United States | EN
Canada | EN
United Kingdom | EN
German | DE
France | FR
Mexico | ES
Japan | JA
China | ZH
Europe | ENALUMINIUM UND ALUMINIUMLEGIERUNGEN
Metallographische Präparationsmethoden nach Material
In diesem Leitfaden finden Sie Vorschläge, wo Sie bei der metallografischen Präparation und Analyse von Aluminium und Aluminiumlegierungen beginnen sollten. Er enthält Tipps, wie Sie die besten Ergebnisse für Ihre metallografische Anwendung erzielen.
Was ist bei der Arbeit mit Aluminium und Aluminiumlegierungen zu beachten?
Je nach Zusammensetzung, Verarbeitung und Wärmeeinwirkung kann sich die Präparationsmethode ändern. Bei reinem Aluminium ist beispielsweise die Wahrscheinlichkeit höher, dass Schleifpartikel eingebettet werden, als bei anderen Aluminiumwerkstoffen. Die Poliermethode kann hierfür angepasst werden, indem anstelle einer Suspension eine Paste verwendet wird.
Tipps zum Trennen von Aluminium
Alle Schnitte sollten stehts unter Kühlung erfolgen, wobei ein Großteil des Kühlmittel in den Schnitt geleitet werden sollte. Trennen mittels einem geeigneten Kühlschmierstoffs ergibt eine wesentlich bessere Oberflächenqualität als ein Trennschnitt ohne Kühlung. Die Verwendung von Kühlschmiermittel schützt auch vor Oberflächenschäden durch Überhitzung und mechanische Beanspruchung. Es ist wichtig, Schäden beim Trennen zu minimieren. Mechanische Schäden, wie z. B. Brüche, können tief in die Struktur eindringen und spätere Präparationsschritte unnötig verlängern. Es werden zwei Arten des Trennens unterschieden: Abrasiv- und Präzisionstrennen.
Tipps zum Abrasivtrennen
Die Größe der Trennscheibe wirkt sich auch auf die Trennparameter aus. Größere, dickere Trennscheiben tragen mehr Material ab, erzeugen aber auch mehr Wärme als dünnere Trennscheiben. Um die von den Trennscheiben erzeugte Wärme zu reduzieren, sollte die Vorschubgeschwindigkeit verringert werden.
| Empfohlene Abrasivtrennscheiben für Aluminium | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10in) | 305 mm (12in) | 356mm (14in) | 406mm (16in) |
| 102512P 1,5mm [0,06in] | 103012P 2mm [0,079in] | 103512P 2,5mm [0,1in] | 10-31650-010 3mm [0,125in] |
Tipps zum Präzisionstrennen
Präzisionstrenner werden bei der metallografischen Präparation von Aluminium zum Trennen kleiner oder empfindlicher Proben verwendet. Präzisionstrennscheiben auf Diamant oder CBN-Basis brechen nicht während des Gebrauchs. Am äußeren Rand der Trennscheibe befindet sich ein Abschnitt, in dem Schleifmittel mit einer Metalllegierung verbunden wurden. Bei sorgfältiger Behandlung kann eine Präzisionstrennscheibe eine ganze Schachtel Abrasivtrennscheiben überdauern. Präzisionstrennscheiben können für schwierigere Schnitte bei Aluminium verwendet werden, z. B. für präzise Schnitte in der Nähe eines bestimmten Merkmals oder wenn es wichtig ist, die Breite eines Schnitts zu reduzieren (Schnittverlust).
Weitere Vorteile der Verwendung eines Präzisionstrenners sind die geringere Belastung und die damit verbundene geringere Wärmeentwicklung, wodurch die Beschädigung reduziert wird.
Abrasivtrennscheiben können auch mit Präzisionstrennern verwendet werden. Beispielsweise in Fällen, in denen die Trennscheiben häufig brechen. Dies kann der Fall sein, wenn Sie ein schwer zu spannendes Teil haben, ein Teil, das sich beim Trennen verschieben könnte, oder wenn Sie mehr Prozessvariabilität haben (z. B. mehrere Anwender).
| Empfohlene Präzisionstrennscheiben für Aluminium | |||
|---|---|---|---|
| 127mm (5in) | 178mm (7in) | 203mm (8in) | Abrichtstein |
| 11-4215 0,5mm [0,020in] | 11-4237 0,6mm [0,025in] | 11-4238 0,9mm [0,035in] |
11-1190
11-2490 |
Einbettungstipps für Aluminium
Das Einbetten metallografischer Proben kann helfen, nachfolgende Schritte zu automatisiern. Desweitern wird dadurch die Handhabung in den nachfolgenden Präparationsschritten und in der metallografischen Analyse erleichtert. Proben mit komplizierten Formen können so eingebettet werden, dass einheitliche Formen entstehen.
Das Einbetten von Proben schützt außerdem die Kanten der Proben und bewahrt vor Oberflächenbeschädigungen während der metallografischen Präparation. Die Einbettungsmethode sollte die Mikrostruktur der Probe in keiner Weise verändern. Druck und Hitze sind die häufigsten Ursachen für schädliche Auswirkungen. Temperaturen um 180 °C und Drücke um 290 bar sind beim Warmeinbetten üblich.
Die Geometrie und die Eigenschaften der Proben bestimmen die geeignete Methode zum Einbetten von Aluminiumproben. Verwenden Sie Kalteinbettmittel, wenn die Proben dünn sind oder sich leicht verformen. Solche Proben sind in der Regel empfindlich gegenüber hohem Druck. Wenn die Proben nicht druckempfindlich sind, kann das Warmeinbetten Zeit und Geld sparen.
Für den allgemeinen Gebrauch ist PhenoCure® eine gute Wahl. EpoMet® oder Diallylphthalat weisen im Vergleich zu PhenoCure eine bessere Kantenanbindung auf und wären gute Optionen, wenn dieses Kriterium Priorität hat. Wenn Transparenz eine Rolle spielt, sollten Sie TransOptic in Betracht ziehen. Als Thermoplast wird TransOptic bei Erhitzung und einer Temperatur zwischen 105 und 115 °C für etwa 20 Minuten weich und ermöglicht so die Entnahme der Proben.
Für die Elektronenmikroskopie ist ProbeMet ein geeignetes kupferbasiertes leitfähiges Medium. Wenn der Kupfergehalt in der Probe von Interesse ist, ist KonductoMet® eine kohlenstoffgefüllte leitfähige Alternative zu ProbeMet.
Durch eine sorgfältige Auswahl kann sichergestellt werden, dass die Einbettmittel den Anforderungen hinsichtlich Zeit, Viskosität, Temperatur und Schrumpfspalt entsprechen. Acrylharzsysteme können den Durchsatz durch schnelle Aushärtungszeiten zwischen 5 und 30 Minuten erhöhen. Obwohl Acrylharze schneller aushärten, kann die Probenhaftung und die Viskosität manchmal zu wünschen übrig lassen, insbesondere bei komplizierteren Formen. Hier können Epoxidharzsysteme helfen. Durch längere Verarbeitungszeiten kann gemischtes Epoxidharz mit einem Vakuumsystem verwendet werden, um die Imprägnierung in komplizierten Geometrien zu verbessern. Unsere Epoxidharzsysteme bieten auch Systeme mit geringerer exothermer Reaktion. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Seite zum Thema Einbetten.
Tipps zum Schleifen und Polieren von Aluminium für alle Methoden
Ein weiteres mögliches Artefakt bei der Präparation sind Schleifpartikel, die sich in Aluminium einlagern. Wenn Sie auf dieses Problem stoßen, wechseln Sie zu Diamant-Polierpasten. Wenn Sie Siliziumkarbid-Schleifpapier verwenden, können Sie geruchloses Kerzenwachs oder Paraffinwachs auf das Papier auftragen, um zu verhindern, dass sich Siliziumkarbidpartikel in die Proben einlagern.
Weiches Aluminium wie O-Temper-Legierungen und reines Aluminium sind anfällig für Verformungen und Kratzer. Um dies zu beheben, wird ein kurzer Vibrationspolierschritt mit MasterMet®2 durchgeführt.
Die ideale Einstellung für das Burst-Dosiersystem ändert sich je nach Größe der Arbeitsscheibe und des verwendeten Poliertuchs. Als allgemeine Richtlinie gilt, dass bei einer Arbeitsscheibengröße von 203mm (8″) eine Burst-Einstellung von 3 ein guter Ausgangspunkt ist. Bei Größen von 2554mm (10″) und 305mm (12″) stellen Sie das Burst-System auf 4 ein und passen Sie es nach Bedarf an. Es kann etwas Experimentierfreude erforderlich sein, um die optimalen Einstellungen zu ermitteln und eine ausreichende Abrasivität und Benetzung des Tuchs sicherzustellen. Burst-Dosiersysteme können auf Wunsch auch gleichzeitig mit Diamant-Combo Lösungen genutzt werden.
Die in den Schleif- und Poliermethoden aufgeführten Lasten sind Empfehlungen für eine 30mm (1,25″) große eingebettete Probe. Wenn während der Präparation Zentralandruck verwendet wird, sollte die angegebene Kraft mit der Anzahl der zu polierenden Proben multipliziert werden. Verwenden Sie für unterschiedliche Probengrößen unseren Rechner zur Lastumrechnung, um die richtige Last für Ihre Anwendung zu ermitteln.
| Vorgehensweise beim Schleifen und Polieren von Aluminium (allgemein) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Oberfläche | Kraft [N] | Drehzahl Teller [U/min] | Relative Umdrehung | Zeit |
| CarbiMet® P320 | 5 [22] | 300 rpm |
 | Until Plane |
| UltraPad mit 9um MetaDi® Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
 | 5:00 |
| TriDent mit 3um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
| 4:00 |
| ChemoMet® mit MasterMet® Kolloidales Siliziumdioxid | 5 [22] | 150 rpm |
| 1:30 |
 = Arbeitsscheibe Probenhalter  = Probenhalter *Plus MetaDi Fluid Extender nach Wunsch | ||||
| Vorgehensweise beim Schleifen und Polieren von Weichaluminium einschließlich Reinstaluminium und handelsüblichem Reinaluminium | ||||
|---|---|---|---|---|
| Oberfläche | Kraft [N] | Drehzahl Teller [U/min] | Relative Umdrehung | Zeit |
| CarbiMet® 320 grit | 5 [22] | 300 rpm |
| Until Plane |
| TexMet® C mit 9um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
| 5:00 |
| TexMet C mit 3um MetaDi Diamond Paste mit extender | 5 [22] | 150 rpm |
| 4:00 |
| TexMet C mit 1um MetaDi Diamond Paste mit extender | 5 [22] | 150 rpm |
| 2:00 |
| ChemoMet mit MasterMet Kolloidales Siliziumdioxid | 5 [22] | 150 rpm |
| 1:30 |
|
= Arbeitsscheibe Probenhalter = Probenhalter *Plus MetaDi Fluid Extender nach Wunsch | ||||
Tipps zum Ätzen von Aluminium
In der folgenden Tabelle finden Sie Methoden für die Präparation von Aluminium.
| Tabelle 20.1: Leichtmetalle & Aluminium-Legierungen | |
|---|---|
| Zusammensetzung | Anmerkungen |
| 95ml Wasser 2,5ml HNO3 1,5ml HCl 1,0ml HF | Ätzmittel nach Keller, ein sehr beliebtes Allzweckätzmittel für Al und Al-Legierungen, außer für Legierungen mit hohem Siliziumgehalt. Die Proben 10–20 Sekunden lang eintauchen und in warmem Wasser abspülen. Anschließend kann ein Eintauchen in konzentrierte HNO3 erfolgen. Stellt alle gängigen Bestandteile dar und zeigt bei Verwendung durch Eintauchen die Kornstruktur in bestimmten Legierungen. |
| 90-100ml Wasser 0,1-10ml HF | Ätzmittel für allgemeine Zwecke. Greift FeAl3 und andere Bestandteile an. Die Konzentration von 0,5 % HF ist sehr beliebt. |
| 84ml Wasser 15,5ml HNO3 0,5ml HF 3g CrO3 | Graff- und Sargent-Ätzmittel für Korngrößen von 2XXX, 3XXX, 6XXX und 7XXX Knetlegierungen. Die Probe 20–60 Sekunden lang unter leichtem Rühren eintauchen. |
| 1,8%ige Fluorborsäure in Wasser | Anodisieren nach Barker für Kornflächenätzung. 0,5–1,5 A/mm², 30–45 V DC verwenden. Für die meisten Legierungen und Härtungsgrade sind 20 Sekunden bei 1 A/mm² und 30 V DC bei 68 ° [20 °C] ausreichend. Rühren ist nicht erforderlich. In warmem Wasser abspülen und trocknen. Polarisiertes Licht verwenden; empfindliche Tönung hilfreich. |
| 4g KMnO4 1g NaOH 100ml Wasser | Farbätzmittel nach Weck für Al und Al-Legierungen, ein sehr beliebtes Ätzmittel für allgemeine Zwecke, besonders gut geeignet, um die Körnung von Knetlegierungen sichtbar zu machen. Die Probe 15–20 Sekunden lang eintauchen und vorsichtig bewegen, bis die Oberfläche gefärbt ist. |
Tipps zur Bildgebung von Aluminium
Je nach Legierung und Anwendung kann das Ziel der Analyse unterschiedlich sein. Einige allgemeine Ziele der Analyse sind Porosität, Reinigungsgrad, Kornstruktur, und Phasenanteil und Korngrößenanalyse. Korngrößenanalyse kann mit einer der einfacheren Versionen unserer OmniMet® Software durchgeführt und gespeichert werden. Für andere Analyse- und Exportanforderungen sind möglicherweise erweiterte Versionen der OmniMet-Software erforderlich.
Tipps zur Härteprüfung von Aluminium
| Referenzmaterialien für die Härteprüfung | ||
|---|---|---|
| ASTM | ISO | |
| Brinell | E10 | 6506 |
| Rockwell | E18 | 6508 |
| Vickers | E92,E384 | 6507 |
| Knoop | E384 | 4545 |
| Instrumentiert | E2546 | 14577 |
| Umrechnungen | E140 | 18265 |
| ASM-Handbuch, Band 8: Mechanische Prüfung und Bewertung | Abschnitt Härteprüfung | |
Bei Buehler wird Equipment angeboten, das mindestens eine der folgenden Skalen abdeckt: Brinell, Rockwell, Vickers und Knoop. Wenn eine der oben genannten Skalen verwendet wird, gibt es Standards für die Testmethode. Standards wie die in der Tabelle aufgeführten sind gute Referenzpunkte für die richtige Testmethode für die Skalen. Anforderungen an Ausrüstung, Proben, Testmethoden und mehr werden darin beschrieben, um die richtige Skala zu bestimmen.
Die Leistungsfähigkeit der Geräte variiert in Bezug auf Automatisierungs- und Dokumentationsgrad. Einige Geräte sind mit einer Software für Härteprüfungen ausgestattet. Software wie Buehlers DiaMet kann dabei helfen, Teile effizienter zu prüfen, genauer zu messen und die Ergebnisse zu dokumentieren. Dies kann besonders hilfreich sein, wenn eine große Anzahl von Eindrücken an einem Teil vorgenommen werden muss.
Passende Produkte
Alle Lösungen nach Material sortiert
Wählen Sie ein Material aus, um die Präparationsmethoden von Buehler anzuzeigen
Komplettlösungen für die Metallographie im Labor
Alle Produkte im Buehler Produktkatalog ansehen
Finden Sie zu Ihrem Material passende Methoden
Sicherheitsdatenblätter von Buehler durchsuchen
Durchsuchen Sie die Buehler Produkt-Literatur
