금속현미경에는 명시야, 암시야, 편광, 미분 간섭 등 다양한 관찰 모드가 있습니다. 금속 조직을 관찰하는 과정에서 가장 널리 사용되는 방법은 명시야이며, 대부분의 금속 조직 검사는 명시야 모드에서 촬영할 수 있습니다. 그러나 암시야, 편광 및 미분 간섭은 재료 분석에서 고유한 역할을 합니다.
그럼 금속현미경을 이용한 시료 전처리 단계는 어떻게 되나요?
1) 샘플링
테스트가 필요한 금속 재료 및 부품에서 샘플을 채취하는 것을 “샘플링”이라고 합니다. 샘플링 위치와 연삭 표면의 선택은 분석 요구 사항을 기반으로 해야 합니다. 차단 방법에는 여러 가지가 있습니다. 부드러운 재료의 경우 톱질, 터닝, 대패질 등을 사용할 수 있습니다. 단단한 재료의 경우 연삭 휠 슬라이서 또는 와이어 절단기와 같은 절단 방법을 사용할 수 있습니다. 단단하고 부서지기 쉬운 재료의 경우 망치질 방법을 사용할 수 있습니다. 어떤 방법을 사용하든 소성 변형이나 가열로 인한 조직 왜곡을 방지하고 줄이기 위해 주의를 기울여야 합니다. 표본의 크기에 대한 통일된 규정은 없습니다. 잡기 쉽고 연삭하기 쉽다는 관점에서 직경이나 변의 길이는 15~20mm, 높이는 12~18mm가 일반적이다. 너무 작고 모양이 불규칙하며 가장자리를 보호해야 하는 시편의 경우 장착 또는 기계적 클램핑을 사용할 수 있습니다.
금속 조직 샘플의 장착은 열가소성 플라스틱(예: 폴리염화비닐), 열경화성 플라스틱(예: 베이클라이트 분말) 및 축합 플라스틱(예: 에폭시 수지 + 경화제)을 필러로 사용하여 수행됩니다. 처음 두 가지 유형은 열간 경화 필러에 속하며 열간 경화는 특수 장비인 인레이 기계에서 수행되어야 합니다. 세 번째 유형은 Cold Setting Filler에 속합니다.
2) 거친 분쇄
조분쇄의 목적은 크게 다음 세 가지입니다.
트리밍 망치로 두드린 표본과 같은 일부 표본은 모양이 매우 불규칙하므로 거칠게 갈아서 규칙적인 모양의 표본으로 다듬어야 합니다.
그라인딩(Grinding) 어떤 방법으로 샘플을 채취해도 컷팅이 매끄럽지 않은 경우가 많습니다. 관찰면을 매끄럽게 하고 절단시 생긴 변형층을 제거하기 위해서는 거친 연마가 필요합니다.
모따기가 관찰 목적에 영향을 미치지 않는다는 전제 하에, 사포가 긁히지 않도록 시료의 가장자리와 모서리를 깎고 천을 연마해야 합니다.
3) 미세분쇄
거칠게 연삭한 후에도 연삭면에 여전히 거칠고 깊은 마모 자국이 있습니다. 이러한 마모 흔적을 제거하려면 미세 연삭을 수행해야 합니다. 미세 연삭은 수동 연삭과 기계적 연삭의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 현재는 기계적 연삭이 주요 연삭 방식이다.
현재 가장 일반적으로 사용되는 기계식 연삭 장비는 사전 연삭기입니다. 모터는 물 사포로 덮인 디스크를 구동하여 회전시킵니다. 분쇄할 때 디스크의 반경 방향을 따라 샘플을 앞뒤로 움직입니다. 힘은 균일해야 하며 분쇄하는 동안 샘플을 물로 헹구어야 합니다. 물 흐름은 샘플을 냉각시키는 역할을 할 뿐만 아니라 원심력을 사용하여 떨어진 모래 입자, 연마 잔해 등을 턴테이블 가장자리로 지속적으로 돌진합니다. 기계식 연삭의 연삭 속도는 수동 연삭보다 훨씬 빠르지만 평탄도가 좋지 않고 표면 변형층도 심각합니다. 따라서 요구사항이 더 높거나 재료가 부드러운 샘플은 수동으로 분쇄해야 합니다.
4) 연마
연마의 목적은 미세연삭 후 연삭면에 남아있는 미세한 연삭흔을 제거하여 밝고 흔적이 없는 경면을 얻는 것입니다. 연마 방법에는 기계적 연마, 전해 연마, 화학적 연마의 세 가지가 있으며 그 중 기계적 연마가 일반적으로 사용됩니다. 기계적 연마는 연마기에서 수행됩니다. 연마용 천(캔버스는 거친 연마에 일반적으로 사용되며 모직 천은 정밀 연마에 일반적으로 사용됨)을 물에 담그고 편평하게 펴고 조여 연마 디스크에 고정합니다.
스위치를 시작하여 연마 디스크를 시계 반대 방향으로 회전시키고 연마용 디스크에 적절한 양의 연마액(산화알루미늄, 산화크롬 또는 산화철 연마 분말 + 물의 현탁액)을 뿌려 연마합니다. 연마할 때 다음 사항에 주의해야 합니다.
샘플은 디스크의 반경 방향을 따라 천천히 앞뒤로 움직이며, 동시에 연마 디스크의 반대 방향으로 회전합니다. 폴리싱이 끝나갈 무렵에는 쇼트 포지셔닝과 라이트 폴리싱을 실시합니다.
연마 공정 중에는 연마 디스크의 습도를 유지하기 위해 적절한 양의 연마액이나 물을 자주 첨가해야 합니다. 연마 디스크가 너무 더럽거나 거친 입자가 포함된 것으로 확인되면 계속 사용하기 전에 깨끗하게 헹구어야 합니다.
연마 시간은 최대한 짧게 해야 하며 너무 길면 안 됩니다. 이 요구 사항을 충족시키기 위해 거친 연마와 미세 연마의 두 단계로 나눌 수 있습니다.
비철금속(구리, 알루미늄 및 그 합금 등)을 연마할 때에는 연마석에 비누를 조금 바르거나 적당량의 비눗물을 떨어뜨리는 것이 가장 좋습니다.
5) 침식
연마된 샘플을 금속 현미경으로 관찰하면 밝은 연마된 표면만 보입니다. 재료에 긁힘, 물 얼룩 또는 비금속 개재물, 흑연 및 균열이 있는 경우에도 볼 수 있습니다. 그러나 금속을 분석해야 합니다. 상 구조도 에칭되어야 합니다.
에칭 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 화학적 에칭으로, 에칭제에 의한 시료의 화학적 용해 및 전기화학적 에칭을 이용하여 조직을 노출시키는 방법이다.
순수 금속(또는 단상 균일 고용체)의 에칭은 기본적으로 화학적 용해 공정입니다. 결정립계에 위치한 원자는 결정립 내부의 원자에 비해 자유에너지가 높고 안정성이 낮기 때문에 쉽게 에칭되어 홈을 형성합니다. 입자 내부는 약간 에칭되어 있으며 일반적으로 원래의 광택 평면을 유지합니다. 명시야 관찰을 통해 개별 입자가 입자 경계로 분리되어 있음을 확인할 수 있습니다. 에칭이 깊을수록 각 결의 명암이 달라지는 현상도 발견할 수 있습니다. 이는 각 입자의 원자가 서로 다른 방향으로 배열되어 있기 때문입니다. 에칭 후, 표면의 가장 조밀한 배열이 지배적인 노출된 표면과 원래의 연마된 표면 사이의 경사 정도.
