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關於鑲埋

熱鑲埋與冷鑲埋技術、樹脂種類選擇及真空鑲埋應用的完整說明。

將樣品埋置在樹脂中之目的,主要是方便處理與增進製備結果。凡需保留完美邊緣或多孔性(Porous)的樣品均需鑲埋。為求盡可能最佳的結果,樣品在鑲埋前應先洗淨——表面不可含有任何油脂與污染物,樹脂與樣品的黏著程度才能達到最佳效果。

鑲埋技術共有兩大類:熱壓縮鑲埋(熱鑲埋 Hot Mounting)與冷鑲埋(Cold Mounting)。多孔性材料則另需搭配真空鑲埋技術,確保孔隙完整填充。

熱鑲埋(Hot Mounting)

將樣品置於熱鑲埋機中,添加樹脂粉末後,在高溫與高壓條件下使樹脂固化成型。此方法極適於實驗室連續送樣的大量需求:樹脂表面品質高、試樣尺寸與形狀高度一致,且單件週期時間短。

熱固性(Thermosetting)樹脂

在高溫下發生不可逆交聯反應,固化後為硬塑料(duroplastics),不受再次加熱影響。化學穩定性佳,硬度高,適合絕大多數金相製備場合。雖然可在高溫下完成固化,但建議在加壓條件下隨爐冷卻,以確保收縮最小並維持樹脂與試樣的良好附著。

熱塑性(Thermoplastic)樹脂

在高溫時軟化或熔化,冷卻後即恢復硬化。固化週期短,適合高產量場合;但熱穩定性低於熱固性樹脂,若後續製備需用到化學蝕刻或升溫研磨,需特別評估其適用性。

冷鑲埋(Cold Mounting)

將樣品置於模具中,依照容積或重量精確量測二至三種成分後徹底混合,再傾倒至樣品上,於室溫下固化。此方式不需熱鑲機與高壓設備,適合同時處理一批次樣品、單件異形試樣,或對溫度敏感不能承受熱鑲條件的材料。

冷鑲埋操作要點:

  • 成分比例需嚴格依廠商規格混合——硬化劑過多或過少均會影響成品硬度與收縮率。
  • 混合後需在規定操作時間(Pot Life)內完成澆注,避免樹脂提早凝膠。
  • 模具應保持水平,以防邊緣氣泡殘留;如有需要可搭配真空輔助排氣。
  • 固化放熱可能使試樣局部升溫,對熱敏感材料應選用低放熱配方。
  • 大體上,熱鑲埋樹脂成本低於冷鑲埋樹脂,但熱鑲埋需投入設備成本。

冷鑲埋樹脂種類比較

三種冷鑲埋樹脂各有其特性,正確選擇對邊緣保留、收縮控制與後續製備步驟至關重要。

環氧樹脂(Epoxy)

  • ✓ 收縮率最低
  • ✓ 對大部分材料附著性極佳
  • ✓ 可用於真空鑲埋
  • ✗ 硬化時間較長(數小時)
  • ✗ 需精確計量兩液成分

硬化後為硬塑料,耐中度熱與化學品侵蝕;按正確比例混合後經化學反應聚合。

壓克力(Acrylic)

  • ✓ 硬化速度快(約 8–15 分鐘)
  • ✓ 收縮率輕微
  • ✓ 操作簡便,高產量適用
  • ✗ 耐化學性低於環氧樹脂
  • ✗ 放熱量較高,不適合熱敏材料

硬化後為熱塑性;含催化液的自行聚合系統,可耐化學物侵蝕。

聚酯(Polyester)

  • ✓ 硬化時間短
  • ✓ 材料成本較低
  • ✗ 收縮率高於環氧樹脂
  • ✗ 氣味較重,需良好通風
  • ✗ 不適用於真空鑲埋

硬化後為硬塑料;如同壓克力,屬催化式系統,硬化時間短。

真空鑲埋(Vacuum Mounting)

多孔性材料(如陶瓷、熱噴塗塗層、粉末冶金件、電路板截面)若在孔隙未填充的情況下直接研磨,研磨碎屑將填入開放孔隙中,造成結構假象,導致分析結果失真。

真空鑲埋可確保所有連通至表面的孔隙都被樹脂填滿。操作時將模具與試樣置於密閉腔體中,抽真空排除孔隙中的空氣後,再緩慢釋放大氣壓,使低黏度環氧樹脂被大氣壓力壓入孔隙深處。

填充完成後,樹脂不僅強化了脆弱的多孔結構,也防止後續製備中的脫落、裂縫及邊緣崩損。

真空鑲埋注意事項

  • 只有環氧樹脂適用——黏度低、蒸氣壓力低,在真空條件下不會揮發。
  • 可於環氧樹脂中添加 EpoDye 螢光染料,讓填充孔隙在螢光燈下清晰可辨。
  • 真空度建議不低於 −0.09 MPa,保壓時間取決於孔隙深度與樹脂黏度。
  • 釋壓需緩慢進行,急速回壓可能導致樹脂表面起泡。

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