材相蚀刻

蚀刻简介

蚀刻是一种用于金相学研磨和抛光工艺之后的化学或电解工艺。

蚀刻有助于提高表面对比度,形象展示微观或宏观结构。

材相学中的蚀刻可在晶界、相位或颗粒表面上受控地影响表面轮廓或光学性能,有助于实现微观检查以及光学滤镜在显微镜中的其他用途。在蚀刻工艺之前开展的制备必须符合调查目标。

如何进行蚀刻

方法选择步骤:

  • 样品初始抛光需要达到一个无变形或划痕的光滑表面。
  • 可在列出的文献资料中选择适用于材料的适当蚀刻液。
  • 在某些情况下,除化学蚀刻工艺之外,还可使用光学显微镜滤镜提高对比度。这被称为光学蚀刻。
  • 如果是电解蚀刻,则须选择适当的电解液、电压和样品曝光时间。

 

 

材料和蚀刻剂

以下表格列出了其中一些蚀刻剂示例:

酒精硝酸

碳钢:

酒精硝酸。

Beraha

高合金钢

彩色蚀刻剂 (Beraha, Lichtenegger),含有盐酸的 V2A-lye 或 Adler 蚀刻剂。

使用乙二酸进行电解液蚀刻。

高合金钢

使用乙二酸进行电解液蚀刻。

Barkers 电解液

铝和铝合金:

Barker

Klemms 试剂

铜和铜合金:

Klemm 试剂的变形

蚀刻类型

下文将介绍几种蚀刻类型。

化学蚀刻

化学蚀刻

化学蚀刻需将制备的样品,通常经过研磨(用于宏观蚀刻)或精细抛光(用于微观蚀刻),完全浸入蚀刻液(蚀刻剂)中。
宏观蚀刻允许使用眼睛或放大镜(最大放大倍数为 25x)检查样品表面。微观蚀刻允许在放大 1,000x(光学显微镜)或更大倍数(电子显微镜)的情况下执行微观检查。

溶解蚀刻可专门腐蚀晶界、表面或相位。
在沉降蚀刻(也被称为着色蚀刻)过程中,会在表面上形成一定厚度的薄层,厚度视颗粒的化学成分或方向而定。

电解蚀刻

电解蚀刻

电解蚀刻需要一个均匀导电的工件。表面最初所需的抛光可能是短时间的机械研磨和抛光,以形成平直度更好的表面,但存在变形和/或划痕问题。电解抛光可降低因倒角和相位冲刷导致的变形度。

电解蚀刻与化学蚀刻的原理相同,只是电解蚀刻需将样品放在原电池的阳极,以去除样品表面的材料。对于铝基材料的特殊检查,可使用可在抛光样品表面形成阳极氧化膜的电解蚀刻,并使用偏振光进行分析 (Barker-etching)。

故障排除 - 蚀刻

问题:

试样制备不当
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解决方法:

两种方法都允许出现划痕和变形现象。但是,根据制备目标,划痕和变形现象可覆盖或影响蚀刻之后可见的相位或结构。  
电解液不适用
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解决方法:

如果使用的是不适用的电解液或蚀刻剂,则无法根据所需参数检验表面结构。 

电压和暴露
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解决方法: 

使用电解蚀刻时,电压和暴露时间对于显露正确的表面结构而言至关重要,这有助于进行有效验证。 使用化学(湿)蚀刻时,暴露时间以及温度(在某些情况下)是极为重要的参数。 

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