zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-7-39-44zldm-1242Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLОценка показателей точности определения толщины покрытий методом шарового истиранияEvaluation of the accuracy indicators in determination of the coating thickness by crater grinding methodГоголинскийК. В.GogolinskyK. V.

Кирилл Валерьевич Гоголинский

199106, г. С.-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, д. 2

Kirill V. Gogolinsky

2, 21 liniya Vasilyevskogo ostrova, St. Petersburg, 199106

varya199.7@mail.ruИвкинА. Е.IvkinA. E.

Антон Евгеньевич Ивкин

199106, г. С.-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, д. 2

198095, г. С.-Петербург, а/я 42

Anton E. Ivkin

2, 21 liniya Vasilyevskogo ostrova, St. Petersburg, 199106

P. O. box 42, St. Petersburg, 198095

АлехновичВ. В.AlekhnovichV. V.

Варвара Владимировна Алехнович

199106, г. С.-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, д. 2

Varvara V. Alekhnovich

2, 21 liniya Vasilyevskogo ostrova, St. Petersburg, 199106

ВасильевА. Ю.VasilievA. Yu.

Алексей Юрьевич Васильев

198095, г. С.-Петербург, а/я 42

190005, С.-Петербург, Московский пр. 19

Aleksey Yu. Vasiliev

P. O. box 42, St. Petersburg, 198095

19, Moskovsky pr., St. Petersburg, 190005

ТюрнинаА. Е.TyurninaA. E.

Анастасия Евгеньевна Тюрнина

620000, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская 4

Anastasia E. Tyurnina

4, ul. Krasnoarmeyskaya, Yekaterinburg, 620000

ВасильевА. С.VasilievA. S.

Александр Сергеевич Васильев

620000, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская 4

Alexander S. Vasiliev

4, ul. Krasnoarmeyskaya, Yekaterinburg, 620000

Санкт-Петербургский горный университетРоссияSt. Petersburg Mining UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский горный университет; ООО «КОНСТАНТА»РоссияSt. Petersburg Mining University; Constanta LLCRussian FederationООО «КОНСТАНТА»; ВНИИМ имени Д. И. МенделееваРоссияConstanta LLC; D. I. Mendeleyev Metrology InstituteRussian FederationУНИИМ — филиал ВНИИМ имени Д. И. МенделееваРоссияUNIIM — D. I. Mendeleyev Metrology Institute BranchRussian Federation2020180720208673944Copyright © Гоголинский К.В., Ивкин А.Е., Алехнович В.В., Васильев А.Ю., Тюрнина А.Е., Васильев А.С., 20202020Гоголинский К.В., Ивкин А.Е., Алехнович В.В., Васильев А.Ю., Тюрнина А.Е., Васильев А.С.Gogolinsky K.V., Ivkin A.E., Alekhnovich V.V., Vasiliev A.Y., Tyurnina A.E., Vasiliev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1242

Толщина — один из ключевых параметров, характеризующих качество и функциональные свойства покрытий. Для ее измерения чаще всего на практике используют различные косвенные методы (электромагнитные, радиационные, оптические), основанные на функциональной зависимости того или иного физического параметра системы основание — покрытие от толщины последнего. Основное ограничение точности при этом — чувствительность способов определения к свойствам покрытий. Поэтому актуально развитие и внедрение подходов, включающих непосредственное измерение геометрических параметров покрытия. Однако они зачастую относятся к разрушающим методам, требующим специального оборудования, и должны проходить метрологическую аттестацию (ГОСТ Р 8.563–2009). В статье предложен способ определения толщины покрытий методом абразивного шарового истирания. Приведены технические режимы необходимого испытательного оборудования, алгоритм проведения измерений и расчетные формулы. Представлены результаты оценки показателей точности предлагаемой методики расчетным и экспериментальным способами (в обоих случаях относительная погрешность не превышала 6 %). Показано, что методика применима для широкого спектра материалов покрытий (от мягких металлов до сверхтвердых керамик) толщиной от единиц до сотен микрометров и может быть рекомендована не только для технологического и выходного контроля, но и в качестве референтного подхода для метрологической аттестации мер и настроечных образцов для различных типов толщиномеров.

Thickness is one of the key indicators characterizing the quality and functional properties of coatings. Various indirect methods (electromagnetic, radiation, optical) most often used in practice to measure thickness are based on the functional dependence of a particular physical parameter of the system «base – coating» on the coating thickness. The sensitivity of these procedures to the certain properties of coatings imposes the main restriction to the accuracy of measurements. Therefore, the development and implementation of the approaches based on direct measurements of geometric parameters of the coating appears expedient. These methods often belong to the class of «destructive» and, in addition to measuring instruments, require the use of special equipment. To ensure the uniformity of measurements in the laboratory or technological control, these methods are isolated as a separate procedure (method) and must undergo metrological certification in accordance with GOST R 8.563–2009. We present implementation, metrological certification and practical application of the method for measuring thickness of coatings by crater-grinding method. The principles of technical implementation of test equipment, measurement procedure and calculation formulas are described. The results of evaluating the accuracy indicators of the proposed procedure by calculation and experimental methods are presented. In both cases, the relative error did not exceed 6%. The applicability of the developed technique is shown for a wide range of coating materials (from soft metals to superhard ceramics) of different thickness (with from units to hundreds of micrometers). Apart from the goals of process control and outgoing inspection, the method can be recommended as a reference measurement procedure for calibration of measures and adjusting samples for various types of thickness gauges.

метрологиятолщина покрытияметод шарового истиранияметодика измеренийреферентная методикапоказатели точностиmetrologycoating thicknesscrater-grinding methodmeasurement procedurereference measurement proceduremeasurement accuracyReferencesГолубев С. С., Бабаджанов Л. С., Бабаджанова М. Л. Структура и содержание метрологического обеспечения оценки соответствия характеристик при контроле качества покрытий / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 4. С. 71 – 74.Golubev S. S., Babadzhanov L. S., Babadzhanova M. L. The Structure and Content of Metrological Assurance of Assessing the Conformity of Indicators upon Quality Control of Coatings. / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2017. Vol. 83. N 4. P. 71 – 74 [in Russian].Голубев С. С., Бабаджанов Л. С., Гоголинский К. В., Сясько В. А. Актуальные вопросы метрологического обеспечения контроля качества покрытий / Законодательная и прикладная метрология. 2017. Т. 146. № 1. С. 19 – 23.Golubev S. S., Babadzhano L. S., Gogolinsky K. V., Syasko V. A. Actual problems of metrological assurance of quality control of coatings / Zakonodat. Prikl. Metrol. 2017. Vol. 146. N 1. P. 19 – 23 [in Russian].Бабаджанов Л. С., Бабаджанова М. Л. Метрологическое обеспечение измерений толщины покрытий. Теория и практика. — М.: Издательство стандартов, 2004. — 264 с.Babadzhanov L. S., Babadzhanova M. L. Metrological support for coating thickness measurements. Theory and practice. — Moscow: Izd. Standartov, 2004. — 264 p. [in Russian].Потапов А. И., Сясько В. А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий. — СПб: Гуманистика, 2009. — 1100 с.Potapov A. I., Syasko V. A. Non-destructive methods and means of controlling the thickness of coatings and products. — St. Petersburg: Gumanistika, 2009. — 1100 p. [in Russian].Golubev S. S., Syasko V. A., Smirnova N. I., Gogolinsky K. V. Phase-sensitive eddy-current method of metallic coating thickness measurement. On question of calibration and verification of coating thickness gauges and metallic coating thickness standards / Proc. 55th Annual Conf. of Non-Destructive Testing (NDT). — Nottingham, UK, 2016. P. 166 – 174.Golubev S. S., Syasko V. A., Smirnova N. I., Gogolinsky K. V. Phase-sensitive eddy-current method of metallic coating thickness measurement. On question of calibration and verification of coating thickness gauges and metallic coating thickness standards / Proc. 55th Annual Conf. of Non-Destructive Testing (NDT). — Nottingham, UK, 2016. P. 166 – 174.Голубев С. С., Смирнова Н. И., Складановская М. И. Обеспечение единства измерений толщины металлических покрытий вихретоковыми фазовыми толщиномерами при их градуировке и поверке / Измерительная техника. 2017. № 6. С. 25 – 28. DOI: 10.32446/0368-1025it.2017-6-25-28Golubev S. S., Smirnova N. I., Skladanovskaya M. I. Providing the Uniformity of Measurements of the Thickness of Metallic Coatings by Eddy-Current Phase Thickness Gages During Their Calibration and Verification / Measurement Techniques. 2017. Vol. 60. N 6. P. 552 – 557. DOI: 10.1007/s11018- 017-1233-0.Сясько В. А., Голубев С. С., Смородинский Я. Г. и др. Измерение электромагнитных параметров мер толщины металлических покрытий / Дефектоскопия. 2018. № 10. С. 25 – 36. DOI: 10.1134/S0130308218100044.Syasko, V. A., Golubev, S. S., Smorodinsky Ya. G., et al. Measurement of Electromagnetic Parameters of Metal-Coating Thickness Measures / Russ. J. Nondestruct Test. 2018. Vol. 54. P. 698 – 710. DOI: 10.1134/S1061830918100091.Усеинов А. С., Гоголинский К. В., Решетов В. Н. Измерение механических свойств сверхтвердых алмазоподобных углеродных покрытий / Известия вузов. Серия: химия и химическая технология. 2011. Т. 54. ¹ 7. С. 51 – 54.Useinov A. S., Gogolinsky K. V., Reshetov V. N. Measurement of the mechanical properties of superhard diamond-like carbon coatings / Izv. Vuzov. Ser. Khimiya Khim. Tekhnol. 2011. Vol. 54. N 7. P. 51 – 54 [in Russian].Quinones-Salinas M. A., Mercado-Solis R. D. Comparative study of three methods for measuring thickness of PVD hard coatings / International Journal of Surface Science and Engineering. 2015. Vol. 9. N 6. P. 493 – 509. DOI: 10.1504/IJSURFSE. 2015.072831.Quinones-Salinas M. A., Mercado-Solis R. D. Comparative study of three methods for measuring thickness of PVD hard coatings / International Journal of Surface Science and Engineering. 2015. Vol. 9. N 6. P. 493 – 509. DOI: 10.1504/ IJSURFSE.2015.072831.Bomparola R., Caporali S., Lavacchi A., Bardi U. Silver electrodeposition from air and water-stable ionic liquid: An environmentally friendly alternative to cyanide baths / Surface and Coatings Technology. 2007. Vol. 201. Issue 24. P. 9485 – 9490. DOI: 10.1016/j. surfcoat. 2007. 04. 008Bomparola R., Caporali S., Lavacchi A., Bardi U. Silver electrodeposition from air and water-stable ionic liquid: An environmentally friendly alternative to cyanide baths / Surface and Coatings Technology. 2007. Vol. 201. Issue 24. P. 9485 – 9490. DOI: 10.1016/j. surfcoat. 2007. 04. 008Černý F., Pitter J., Konvičková S., Jech V. High temperature oxidation protective chromium-based coatings prepared by IBAD and PACVD methods / Surface and Coatings Technology. 2009. Vol. 203. P. 2566 – 2570. DOI: 10.1016/j.measurement. 2014.06.002Černý F., Pitter J., Konvičková S., Jech V. High temperature oxidation protective chromium-based coatings prepared by IBAD and PACVD methods / Surface and Coatings Technology. 2009. Vol. 203. P. 2566 – 2570. DOI: 10.1016/j.measurement. 2014.06.002Corbella C., Rubio-Roy M., Bertran E., et al. Low friction and protective diamond-like carbon coatings deposited by asymmetric bipolar pulsed plasma / Diamond & Related Materials. 2009. N 18. P. 1035 – 1038. DOI: 10.1016/j.diamond.2009. 01.003Corbella C., Rubio-Roy M., Bertran E., et al. Low friction and protective diamond-like carbon coatings deposited by asymmetric bipolar pulsed plasma / Diamond & Related Materials. 2009. N 18. P. 1035 – 1038. DOI: 10.1016/j.diamond.2009. 01.003Körber F.-J. The role of ion implantation in industrial sputtering processes for tribological applications / Surface and Coatings Technology. 1995. Vol. 74 – 75. P. 168 – 172. DOI: 10.1016/ 0257-8972(95)08362-6.Körber F.-J. The role of ion implantation in industrial sputtering processes for tribological applications / Surface and Coatings Technology. 1995. Vol. 74 – 75. P. 168 – 172. DOI: 10.1016/ 0257-8972(95)08362-6.Rutherford K. L., Hutchings I. M. A micro-abrasive wear test, with particular application to coated systems / Surface and Coatings Technology. 1996. Vol. 79. Issue 1 – 3. P. 231 – 239. DOI: 10.1016/0257-8972(95)02461-1.Rutherford K. L., Hutchings I. M. A micro-abrasive wear test, with particular application to coated systems / Surface and Coatings Technology. 1996. Vol. 79. Issue 1 – 3. P. 231 – 239. DOI: 10.1016/0257-8972(95)02461-1.Рамазанов А. К., Ганеев А. А. Условия эксплуатации и требования к материалам трубопроводной арматуры нефтеперерабатывающей промышленности / Нефтегазовое дело. 2015. ¹ 4. С. 313 – 325. DOI: 10.17122/ogbus-2015-4-313-325.Ramazanov A. K., Ganeev A. A. Conditions and requirements for materials of pipe fittings refining industry / Oil and Gas Business. 2015. N 4. P. 313 – 325. DOI: 10.17122/ogbus- 2015-4-313-325 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.