величины тока) непрерывную деформацию металлических образцов с испытуемым покрытием выполняют, например, методом выдавливания лунки по Эриксену.
Новые признаки (отличительные) заявленного способа в совокупности с известными (ограничительными) признаками образуют неразрывную совокупность, которая позволяет решить задачи изобретения и достичь технические результаты.
Действительно, включенные в заявленный способ новые признаки, содержащие операцию подключения источника тока к электрической цепи, образованной измерительным прибором, электролитической ячейкой и образцом с испытуемым диэлектрическим покрытием, и операцией, при осуществлении которой одновременно выполняют непрерывную деформацию металлического образца с испытуемым покрытием и непрерывный контроль сплошности нанесенного на него испытуемого покрытия, в совокупности с известными признаками, содержащими операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым диэлектрическим покрытием и операцию создания контакта испытуемого диэлектрического покрытия с электропроводной жидкостью, которой предварительно заполняют электролитическую ячейку, обеспечивают возможность при помощи измерительного прибора (например, любого известного многоканального светолучевого осциллографа) одновременной фиксации (записи) совмещенных графиков как величины непрерывно производимой возрастающей деформации металлического образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, так и величины тока в электролитической ячейке, который возникает скачкообразно в момент нарушения сплошности испытуемого диэлектрического покрытия на исследуемом образце в процессе его непрерывной деформации, то есть в момент образования сквозных дефектов (пор, трещин) в испытуемом диэлектрическом покрытии до металлической (например, стальной) основы исследуемого образца с испытуемым диэлектрическим покрытием. При этом электрический ток в цепи, образованной последовательным соединением измерительного прибора, электролитической ячейки и исследуемого образца с испытуемым покрытием гарантированно возникает в диапазоне (по величине), требуемом для измерительного прибора невысокой чувствительности под действием источника тока, который может быть последовательно включен в указанную электрическую цепь, например, между исследуемым образцом и измерительным прибором или между электродом и измерительным прибором, причем источник тока может быть взят с таким напряжением (достаточно небольшим), при котором величина скачка тока будет в требуемом диапазоне для измерительного прибора невысокой чувствительности.
В процессе выполнения деформации на измерительном приборе (например, светолучевом многоканальном осциллографе) одновременно непрерывно измеряется в одном из каналов величина тока, возникающая под действием источника тока в электролитической ячейке, а в другом канале записывается величина деформации (глубина лунки) создаваемой в исследуемом образце, при этом обе эти изменяющиеся величины одновременно записываются измерительным прибором (например, на осциллограмме), причем для обоих каналов может быть использован только один упомянутый источник тока, то есть для другого канала, в котором записывается изменяющаяся величина деформации (глубина лунки) исследуемого образца с испытуемым диэлектрическим покрытием не требуется отдельного источника питания (источника тока). В случае испытания металлического (например, стального) образца с беспористым (сплошным) диэлектрическим (например, полимерным) покрытием, при контакте испытуемого диэлектрического покрытия с электропроводной жидкостью электролитической ячейки ток будет отсутствовать и возникнет в виде скачка тока только в момент (который будет зафиксирован измерительным прибором) появления в диэлектрическом (например, полимерном) покрытии хотя бы одного сквозного дефекта (поры, трещины) в процессе выполнения непрерывной деформации исследуемого образца, при этом скачком тока в электролитической ячейке будет зафиксирована величина деформации (глубина лунки), при которой произошло нарушение сплошности диэлектрического (например, полимерного) покрытия, при этом зафиксированная величина деформации образца (например, глубина лунки) является показателем прочности диэлектрического (например, полимерного) покрытия.
Необходимо отметить, что при наличии сквозных дефектов (пор, трещин) в диэлектрическом (например, полимерном) покрытии на это укажет заявленное техническое решение (способ) скачкообразным возникновением тока в измерительном приборе сразу после возникновения контакта между электропроводящей жидкостью электролитической ячейки и диэлектрическим покрытием до начала выполнения непрерывной деформации исследуемого образца.
Следует подчеркнуть, что при использовании заявленного способа возникновение скачка тока в измерительном приборе, так же как и появление тока в способе-прототипе, в котором деформация образца не производится, позволяет установить при выполнении непрерывной деформации исследуемого образца только сам факт нарушения сплошности испытуемого покрытия при определенной величине деформации (глубине выдавленной лунки по Эриксену), то есть факт появления в испытуемом покрытии сквозных дефектов (пор, трещин) при выполнении непрерывной деформации образца (при использовании заявленного способа) или факт наличия в испытуемом покрытии сквозных дефектов (при использовании способа-прототипа), но не позволяет определить количественные характеристики этих дефектов (количество пор, трещин и суммарную их площадь), что при таком исследовании образца с защитным покрытием не требуется. Поэтому при использовании заявленного способа не играет роли величина возникающего скачка тока при выполнении непрерывной деформации металлического образца с испытуемым диэлектрическим покрытием, важно только то, что скачок тока в измерительном приборе возникает. Однако можно отметить, что при необходимости оценки (определения) площади сквозных дефектов (суммарной площади пор, трещин) заявленным способом это можно выполнить после дополнительного специального изучения величины появившегося тока от суммарной площади сквозных дефектов при конкретно выбранном источнике тока.
Заявленное устройство позволяет также избежать, помимо прочих, еще такой недостаток способа-прототипа, как зависимость чувствительности измерительного прибора от применяемого состава проводящей жидкости (электролита) и его загрязнения при эксплуатации. Это достигается применением независимого (внешнего) источника тока (источника питания) с заранее подобранным напряжением (достаточно 1,5-9 В) для обеспечения величины скачка тока и его поддержания в требуемом диапазоне измерительного прибора, не имеющего высокие требования к чувствительности, при использовании при этом для электролитической ячейки (как и в прототипе) широко применяемой на практике проводящей жидкости (электролита) в виде, например, соляного раствора NaCl концентрацией 10 г/л.
Следовательно, новые признаки (отличительные) в совокупности с известными (ограничительными) признаками позволяют заявленному техническому решению (способу) избежать недостатки способа-прототипа и достичь вышеуказанные технические результаты, так как при использовании заявленного технического решения (способа) обеспечена возможность контроля сплошности диэлектрических покрытий путем достаточно быстрого с высокой точностью определения прочности диэлектрических (например, полимерных) покрытий на металлических (например, стальных) образцах в процессе выполнения их непрерывной деформации.
Способ определения сплошности покрытия при его деформации, являясь новым, расширяет арсенал технических средств аналогичного назначения, что дополнительно является одной из задач изобретения.
Таким образом, все указанные задачи изобретения решены, а технические результаты могут быть достигнуты совокупностью известных (ограничительных) и новых (отличительных) признаков, указанных в независимом пункте формулы изобретения, при практической реализации заявленного способа.
Предпочтительная форма выполнения некоторых признаков заявленного технического решения (способа определения сплошности покрытия при его деформации) указана в зависимом пункте формулы изобретения.
Заявленный способ может быть реализован при помощи устройства, содержащего узел деформации образца с испытуемым покрытием, например, методом выдавливания (автоматического или ручного) в образце лунки по Эриксену и присоединенную к нему снизу с возможностью вертикального перемещения подпружиненную снизу электролитическую ячейку с системой заполнения ее электролитом до верхнего края, выполненного из упругого материала (например, из резины) с возможностью контактирования (соприкосновения) с испытуемым покрытием металлического образца, предварительно закрепленного в узле деформации, при этом устройство снабжено измерительным прибором (например, светолучевым многоканальным осциллографом) и источником тока, в качестве которого использованы 2 пальчиковые батарейки типоразмера АА по 1,5 вольт, соединенные последовательно, обеспечивающими при непрерывной деформации металлического образца с испытуемым покрытием в узле деформации одновременно с этим выполнение непрерывной фиксации (записи) графика величины тока в электролитической ячейке и графика величины деформации металлического образца с испытуемым покрытием в узле деформации.
При реализации заявленного способа металлический образец с испытуемым покрытием жестко фиксируют в вышеприведенном узле для выдавливания (автоматического или ручного) лунки по Эриксену испытуемым покрытием вниз и по направлению к нему перемещают вверх подпружиненную снизу электролитическую ячейку, предварительно заполненную электролитом, до соприкосновения ее верхнего края с испытуемым покрытием, затем электролитическую ячейку и узел деформации подключают к измерительному прибору и источнику тока с обеспечением возможности непрерывной фиксации (записи) одновременно графика величины тока в электролитической ячейке и графика величины деформации металлического образца с испытуемым покрытием в узле деформации, после чего выполняют автоматическую или ручную непрерывную деформацию образца с испытуемым покрытием в узле деформации до появления скачка тока в электролитической ячейке. В качестве измерительного прибора может быть использован любой из известных самозаписывающих многоканальных амперметров или миллиамперметров, например светолучевой осциллограф типа H117/1 с подходящими по току гальванометрами [9, стр. 169-170].
Для записи, например, на осциллограмму двух вышеуказанных графиков используют в вышеуказанном, для примера, измерительном приборе два раздельных канала с двумя раздельными гальванометрами.
В качестве примера использования заявленного способа приводим результаты определения прочности полимерного покрытия растяжением по Эриксену в соответствии с ГОСТ Р 52146-2003 [2, п. 3.1 и приложение Е] горячеоцинкованного стального листа толщиной 0,65 мм, с лакокрасочным покрытием из полиэфирной эмали RAL 5005 с общей толщиной грунта и эмали 30 мкм. В качестве электропроводной жидкости (электролита) в электролитической ячейке применен водный соляный раствор NaCl концентрацией 10 г/л. Испытания образцов в количестве 5 штук показали нарушение сплошности вышеуказанного лакокрасочного покрытия (образование сквозных пор, трещин до металла) при глубине лунки 7,8-8,1 мм, в то время как разрыв основного металла происходил при глубине лунки 9,9-10,2 мм. В процессе непрерывного выдавливания лунки в образцах вплоть до образования сквозных дефектов в покрытии электрический ток отсутствовал и скачкообразно появлялся в момент образования сквозных дефектов (пор, трещин) в покрытии, причем в момент скачка он достигал величины 782-827 мА, затем в течение минуты, пока продолжался процесс выдавливания лунки в исследуемом образце до разрыва основы, плавно уменьшался до 635-650 мА.
Таким образом, заявленный способ позволяет достаточно быстро и с высокой точностью определять прочность диэлектрических (например, полимерных) покрытий на металлических (например, стальных) образцах в процессе их непрерывной деформации.
Способ определения сплошности покрытия при его деформации может быть широко использован для оперативного (быстрого) и высокоточного исследования сплошности покрытий с определением прочности диэлектрических покрытий на промышленных предприятиях, выпускающих листовой металлический (например, стальной) прокат с различными защитными диэлектрическими покрытиями, в отраслях, потребляющих эту продукцию, например в машиностроении и строительстве, для входного контроля качества покрытий приобретенного проката с защитными диэлектрическими покрытиями и в научно-исследовательских организациях, занимающихся разработкой новых технологических процессов нанесения защитных покрытий на листовой прокат. При этом следует подчеркнуть, что определение сплошности диэлектрических (например, полимерных) на металлической (например, стальной) основе с определением прочности диэлектрических покрытий можно выполнять как в процессе выполнения непрерывной деформации, так и без выполнения деформации образцов с испытуемыми покрытиями, причем в последнем случае устройство позволяет выявлять сквозные дефекты (поры, трещины), которые образовались в процессе нанесения диэлектрических покрытий на листовой прокат.
Источники информации
1. ГОСТ 10510-80. Металлы. Методы испытания на выдавливание листов и лент по Эриксену (с изменениями от 1995 года действует по настоящее время).
2. ГОСТ Р 52146-2003. Прокат тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий. Технические условия; п. 3.1 и приложение Е.
3. Органическая электрохимия: В двух книгах: Кн. 1 / Под ред. М. Бейзера и X. Лунда - Пер с англ. / Под ред. В.А. Петросяна и Л.Г. Феоктистова. - М.: Химия, 1988, 469 с.; стр. 20.
4. А.К. Бобко и др. Физико-химические методы анализа. 1968, 335 с., таблиц 16, иллюстраций 155; стр. 243.
5. ГОСТ 9.302-88. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля; п. 4 Методы контроля пористости покрытий.
6. Патент РФ 2480733, G01N 15/08, опубл. 27.04.2013 г., Бюл. №12.
7. http://www.elcometer.ru/ перейти на сайт дистрибьютора в России, открыть или скачать каталог 68 с., 6,7 Мб; на стр. 40 имеется техническое описание Детектора микроотверстий Elcometer 270/4.
8. Патент РФ №2532592, G01N 15/08, опубликовано 10.11.2014 г, Бюл. №31.
9. Электрические измерения: Учебник для вузов / Байда Л.И., Добротворский Н.С., Душин Е.М. и др.; Под ред. А.В. Фремке и Е.М. Лунгина. - 5-е изд. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. - 392 с., ил.