關於研磨
金相樣品製備之目的是為了顯現樣品的真實結構(True Structure)。這個真實結構使得我們要分析的樣品表面呈現精確的影像。
在理想的情況是,真實結構應包含下列的條件:
- 沒有變形(No deformation)
- 沒有刮痕(No scratches)
- 沒有脫落(No pull-outs)
- 沒有引入異物(No introduction of foreign elements)
- 沒有模糊(No smearing)
- 沒有「浮雕」或邊緣圓化(No relief or rounded edges)
- 沒有熱損傷(No thermal damage)
機械製備(研磨及拋光)是在作顯微檢視用之材料相樣品時最常用之製備方式。磨粒是在逐漸變細的步驟中用來移除表面上的材料,直至達到所需的結果為止。機械製備可分成下列兩個過程:研磨及拋光。
適當的研磨在移除受損或變形的表面材料時,只會造成數量十分有限的新變形。研磨的目的是要獲得僅有極輕微磨損的平整表面,這些輕微之磨損必須能在拋光期間,以最短的時間被輕易地移除。
研磨可分成兩個過程:粗磨(Plane Grinding,PG)與細磨(Fine Grinding,FG)。
粗磨(Plane Grinding,PG)
第一個研磨步驟通常定義為「粗磨(PG)」。不管樣品之原始狀況如何或者以前是否經過何種處理,粗磨後表面均會相似。此外,當樣品夾具上的數件樣品需要同時處理時,它們必須全在同一「位準」或「平面」上,以便作進一步的製備。以較粗的固定磨粒將材料迅速移除,視材料的性質而定,可用不同型式的磨粒。
- 金鋼砂(SiC):是軟質材料(硬度 < 150 HV)粗磨時最常使用的磨粒,如同 MD-Primo。
- 氧化鋁:可用於研磨鐵系金屬。
- 鑽石:係用於研磨硬度 > 150 HV 的材料,如較硬的鐵系金屬、陶瓷或燒結碳化物,如同 MD-Piano。
細磨(Fine Grinding,FG)
細磨後產生的表面,只具有少量可在拋光步驟予以移除的變形。對於軟質材料(硬度 < 150 HV)或具有軟質基體的複合材料而言,應使用 MD-Largo;至於較硬的材料(硬度 > 150 HV),則應使用 MD-Allegro。
MD-Largo 及 MD-Allegro 須與鑽石懸浮液合用。這些「細磨板」獨特的表面可讓部份的鑽石磨粒埋置其中。鑽石磨粒的確切定位使材料能在低度變形的情況下被迅速移除。同時,MD-Largo 及 MD-Allegro 確保能獲得完善的平整度,並具有可將維護減至最低的優點。
關於拋光
如同研磨,拋光必須移除先前作業所造成的磨損。採用磨粒依次變細的步驟,便可達成此舉。拋光可分成下列兩種不同步驟:
- 鑽石拋光(Diamond Polishing,DP)
- 氧化物拋光(Oxide Polishing,OP)
鑽石拋光(DP)
鑽石係當作一種能最快移除材料與獲得盡可能最佳平面性的磨粒,沒有其它磨粒能產生類似結果。因為它的硬度,鑽石之切割性能極佳。
氧化物拋光(OP)
某些材料,尤其是軟質和具有延展性者,需進行最後拋光以獲得最佳品質。粒度約為 0.04 μm 和酸鹼值(pH)約為 9.8 的膠質矽,已顯示出令人矚目的結果。化學作用與精緻柔和磨損的結合,產生出絕對無刮痕且無變形的樣品。
- OP-U:是種萬能拋光懸浮液,對各種材料均能產生完美結果。
- OP-S:可以跟增加化學反應用的試劑合用,因此,非常適合用以拋光極具延展性的材料。
- OP-A:是種酸性氧化鋁,用於低和高合金鋼、鎳基合金與陶瓷的最終拋光。
拋光布的選擇要領
拋光是在拋光布上完成。作鑽石拋光時,必須用潤滑液。拋光布、鑽石粒度和潤滑液的選擇,取決於所要拋光的材料。最初的幾個步驟通常是以低彈性的拋光布配合低黏度的潤滑液來完成。至於最後拋光,係用彈性較高的拋光布和高黏度的潤滑液(高黏度的潤滑液適用於軟質材料)。