En teknik til eksponering af funktioner i metaller
Metallografisk ætsning er en kemisk teknik, der bruges til at fremhæve egenskaber ved metaller på mikroskopiske niveauer. Ved at studere karakteren , mængden og fordelingen af disse forskellige egenskaber kan metallurgister forudsige og forklare fysiske egenskaber og ydeevnefejl i en given metalprøve.
Hvordan viser ætsning problemer i metaller?
De fleste metallurgiske egenskaber er mikroskopiske i størrelse; de kan ikke ses eller analyseres uden optisk forstørrelse på mindst 50x og så meget som 1000x ved brug af lysmikroskoper.
For at analysere sådanne funktioner skal en metallprøve være poleret til en meget fin spejllignende finish. Desværre, under et mikroskop ser sådan en fintpoleret overflade ligesom et almindeligt hvidt felt ud.
For at skabe kontrast mellem elementerne i metalets mikrostruktur anvendes kemiske løsninger kendt som etchants. Ætsninger corroderer selektivt nogle af disse elementer, der opstår som mørkere områder. Dette er muligt, fordi forskelle i sammensætning, struktur eller fase af et metal ændrer de relative korrosionshastigheder, når de udsættes for et ætsemiddel.
Ætsemidler bruges til at udsætte:
- Formen og størrelsen af korngrænserne (defekter i krystalstruktur)
- metalliske faser (forskellige typer metal i en legering)
- inklusioner (små mængder af ikke-metal materiale)
- integriteten af loddepunkter, især i elektroniske produkter
- revner og andre problemer i svejsninger
- ensartethed, kvalitet og tykkelse af belægningsmaterialer
Typer af metallografisk ætsning
Ifølge hjemmesiden Metalographic.com er "ætsning en proces til afsløring af strukturen af materialet, fælles ætsning teknikker omfatter:
- Kemisk
- elektrolytisk
- Termisk
- Plasma
- Smeltet salt
- Magnetisk
De to mest almindelige teknikker er kemisk og elektrokemisk ætsning.
Kemisk ætsning er typisk en kombination af enten en syre eller base med et oxidations- eller reduktionsmiddel i et opløst stof, såsom en alkohol. Elektrokemisk ætsning er en kombination af kemisk ætsning med elektrisk spænding / strøm. "
Hvordan ætsning bruges til at forhindre metalfejl
Metallurgister er videnskabsfolk, der specialiserer sig i metallernes struktur og kemi. Når metaller fejler (for eksempel en struktur falder sammen), er det vigtigt at forstå årsagerne. Metallurgister undersøger prøver af metal for at bestemme årsagerne til fejl.
Der er over et dusin forskellige ætseløsninger bestående af komponenter som ammoniak, hydrogenperoxid og saltsyre. Forskellige løsninger er nyttige til ætsning af forskellige metaller. For eksempel anvendes ASTM 30, der består af ammoniak, hydrogenperoxid (3%) og DI Water, til ætsning af kobber. Kellers Etch, der består af destilleret vand, salpetersyre, saltsyre og flussyre, er bedst til ætsning af aluminium og titanlegeringer.
Ved ætsning med forskellige kemikalier kan metallurgister udsætte en række mulige problemer i metalprøver. Ætsning kan afsløre små revner, porer eller indeslutninger i metalprøver. Oplysningerne fra ætsning gør det muligt for metallurgerne at finde ud af, hvorfor metallet mislykkedes.
Når et bestemt problem er identificeret, er det muligt at undgå det samme problem fremover.