Der Kern der "beschädigungsfreien" mikroskopischen Enthüllung bei der Metalschleifmaschine besteht darin, die Oberflächenschäden durch einen präzise kontrollierten Materialentfernungsprozess allmählich zu beseitigen und gleichzeitig neue Mängel zu vermeiden, um letztlich eine glatte, glatte Oberfläche für die Mikrobeobachtung zu erhalten. Seine wissenschaftlichen Schritte und den Mechanismus der Entfernung von Materialien können in folgende Phasen unterteilt werden:
1. Wissenschaftliche Schritte: Stufenweise Kontrolle vom groben Schleifen bis zum feinen Schleifen
Rohschleifphase
Verwenden Sie Schleifpapier mit größeren Korngrößen (z. B. 180-400 Mesh) oder Diamantschleifplatten, um Schnittschäden, Oxidationsschäden und makroebene Unebenheiten von der Probenoberfläche bei hohem Druck (1-2N/cm²) und mittleren Drehzahlen (150-300rpm) zu entfernen. In dieser Phase wird die Probe durch mechanisches Schneiden schnell verdünnt, aber Druck und Zeit müssen kontrolliert werden, um Oberflächenüberhitzung oder plastische Verformungen durch Überschneiden zu vermeiden. Beispielsweise müssen Aluminiumlegierungsproben beim groben Schleifen mit einem Wasserkühlsystem gekühlt werden, um eine Wiederkristallisation des Korns durch thermische Effekte zu verhindern.
Schleifen Phase
Schrittweise wechseln Sie auf feineres Schleifpapier (600-2000 Mesh) oder Siliziumcarbid-Schleifplatten, senken Sie den Druck auf 0,5-1N / cm² und erhöhen Sie die Drehzahl auf 200-400 U/min. Diese Phase verfeinert die Oberflächenrauheit durch Feinschneiden, beseitigt die Kratzer, die durch den groben Schleif hinterlassen wurden, und entfernt die restlichen Spannungsschichten unter Verwendung der Reibung der Oberfläche des Schleifmittels und des Materials. Beispielsweise müssen Stahlproben beim Feinschließen wasserloses Ethanol als Schmiermittel verwenden, um die Haftung von Eisenschrumpfen zu reduzieren und Oberflächenratzer zu verhindern.
Polierphase
Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) mit poliertem Stoff (z. B. Seide, Fleisch) in Verbindung mit Aluminium- oder Siliziumdioxid-Polierflüssigkeit (Korngröße 0,05-1 μm) bei extrem niedrigem Druck (0,1-0,5 N/cm²) und niedrigen Drehzahlen (50-150 U/min). Die Partikel in der Polierflüssigkeit entfernen durch mechanische Reibung die mikroskopische Erhöhung der Oberfläche, während das Poliermittel mit der Oberfläche des Materials chemisch reagiert und eine leicht entfernbare weiche Schicht bildet, die den Gleichstellungsprozess beschleunigt. Zum Beispiel müssen Kupferlegierungsproben beim Polieren mit einer Zitronensäure enthaltenden Polierlösung verwendet werden, um die Oberflächenoxidschicht durch Chelation zu entfernen und Kratzer zu vermeiden.
Materialentfernungsmechanismus: mechanisch-chemische Synergie
Mechanisches Schneiden
Die Roh- und Feinschliffphasen sind hauptsächlich mechanisch geschnitten, wobei Schleifpartikel unter Druck in die Probenoberfläche eingebettet werden und das Material durch Gleiten, Rollen oder Plügen entfernt werden. Dieser Prozess erfordert die Kontrolle der Korngröße und des Drucks des Schleifmittels, um zu vermeiden, dass eine zu hohe Schnittkraft eines einzelnen Teilchens zu einem Kornausschleifen oder einer Ausdehnung von Mikrorissen führt.
Chemische Korrosion
Die Polierphase weicht die Oberflächenschicht durch eine chemische Reaktion zwischen dem Poliermittel und der Oberfläche des Materials und verringert den Schneidwiderstand. Beispielsweise können Nitrat-Wurzel-Ionen in der Polierflüssigkeit beim Polieren von Edelstahlproben selektiv das Eisensystem korrodieren und die Chromoxidschutzschicht erhalten, um eine selektive Entfernung zu erreichen.
Synergieeffekte
Die Synergie zwischen mechanischen Wirkungen und chemischer Korrosion ist der Schlüssel zur „schädigungsfreien“ Enthüllung. Mechanisches Schneiden ermöglicht die Gleichstellung der Oberfläche, während chemische Korrosion mechanische Schäden reduziert, indem sie die Oberflächenschicht weicht. Beim Polieren von Halbleitermaterialien wie Silizium reagiert beispielsweise die Kaliumhydroxidlösung mit der Siliziumoberfläche, um lösliche Silikate zu erzeugen, während die mechanische Wirkung des Poliertüches die Abtrennung des Reaktionsproduktes beschleunigt und eine atomare Gleichheit erreicht.
Wichtige Kontrollparameter
Druck und Drehzahl: zu großer Druck führt zu plastischer Verformung der Oberfläche, zu klein ist ineffizient; Die Drehzahl muss dem Druck entsprechen, um eine lokale Überhitzung zu vermeiden.
Schleifmittelkorngröße: Die Auswahl von groben bis feinen Gradienten kann die Oberfläche schrittweise verfeinern und Restschäden reduzieren.
Kühlung und Schmierung: Wasserbasierte oder ölbasierte Kühlmittel senken die Temperatur, reduzieren die Reibung und verhindern die Oxidation der Oberfläche oder die Haftung von Schleifschmitteln.
Polierzeit: Die Oberflächengüte muss über ein Mikroskop in Echtzeit überwacht werden, um zu vermeiden, dass übermäßiges Polieren zu einer Rebound der Oberflächenrauheit führt.
Durch die präzise Steuerung der oben genannten Schritte und Mechanismen kann die Metallphase-Schleifmaschine die Beseitigung von Oberflächenfehlern unter der Voraussetzung, dass die ursprüngliche Mikrostruktur des Materials beibehalten wird, erreichen und qualitativ hochwertige Proben für die Metallphase-Analyse, die Mikrohärteprüfung usw. liefern. Beispielsweise kann die vollautomatische Schleifmaschine bei der Metallphase-Prüfung von Flugtriebsblättern den Flachheitsfehler der Probe innerhalb von ±0,01 mm steuern, um die klare Offenbarung von mikroskopischen Merkmalen wie Kristallgrenzen und Phasengrenzen zu gewährleisten.