磨拋在金相制樣中的重要性 PSH2106081
更新時(shí)間：2021-07-29 瀏覽次數(shù)：1768
金相制樣的目的就是制備平整鏡面，用于腐蝕后觀測(cè)，或者直接觀測(cè)。如果說(shuō)切割和鑲嵌都是制樣的前期步驟的話，那么磨拋就是制樣環(huán)節(jié)中最為重要的步驟。有幸避開了切割和鑲嵌工序的小伙伴，在磨拋階段要更加謹(jǐn)慎仔細(xì)，稍有不慎便會(huì)功虧一簣。
下面我們就一起來(lái)看看磨拋在金相制樣過(guò)程中的重要性是怎么體現(xiàn)的。磨拋其實(shí)是分為磨平和拋光兩個(gè)階段。
樣品在切割的過(guò)程中，由于鋸片高旋轉(zhuǎn)沖擊，切割面的前表層出現(xiàn)一定程度的材料變形和燒傷，同時(shí)割痕形成的表面粗糙不平。
所謂的磨平就是將切割的粗糙表面通過(guò)大粒徑磨料快速去除材料表層，獲得平整的新鮮表面，為后續(xù)拋光提供基礎(chǔ)。
通常來(lái)說(shuō)磨平階段的磨粒直徑在100微米以上，所以基礎(chǔ)劃痕自然也在100微米上下，拋光的過(guò)程就是逐級(jí)降低劃痕大小最終在1微米以內(nèi)，常規(guī)光學(xué)倍數(shù)下面不可見(jiàn)，適合直接觀測(cè)分析，或腐蝕后進(jìn)行觀測(cè)分析。由此可見(jiàn)，磨拋就是一個(gè)微細(xì)的材料平面磨削過(guò)程，磨削介質(zhì)有兩個(gè)來(lái)源，磨盤和懸浮液。特別是拋光的初級(jí)階段，磨粒來(lái)源與磨盤，磨盤面可以是砂紙，也可以是帶有金剛石或其他類型磨粒的研磨盤，這個(gè)過(guò)程也可以輔以懸浮液來(lái)強(qiáng)
化研磨效果。在拋光的后期階段，磨盤是不同類型的面料，本身不包含磨粒，但是可以收納存儲(chǔ)來(lái)自于懸浮液的磨粒。磨拋的過(guò)程一般要有粗磨、精磨和拋光三個(gè)磨拋工序，要求較高的樣品還要把拋光分為粗拋和精拋兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)才能達(dá)到理想的觀測(cè)表面。每一步工序結(jié)束要有*的清潔工序，以消除上道殘留磨粒干擾下道工序。關(guān)于樣品夾持的方式，最早期的磨樣主要是用手來(lái)持有樣品，手的力道和方向的掌握是基于經(jīng)驗(yàn)，新手制樣是比較難把控的。
隨著設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，手持樣品逐步被機(jī)械夾持所取代，設(shè)備夾持方法主要有兩種，中心夾持和單點(diǎn)夾持。
所謂的中心夾持就是將樣品鎖死在夾具上，控制夾具的轉(zhuǎn)速和壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)樣品的均勻研磨，而單點(diǎn)加載則是講樣品置于單個(gè)的空位中，有獨(dú)立的氣缸從上方加壓，
而孔位夾具則是拖動(dòng)樣品在磨盤表面進(jìn)行研磨。中心加載的好處是磨樣一致均勻，但是無(wú)法中途拆卸，在顯微鏡下觀測(cè)研磨進(jìn)度，因?yàn)椴鹦毒蜁?huì)丟失基準(zhǔn)。而單點(diǎn)加載則比較靈活，隨時(shí)可以去顯微觀測(cè)研磨進(jìn)度，但是由于單點(diǎn)夾具未能對(duì)樣品實(shí)現(xiàn)固定夾持，所以樣品的平整度和一致性較差。
最佳的方式是用中心加載磨到1-3微米附件，然后轉(zhuǎn)換用單點(diǎn)加載模式。當(dāng)然如此的操作模式需要設(shè)備同時(shí)支持單點(diǎn)加載和中心加載兩種模式。
關(guān)于磨盤，早期都使用不同粒號(hào)的砂紙，但是砂紙是一次性的，較為浪費(fèi)也不環(huán)保，拋光就用絨布。耗材技術(shù)的發(fā)展，逐步出現(xiàn)了金剛石磨盤，磨盤可以反復(fù)使用，也可以做磁吸背板，所以方便取放；拋光方面則開發(fā)了不同面料的盤面，如羊毛、絲綢、橡膠等，大大的拓展了絨布的局限，針對(duì)不同的材質(zhì)特點(diǎn)，選用不同的盤面材質(zhì)。最后就是外加磨粒，早期的金相磨粒是手配磨拋液，即將氧化鋁，碳化硅等磨粒放到水瓶力，持續(xù)搖晃，然后噴灑到盤面上經(jīng)行研磨。這樣配置的磨拋液會(huì)快速沉降分層，無(wú)法打散團(tuán)粒，以及手動(dòng)添加量無(wú)法精確控制等缺點(diǎn)，使得磨拋過(guò)程太多的依賴經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣，無(wú)法確保一致性和再現(xiàn)性；現(xiàn)代磨粒是通過(guò)懸浮液添加，懸浮液能保證單位體積內(nèi)金剛石的含量，同時(shí)懸浮液磨粒確保是離散的，液相組分內(nèi)含有潤(rùn)滑成分，這樣的懸浮液就可以實(shí)現(xiàn)定量加注。
綜上所述，磨拋環(huán)節(jié)有很多方面的影響因素，我們要保證優(yōu)質(zhì)磨拋，必須要把變量定量化，所有的開放型節(jié)點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)量化控制。
例如設(shè)備支持中心加載和單點(diǎn)加載兩種模式，盤面轉(zhuǎn)速，夾持器轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，夾持器在盤面的投影位置，加載壓力，磨拋時(shí)間，懸浮液類型，加注速度，每一步的盤面類型等。把如上環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)的定量控制，那么磨拋成功的偶然性因素就大幅下降，制樣從對(duì)人的依賴轉(zhuǎn)向?qū)υO(shè)備的依賴，降低技術(shù)準(zhǔn)入門檻。
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