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)：2370
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。
下面我們就一起來看看磨拋在金相制樣過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)。
通常來說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，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，磨拋就是一個(gè)微細(xì)的材料平面磨削過程，磨削介質(zhì)有兩個(gè)來源，磨盤和懸浮液。特別是拋光的初級(jí)階段，磨粒來源與磨盤，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)過程也可以輔以懸浮液來強(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)來自于懸浮液的磨粒。磨拋的過程一般要有粗磨、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，無法打散團(tuán)粒，以及手動(dòng)添加量無法精確控制等缺點(diǎn)，使得磨拋過程太多的依賴經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣，無法確保一致性和再現(xiàn)性；現(xiàn)代磨粒是通過懸浮液添加，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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