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Europe | ENKUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN
Metallographische Präparationsmethoden nach Material
In diesem Leitfaden finden Sie Empfehlungen, wo Sie bei der metallografischen Präparation und Analyse von Kupfer und Kupferlegierungen beginnen sollten. Er enthält Tipps, wie Sie die besten Ergebnisse für Ihre metallografische Anwendung erzielen.
Was ist bei der Arbeit mit Kupfer und Kupferlegierungen zu beachten
Tipps zum Trennen von Kupfer und Kupferlegierungen
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 entfernen mehr Material, erzeugen aber auch mehr Wärme als eine dünnere Trennscheibe. Um die von den Trennscheiben erzeugte Wärme zu reduzieren, sollte die Vorschubgeschwindigkeit verringert werden.
Trennscheiben sollten je nach Werkstoff und Größe des zu trennenden Teils ausgewählt werden.
| Empfohlene Abrasiv-Trennscheiben für Kupfer und Kupferlegierungen | |||
|---|---|---|---|
| 254mm (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
Präzisionstrenngeräte werden bei der metallografischen Präparation von Verbundwerkstoffen zum Trennen kleiner oder empfindlicher Proben verwendet. Präzisionstrennscheiben 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 Trennscheibe eine ganze Schachtel Trennscheiben überdauern. Trennscheiben können mit Verbundwerkstoffen für schwierigere Schnitte verwendet werden, z. B. für präzise Schnitte in der Nähe eines interessanten Merkmals oder wenn es darauf ankommt, die Breite eines Schnitts zu reduzieren (Schnittverlust).
Weitere Vorteile der Verwendung eines Präzisionstrenners sind eine geringere Krafteinwirkung und folglich eine geringere Wärmeentwicklung, wodurch das Risiko von Schäden reduziert wird.
Abrasiv-Trennscheiben werden auch für Präzisionstrenngeräte hergestellt. Sie können verwendet werden, wenn die Gefahr besteht, dass Trennscheiben 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 Variabilität im Prozess haben (z. B. mehrere Anwender).
| Empfohlene Präzisionstrennscheiben für Kupfer und Kupferlegierungen | |||
|---|---|---|---|
| 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 |
Tipps zum Einbetten von Kupfer und Kupferlegierungen
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 können die geeignete Methode zum Einbetten von Verbundwerkstoffproben bestimmen. 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.
Die Wahl des Einbettmittels hängt von der Anforderung ab, die an der Probe durchgeführt werden soll. Wenn es darum geht, einheitliche Formen für die Präparation zu schaffen, kann PhenoCure® verwendet werden. Wenn Ätzen erforderlich ist, wären EpoMet® oder Diallylphthalat die bessere Wahl. Wenn Sie eine ganze Probe sehen müssen, sollten Sie TransOptic in Betracht ziehen. Als Thermoplast wird TransOptic bei Erhitzung und Halten bei Temperaturen zwischen 105 und 115 °C für etwa 20 Minuten weich, sodass die Probe entnommen werden kann.
Für die Elektronenmikroskopie könnte das leitfähige Medium ProbeMet genau das sein, das Sie suchen. Wenn der Kupfergehalt in der Probe von Interesse ist, ist KonductoMet® eine 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 unzureichend sein, insbesondere bei komplizierteren Formen. Hier können Epoxidharzsysteme Abhilfe schaffen. Mit längeren Verarbeitungszeiten kann angemischtes Epoxidharz mit einem Vakuumsystem verwendet werden, um die Imprägnierung in komplizierten Geometrien zu erleichtern. Unsere Epoxidharzsysteme bieten auch Systeme mit geringerer exothermer Reaktion. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Seite zum Einbetten.
Schleifen und Polieren von Kupfer und Kupferlegierungen - Tipps für alle Methoden
Verformungen in Kupfer- und Kupferlegierungsproben sind in der Regel schwierig zu entfernen. CarbiMet® SiC-Papiere sind eine gute Wahl beim Schleifen von Proben. Die Papiere sollten nach vier Minuten Schleifzeit entsorgt werden, um einen effizienten Abtrag zu gewährleisten.
Kupfer und Kupferlegierungen können beim Polieren anfällig für das Einbetten von Diamanten sein. Wenn dies der Fall ist, können unsere MetaDi® Supreme Diamant-Polierpasten mit MetaDi Schmiermittel verwendet werden. Die Paste wird in die Stofffaser eingebettet und haftet eher am Stoff, wobei sie weniger dazu neigt, sich in die Probenoberfläche einzubetten. Eine weitere Alternative ist die Verwendung von geruchlosem Kerzen- oder Paraffinwachs auf Siliziumkarbid-Schleifpapier. Das Wachs kann auf das Papier aufgetragen werden, um das Einbetten von Siliziumkarbidpartikeln in Proben zu verhindern.
Ein Vibrationspolierschritt mit MasterMet2® nach dem mechanischen Polieren kann hilfreich sein, um eine kratzerfreie Oberfläche zu erzeugen.
Durch den Einsatz des Burst-Dosiersystems von Buehler kann Diamantmittel eingespart und die Gleichmäßigkeit verbessert werden.
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.
| Verfahren zum Schleifen und Polieren von Kupfer und Kupferlegierungen (allgemein) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Oberfläche | Kraft [N] | Drehzahl Teller [U/min] | Relative Umdrehung | Zeit |
| CarbiMet® 220 grit to 320 grit | 5 [22] | 300 rpm |
 | Until Plane |
| TexMet® C mit 9um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
 | 5:00 |
| VerduTex mit 3um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
| 3:00 |
| VerduTex mit 1um MetaDi Supreme Diamond Colloidal Silica | 5 [22] | 150 rpm |
| 2:00 |
| ChemoMet® mit MasterMet® Colloidal Silica | 5 [22] | 150 rpm |
| 1:30 |
 = Arbeitsscheibe Probenhalter  = Probenhalter *Plus MetaDi Fluid Extender nach Wunsch | ||||
Tipps zum Ätzen von Kupfer und Kupferlegierungen
| Tabelle 20.6: Kupfer, Nickel und Kobalt: Kupfer und Legierungen | |
|---|---|
| Zusammensetzung | Anmerkungen |
| 25ml NH4OH 25ml Wasser (optional) 25-50ml H2O2 (3%) | Universelles Korngrenzenätzmittel für Cu & Cu-Legierungen (kann bei manchen Leg. eine Kornflächenätzung erzeugen). Frisch verwenden. Wasserstoffperoxid zuletzt hinzufügen. Abzug verwenden. Wischätzung 5-45sec. |
| 100ml Wasser 10g Ammoniumpersulfat | Universelles Korngrenzenätzmittel für Cu & Cu-Legierungen. 3-60 Sekunden lang tauchen oder wischen. Zeigt Korngrenzen an, ist aber empfindlich gegenüber der kristallographischen Orientierung. |
| 100ml Wasser 3g Ammoniumpersulfat 1ml NH4OH | Ätzmittel für Cu & Cu- Legierungen, insbesondere Cu-Be-Legierungen |
| 70ml Wasser 5g Fe(NO3)3 25ml HCl | Exzellentes Ätzmittel zur Korngrenzenätzung. Tauchätzen ca. 10-30 Sekunden. |
| 300ml Ethanol 2ml HCl 0,5 -1ml Selenic Acid | Selensäure-Ätzmittel nach Beraha für Messing und Cu-Be-Legierungen. Zur Erzielung klarer Korngrenzen empfiehlt es sich, die Probe vorzuätzen. Probe solange tauchätzen, bis deren Oberfläche blauviolett bis blau erscheint. Kunststoffzange verwenden und in dunkler Flasche lagern. Verläuft die Reaktion zu rasch und ändert sich die Farbe zu schnell, lediglich 0,5ml Selensäure verwenden. |
| 50ml Stammlösung* 1g K2S2O5 | Klemm I. Gut geeigneters Ätzmittel für Beta-Messing, Alpha-Beta Messing und Bronzelegierungen. Probe 2 min oder länger tauchätzen und dabei leicht hin und her bewegen, bis die Oberfläche eingefärbt ist. Im Falle von Alpha-Messing verläuft die Reaktion sehr langsam und kann bis zu 60min dauern. |
| 50ml Stammlösung* 1g K2S2O5 | Klemm II. Ausgezeichnetes Ätzmittel für Cu & Cu-Legierungen. Trotz der nicht allzu großen Farbenvielfalt lassen sich bei Hellfeldbeleuchtung gute Ergebnisse erzielen. Unter polarisiertem Licht und Verwendung einer kontrastverstärkenden Einfärbung lässt sich die Farbreaktion verbessern. Probe bei Bronze-Legierungen ca. 3-5min tauchätzen. |
| 5ml Stammlösung* 45ml Wasser 20g K2S2O5 | Klemm III. Ausgezeichnetes Ätzmittel für Cu & Cu-Legierungen. Trotz der nicht allzu großen Farbenvielfalt lassen sich bei Hellfeldbeleuchtung gute Ergebnisse erzielen. Unter polarisiertem Licht und Verwendung einer kontrastverstärkenden Einfärbung lässt sich die Farbreaktion verbessern. Probe bei Bronze-Legierungen ca. 3-5min tauchätzen. |
| *Stammlösung: wässrige, kalt gesättigte Na2S2O3-Lösung | |
Kupfer und Kupferlegierungen Bildgebungstipps
Je nach Legierung und Anwendung kann das Ziel der Analyse unterschiedlich sein. Einige gängige Analyseziele sind Porosität, Verunreinigungen, Kornstruktur, Phasenanteil und Dimensionsmessungen. Dimensionsmessungen können mit einer der unteren Ebenen unserer OmniMet® Software durchgeführt und gespeichert werden. Für umfassendere Analysen und den Export von Daten sind möglicherweise erweiterte Versionen der OmniMet-Software erforderlich.
Tipps zur Härteprüfung von Kupfer und Kupferlegierungen
| 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 | |
Die von Buehler angebotenen Geräte sind für mindestens eine der folgenden Skalen ausgelegt: Brinell, Rockwell, Vickers und Knoop. Wenn eine der vorgenannten Skalen verwendet wird, gibt es Normen für das Prüfverfahren. Normen wie die in der Tabelle aufgeführten sind eine gute Referenz für die richtige Prüfmethode für die Skalen. Darin werden Anforderungen an Geräte, Proben, Prüfverfahren und mehr beschrieben, die bei der Bestimmung der richtigen Waage helfen können.
Die Ausrüstungsmöglichkeiten variieren im Grad der Automatisierung und Dokumentation. Einige Geräte sind mit einer Software für Härteprüfungen ausgestattet. Software wie DiaMet von Buehler 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 durchgeführt werden muss.
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