Eine Technik zum Freilegen von Features in Metallen
Metallographisches Ätzen ist eine chemische Technik, die verwendet wird, um Merkmale von Metallen auf mikroskopischer Ebene hervorzuheben. Durch die Untersuchung des Charakters , der Menge und der Verteilung dieser verschiedenen Merkmale können Metallurgen physikalische Eigenschaften und Leistungsfehler einer gegebenen Metallprobe vorhersagen und erklären.
Wie zeigt das Ätzen Probleme in Metallen?
Die meisten metallurgischen Merkmale sind mikroskopisch klein; Sie können nicht ohne optische Vergrößerung von mindestens 50x und bis zu 1000x bei Verwendung von Lichtmikroskopen gesehen oder analysiert werden.
Um solche Merkmale zu analysieren, muss eine metallische Probe zu einem sehr feinen spiegelähnlichen Finish poliert werden. Leider sieht eine solche fein polierte Oberfläche unter dem Mikroskop nur wie ein weißes Feld aus.
Um einen Kontrast zwischen den Elementen der Mikrostruktur des Metalls zu erzeugen, werden chemische Lösungen, die als Ätzmittel bekannt sind, verwendet. Ätzmittel korrodieren selektiv einige dieser Elemente, die sich als dunklere Bereiche zeigen. Dies ist möglich, weil Unterschiede in der Zusammensetzung, Struktur oder Phase eines Metalls die relativen Korrosionsraten verändern, wenn sie einem Ätzmittel ausgesetzt werden.
Mit Ätzmitteln werden belichtet:
- die Form und Größe der Korngrenzen (Defekte in der Kristallstruktur)
- metallische Phasen (unterschiedliche Metallarten in einer Legierung)
- Einschlüsse (winzige Mengen nichtmetallischen Materials)
- die Integrität von Lötpunkten, insbesondere in elektronischen Produkten
- Risse und andere Probleme in Schweißnähten
- Gleichmäßigkeit, Qualität und Dicke der Beschichtungsmaterialien
Arten von metallographischen Ätzen
Laut der Website Metalographic.com, "Ätzen ist ein Prozess, um die Struktur des Materials zu enthüllen, gehören zu den gängigen Ätztechniken:
- Chemisch
- Elektrolytisch
- Thermal
- Plasma
- Geschmolzenes Salz
- Magnetisch
Die zwei gebräuchlichsten Techniken sind chemisches und elektrochemisches Ätzen.
Chemisches Ätzen ist typischerweise eine Kombination von entweder einer Säure oder einer Base mit einem Oxidations- oder Reduktionsmittel in einem gelösten Stoff, wie einem Alkohol. Elektrochemisches Ätzen ist eine Kombination von chemischem Ätzen mit einer elektrischen Spannung / Strom. "
Wie Ätzen verwendet wird, um Metallversagen zu verhindern
Metallurgen sind Wissenschaftler, die sich auf die Struktur und Chemie von Metallen spezialisiert haben. Wenn Metalle versagen (zum Beispiel wenn eine Struktur kollabiert), ist es wichtig, die Gründe zu verstehen. Metallurgen untersuchen Proben des Metalls, um die Gründe für das Versagen zu bestimmen.
Es gibt über ein Dutzend verschiedene Ätzlösungen, die aus Komponenten wie Ammoniak, Wasserstoffperoxid und Salzsäure bestehen. Verschiedene Lösungen sind nützlich zum Ätzen verschiedener Metalle. Zum Beispiel wird ASTM 30, das aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid (3%) und DI-Wasser besteht, zum Ätzen von Kupfer verwendet. Keller's Etch, bestehend aus destilliertem Wasser, Salpetersäure, Salzsäure und Fluorwasserstoffsäure, eignet sich am besten zum Ätzen von Aluminium- und Titanlegierungen.
Durch das Ätzen mit verschiedenen Chemikalien können Metallurgen eine Vielzahl möglicher Probleme in Metallproben aufdecken. Durch Ätzen können winzige Risse, Poren oder Einschlüsse in Metallproben entdeckt werden. Die Informationen, die durch das Ätzen geliefert werden, ermöglichen es den Metallurgen herauszufinden, warum das Metall versagt hat.
Sobald ein bestimmtes Problem erkannt wird, ist es möglich, das gleiche Problem in Zukunft zu vermeiden.