АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ПРИ УПРАВЛЯЕМОМ СИНТЕЗЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ 

Голубков Павел Евгеньевич, аспирант, инженер, кафедра информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: golpavpnz@yandex.ru 

62-791.2 

DOI

10.21685/2307-5538-2020-1-11 

Актуальность и цели. Объектом исследования являются методы измерения толщины оксидных покрытий на металлических неферромагнитных подложках. Предметом исследования являются сущность и метрологические характеристики (диапазон измерения, погрешности) существующих методов измерения толщины оксидных покрытий на металлических неферромагнитных подложках. Целью работы является выбор метода измерения толщины оксидных слоев для непрерывного измерения и контроля толщины защитных покрытий, полученных микродуговым оксидированием (МДО), в процессе их управляемого синтеза.
Материалы и методы. Для достижения поставленной цели используется системный подход для рассмотрения и анализа существующих методов измерения толщины оксидных покрытий и их метрологических характеристик.
Результаты. Проведен аналитический обзор методов измерения толщины оксидных покрытий на металлических подложках, позволяющий определить наиболее приемлемый метод измерения толщины, удовлетворяющий предъявленным требованиям и учитывающий специфику процесса микродугового оксидирования.
Выводы. Проведенный аналитический обзор позволяет заключить, что наиболее подходящими для измерения толщины оксидных покрытий в процессе микродугового оксидирования являются электрические методы, в частности, метод, использующий частотный интегрирующий развертывающий преобразователь (ЧИРП). Данный метод дает возможность с высокой точностью осуществлять непрерывные измерения толщины оксидных слоев непосредственно в процессе их формирования и может быть использован при разработке интеллектуальной автоматизированной системы управляемого синтеза МДО-покрытий. 

Ключевые слова

микродуговое оксидирование, методы измерения толщины, диапазон измерения, погрешность, автоматизированный управляемый синтез 

 Скачать статью в формате PDF

1. Казанцев, И. А. Технология получения композиционных материалов микродуговым оксидированием : монография / И. А. Казанцев, А. О. Кривенков. – Пенза : ИИЦ ПГУ, 2007. – 240 с.
2. Improving wear and corrosion properties of alumina coating on AA7075 aluminum by plasma electrolytic oxidation: Effects of graphite absorption / B. Haghighat-Shishavan, R. Azari-Khosrowshahi, S. Haghighat-Shishavan, M. Nazarian-Samani, N. Parvini-Ahmadi // Applied Surface Science. – 2019. – Vol. 481. – P. 108–119.
3. Применение в изделиях медицинской техники покрытий, полученных методом микродугового оксидирования / П. Е. Голубков, К. Ю. Крайнова, М. И. Сафронов, Е. А. Печерская, А. М. Бибарсова // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы (ВМНПК – 2019) : материалы VI Всерос. межвуз. науч.-практ. конф. (13 марта 2019 г.). – Пенза : Изд-во ПГУ, 2019. – С. 184–186.
4. Шаркеев, Ю. П. Биокомпозиты на основе кальцийфосфатных покрытий, наноструктурных и ультрамелкозернистых биоинертных металлов, их биосовместимость и биодеградация / Ю. П. Шаркеев, С. Г. Псахье, Е. В. Легостаева ; отв. ред. Н. З. Ляхов. – Томск : Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. – 596 с.
5. One-Step Synthesis of Antibacterial Coatings by Plasma Electrolytic Oxidation of Aluminum / J. S. Santos, A. Rodrigues, A. P. Simon, C. H. Ferreira, V. A. Q. Santos, M. S. Sikora, N. C. Cruz, G. P. Mambrini, F. Trivinho-Strixino // Advanced Engineering Materials. – 2019. – Vol. 21. – P. 1–6, 1900119.
6. Thermostimulated luminescence of plasma electrolytic oxidation coatings on 6082 aluminium surface / A. Zolotarjovs, K. Smits, K. Laganovska, I. Bite, L. Grigorjeva, K. Auzins, D. Millers, L. Skuja // Radiation Measurements. – 2019. – Vol. 124. – P. 29–34.
7. Михеев, A. E. Разработка функциональной схемы влияния основных факторов процесса микродугового оксидирования на свойства покрытий / A. E. Михеев, Т. В. Трушкина, А. В. Гирн, Д. В. Раводина // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени акад. М. Ф. Решетнева. – 2015. – № 16 (2). – С. 464–469.
8. Взаимосвязи технологических параметров процесса микродугового оксидирования и свойств оксидных покрытий / Е. А. Печерская, П. Е. Голубков, О. В. Карпанин, Д. В. Артамонов, М. И. Сафронов, А. В. Печерский // Технологии микро- и наноэлектроники в микро- и наносистемной технике : материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф. (20–22 февраля 2019 г.). – Москва, 2019. – С. 140–143.
9. Исследование влияния технологических параметров процесса микродугового оксидирования на свойства оксидных покрытий / Е. А. Печерская, П. Е. Голубков, О. В. Карпанин, Д. В. Артамонов, М. И. Сафронов, А. В. Печерский // Известия вузов. Электроника. – 2019. – Т. 24, № 4. – С. 363–369.
10. Borikov, V. N. Virtual measurement system of electric parameters of microplasma processes / V. N. Borikov, P. F. Baranov, A. D. Bezshlyakh // SIBCON-2009: Proc. – 2009. – P. 275–279.
11. Bolshenko, A. V. Power Supplies for Microarc Oxidation Devices / A. V. Bolshenko, A. V. Pavlenko, V. S. Puzin, I. N. Panenko // Life Science Journal. – 2014. – Vol. 11 (1s). – P. 263–268.
12. Мамаев, А. И. Формирование наноструктурных неметаллических неорганических покрытий путем локализации высокоэнергетических потоков на границе раздела фаз : учеб. пособие / А. И. Мамаев, В. А. Мамаева, В. Н. Бориков, Т. И. Дорофеева. – Томск : Изд-во Томск. ун-та, 2010. – 360 с.
13. Голубков, П. Е. Методы измерения температуры в процессе микродугового оксидирования / П. Е. Голубков, А. В. Мартынов, Е. А. Печерская // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы (ВМНПК – 2018) : сб. науч. ст. V Всерос. межвуз. науч.-практ. конф. (14 марта 2018 г.). – Пенза : Изд-во ПГУ, 2018. – С. 245–248.
14. Borikov, V. Neural method alloys identification by the microplasma oxidation process in the electrolyte solutions / V. Borikov // Materialwiss. Werkstofftech. – 2006. – Vol. 37. – P. 915–918.
15. Реализация поддержки принятия решений в управлении процессом микродугового оксидирования на базе искусственных нейронных сетей / В. В. Ломакин, Т. В. Зайцева, Н. П. Путивцева, В. М. Яценко, О. П. Пусная // Научные ведомости. Сер.: Экономика. Информатика. – 2016. – Вып. 40, № 23 (244). – С. 124–133.
16. Автоматизированная исследовательская технологическая установка микродугового оксидирования / П. Е. Голубков, Е. А. Печерская, О. В. Карпанин, Ю. В. Шепелева, Т. О. Зинченко, Д. В. Артамонов // Наноструктурированные оксидные пленки и покрытия : материалы IV Междунар. молодежной науч. школы-семинара (9–12 октября 2017 г.). – Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2017. – С. 103–114.
17. Интеллектуальная система управляемого синтеза оксидных покрытий / Е. А. Печерская, П. Е. Голубков, О. В. Карпанин, Г. В. Козлов, А. В. Печерский // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2019. – № 2. – С. 99–108.
18. Алгоритм функционирования интеллектуальной системы синтеза оксидных покрытий / Е. А. Печерская, П. Е. Голубков, О. В. Карпанин, Д. В. Артамонов, А. М. Бибарсова, А. В. Лысенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2019. – № 2. – С. 85–94.
19. Сясько, В. А. Перспективные методы измерения толщины защитных покрытий. Проблемы методов и метрологического обеспечения / В. А. Сясько, С. С. Голубев, Н. И. Смирнова // Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов : материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф. – Могилев : МГОУ ВО «Белорусско-Российский университет», 2017. – С. 30–39.
20. Королев, А. П. Определение толщины пленки Al2O3 на холодных катодах оптическим методом / А. П. Королев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2012. – Т. 18, № 3. – С. 683–687.
21. Метод измерения толщины оксидного покрытия в процессе микродугового оксидирования / П. Е. Голубков, Е. А. Печерская, Н. В. Громков, Т. О. Зинченко, Д. В. Артамонов, И. И. Кочегаров // SCM-2019 : материалы Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям. – Санкт-Петербург : Изд-во СПБГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), 2019. – Т. 1. – С. 300–303.