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China | ZHCUIVRE ET ALLIAGES DE CUIVRE
Solutions de préparation métallographique par matériau
Ce guide vous indique par où commencer lors de la préparation et de l'analyse métallographique du cuivre et des alliages de cuivre. Vous y trouverez également des conseils pour obtenir les meilleurs résultats pour votre application métallographique.
Éléments à prendre en compte lors du travail sur le cuivre et les alliages de cuivre
Conseils pour la coupe du cuivre et des alliages de cuivre
Toutes les coupes doivent être effectuées à l’état humide, avec un flux important de liquide de refroidissement dirigé vers la coupe. La coupe à l’eau produit une surface plus lisse que la coupe à sec. L’utilisation de liquide de refroidissement permet également d’éviter les dommages de surface causés par la surchauffe et les contraintes mécaniques. Il est important de réduire les dommages lors du sectionnement. Les dommages mécaniques, tels que les fractures, peuvent pénétrer profondément dans la structure et rallonger les étapes de préparation ultérieures. Il existe deux principaux types d’outils de coupe : Les outils abrasifs et les outils de précision.
Conseils pour la coupe abrasive
Les lames abrasives ont des forces d’adhérence différentes et sont recommandées en fonction de l’efficacité de leur force d’adhérence et du type d’abrasif avec différents matériaux. Le choix d’une lame incorrecte peut entraîner un taux d’usure inapproprié et éventuellement altérer la microstructure existante. Une lame abrasive est entièrement constituée d’abrasif lié par une résine. À l’usage, les lames se réduisent jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus couper. Une nouvelle lame peut alors être placée sur l’équipement de sectionnement pour effectuer des coupes supplémentaires.
La taille de la lame abrasive influe également sur les paramètres de coupe. Les lames plus grandes et plus épaisses enlèvent plus de matière mais génèrent également plus de chaleur qu’une lame plus fine. Pour réduire la chaleur produite par les lames, les vitesses d’avance doivent être réduites.
Les meules/lames abrasives doivent être sélectionnées en fonction du type de matériau et de la taille de la pièce à découper.
| Lame abrasive recommandée pour le cuivre et les alliages de cuivre | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10 po) | 305 mm (12 po) | 356 mm (14 po) | 406 mm (16 po) |
| 102512P 1,5 mm (0,06 po) | 103012P 2 mm (0,079 po) | 103512P 2,5 mm (0,1 po) | 10-31650-010 3 mm (0,125 po) |
Pointes de coupe de précision
Les lames de précision sont utilisées dans la préparation métallographique du cuivre lors de la coupe d’échantillons petits ou délicats. Les lames de précision ne s’abîment pas en cours d’utilisation. Sur le bord extérieur de la lame, il y a une section où l’abrasif a été lié à un alliage métallique et, si l’on en prend soin, une lame de gaufrage peut durer plus longtemps qu’une boîte de lames abrasives. Les lames de gaufrage peuvent être utilisées avec le cuivre pour des coupes plus difficiles, notamment pour réaliser une coupe précise à proximité d’une caractéristique intéressante, ou lorsqu’il est essentiel de réduire la largeur d’une coupe (perte de kerf).
L’utilisation d’une lame de précision présente d’autres avantages : une charge plus faible est appliquée et, par conséquent, moins de chaleur est générée, ce qui réduit l’ampleur des dommages par rapport à la coupe abrasive.
Les lames abrasives sont également conçues pour les fraises de précision. Elles peuvent être utilisées lorsque le risque de rupture des lames est élevé. Il peut s’agir d’une pièce difficile à serrer, d’une pièce susceptible de se déplacer pendant la coupe ou d’une variabilité plus importante dans le processus (par exemple, plusieurs opérateurs).
| Lames de précision recommandées pour le cuivre et les alliages de cuivre | |||
|---|---|---|---|
| 127 mm (5 po) | 178 mm (7 po) | 203 mm (8 po) | Bâton de dressage |
| 11-4215 0,5 mm (0,020 po) | 11-4237 0,6 mm (0,025 po) | 11-4238 0,9 mm (0,035 po) |
11-1190
11-2490 |
Conseils pour l'enrobage du cuivre et des alliages de cuivre
L’enrobage des échantillons métallographiques permet d’automatiser et de faciliter la manipulation lors des étapes suivantes de la préparation et de l’examen métallographiques. Les échantillons de forme complexe peuvent être enrobés pour créer des formes uniformes, ce qui permet d’automatiser le processus de préparation des échantillons.
L’enrobage permet de protéger et de préserver les arêtes ou les défauts de surface lors de la préparation métallographique. La méthode d’enrobage ne doit en aucun cas modifier la microstructure de l’échantillon. La pression et la chaleur sont les sources les plus courantes d’effets néfastes. Les températures d’environ 350oF et les pressions d’environ 4200 PSI sont courantes pour l’enrobage par compression à chaud.
La géométrie et les propriétés de l’échantillon peuvent déterminer la méthode appropriée pour l’enrobage des échantillons de cuivre. Utilisez l’enrobage par coulée lorsque les échantillons sont minces ou se déforment facilement. Ces échantillons ont tendance à être sensibles aux pressions élevées. Si les échantillons ne sont pas sensibles à la pression, l’enrobage par compression à chaud peut être un gain de temps et d’argent.
Les supports peuvent être choisis en fonction de l’analyse à effectuer sur l’échantillon. Pour créer des formes cohérentes en vue du polissage, on peut utiliser PhenoCure®. Si une gravure est nécessaire, EpoMet® ou le phtalate de diallyle sont de meilleurs choix. Si vous avez besoin de voir un échantillon entier, pensez à TransOptic. En tant que thermoplastique, TransOptic, lorsqu’il est chauffé et maintenu à des températures comprises entre 105 et 115oC pendant environ 20 minutes, se ramollit, ce qui permet d’enlever l’échantillon.
Pour la microscopie électronique, ProbeMet peut être le support conducteur que vous recherchez. Si la teneur en cuivre de l’échantillon est intéressante, KonductoMet® est une alternative conductrice au ProbeMet.
Une sélection minutieuse permet de s’assurer que le support répond aux besoins d’enrobage en termes de temps, de viscosité, de température et de rétrécissement. Les systèmes acryliques permettent d’augmenter le rendement grâce à des temps de durcissement rapides compris entre 5 et 30 minutes. Bien que le durcissement soit plus rapide, l’adhérence de l’échantillon et la viscosité des acryliques peuvent parfois être insuffisantes, en particulier pour les formes plus complexes. C’est là que les systèmes époxy peuvent être utiles. Avec des temps de travail plus longs, les époxy mixtes peuvent être utilisés avec un système de vide pour améliorer les niveaux de pénétration dans les géométries complexes. Nos systèmes époxy offrent également des pics exothermiques plus faibles. Des informations supplémentaires sont disponibles sur notre page de montage.
Cuivre et alliages de cuivre Conseils de prépolissage et de polissage pour toutes les méthodes
Les déformations dans les échantillons de cuivre et d’alliages de cuivre ont tendance à être plus difficiles à éliminer. Les papiers CarbiMet® SiC sont un choix efficace pour le prépolissage des échantillons. Les papiers doivent être jetés après deux minutes de prépolissage afin d’assurer un prépolissage efficace et d’éviter le brunissage. Une alternative plus durable est le DGD Color, un disque abrasif fixe lié à la résine, qui permet un meulage efficace des matériaux ductiles.
Le cuivre et les alliages de cuivre peuvent être sujets à l’incrustation de diamants pendant le polissage. Si c’est le cas, les formulations de notre pâte MetaDi® Supreme Diamond peuvent être utilisées avec le diluant MetaDi. La pâte est frottée dans la fibre du drap et a plus de chance d’adhérer au drap avec moins de tendance à s’incruster dans la surface de l’échantillon. Une autre solution consiste à utiliser de la cire de bougie inodore ou de la paraffine sur du papier de carbure de silicium. La cire peut être appliquée sur le papier pour empêcher les particules de carbure de silicium de s’incruster dans les échantillons.
Une étape de polissage vibratoire avec du MaterMet® après le polissage mécanique peut être utile pour créer une surface sans rayures.
L’utilisation du système de distribution Burst de Buehler permet d’économiser le diamant et d’améliorer la cohérence de la préparation.
Le taux idéal pour le système de distribution Burst varie en fonction de la taille du plateau et du drap de polissage utilisé. En règle générale, pour un plateau de 8 pouces, un réglage de 3 est un bon point de départ. Pour les plateaux de 10″ et 12″, réglez le système de distribution en rafale sur 4 et ajustez selon les besoins. Il peut être nécessaire d’expérimenter pour déterminer les réglages optimaux afin d’assurer une abrasion et un mouillage suffisants du tissu. Les distributeurs en rafale sont également capables de distribuer des prolongateurs en même temps que le diamant, si vous le souhaitez.
Les charges indiquées dans les méthodes de prépolissage et de polissage sont des recommandations pour un échantillon monté de 1,25″. Si l’on utilise la force centrale pendant la préparation, la force indiquée doit être multipliée par le nombre d’échantillons à polir. Pour des échantillons de tailles différentes, utilisez notre calculateur de conversion de charge pour déterminer la charge correcte pour votre application.
| Procédure de prépolissage et de polissage du cuivre et des alliages de cuivre (général) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Surface | Charges [N] | Vitesse de base [tr/min] | Rotation relative | Temps |
| CarbiMet® 220 à 320 grains | 5 [22] | 300 rpm |
|
Until Plane |
| TexMet® C avec 9um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
|
5:00 |
| VerduTex avec 3um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
|
3:00 |
| VerduTex avec 1um MetaDi Supreme Diamond Silice colloïdale | 5 [22] | 150 rpm |
|
2:00 |
| ChemoMet® avec MasterMet® Silice colloïdale | 5 [22] | 150 rpm |
|
1:30 |
 = Plateau  = Porte-échantillon *Plus MetaDi Fluid Extender selon les besoins
|
||||
Cuivre et alliages de cuivre Conseils de gravure
| Tableau 20.6 : Cuivre, nickel et cobalt : Cuivre et alliages | |
|---|---|
| Composition de l'alliage | Commentaires |
| 25mℓ NH4OH 25mℓ eau (facultatif) 25-50mℓ H2O2 (3 %) | Gravure à contraste de grain à usage général pour le Cu et les alliages (produit une gravure plate pour certains alliages). Utiliser le produit frais, ajouter le peroxyde en dernier. Utiliser sous une hotte. Tamponner l'échantillon pendant 5 à 45 secondes. |
| 100mℓ d'eau 10g de persulfate d'ammonium | Mordançage général pour le Cu et les alliages. Immerger ou tamponner pendant 3 à 60 secondes. Révèle les joints de grains mais est sensible à l'orientation cristallographique. |
| 100mℓ eau 3g persulfate d'ammonium 1mℓ NH4OH | Gravure générale pour le Cu et les alliages, en particulier les alliages Cu-Be |
| 70mℓ eau 5g Fe(NO3)3 25mℓ HCl | Excellente attaque générale, révèle bien les joints de grains. Immerger l'échantillon 10-30 secondes. |
| 300mℓ Éthanol 2mℓ HCl 0,5 -1mℓ Acide sélénique | Acide sélénique de Beraha pour le laiton et les alliages Cu-Be. Le pré-mordançage de l'échantillon est utile pour obtenir des limites de grain claires. Immerger l'échantillon jusqu'à ce que la surface devienne violette à bleue. Utiliser des pinces en plastique et conserver dans une bouteille sombre. Si la réaction est trop rapide et que la couleur change trop vite, utiliser 0,5 ml d'acide sélénique. |
| Solution mère 50mℓ* 1g K2S2O5 | Réactif I de Klemm. C'est un bon réactif d'attaque pour le laiton bêta, le laiton alpha-bêta et les bronzes. Immerger pendant 2 minutes ou plus et agiter doucement l'échantillon jusqu'à ce que la surface soit colorée. Pour le laiton alpha, la réaction est très lente, généralement jusqu'à 60 minutes. |
| Solution mère 50mℓ* 1g K2S2O5 | Réactif de Klemm III. Excellent réactif d'attaque pour les alliages de cuivre et meilleur pour les cartouches de laiton. Bien que la gamme de couleurs soit limitée, les résultats sont très bons en champ clair. La lumière polarisée et la teinte sensible améliorent la réponse des couleurs. Immerger l'échantillon 3-5 minutes pour les alliages de bronze. |
| 5mℓ Solution mère* 45mℓ Eau 20g K2S2O5 | Réactif de Klemm III. Excellent réactif d'attaque pour les alliages de cuivre et meilleur pour les cartouches de laiton. Bien que la gamme de couleurs soit limitée, les résultats sont très bons en champ clair. La lumière polarisée et la teinte sensible améliorent la réponse des couleurs. Immerger l'échantillon 3-5 minutes pour les alliages de bronze. |
| *Solution de base : solution aqueuse de Na2S2O3 saturée à froid. | |
Conseils pour l'imagerie du cuivre et des alliages de cuivre
L’objectif de l’analyse peut varier en fonction de l’alliage et de l’application. Certains objectifs communs sont la porosité, les contaminants, la structure du grain, le pourcentage de phase et les mesures dimensionnelles. Les mesures dimensionnelles peuvent être prises et sauvegardées en utilisant l’un des niveaux inférieurs de notre logiciel OmniMet®. Pour des analyses plus complètes et des besoins d’exportation, des versions plus avancées du logiciel OmniMet peuvent être nécessaires.
Conseils pour les essais de dureté sur le cuivre et les alliages de cuivre
| Matériaux de référence pour les essais de dureté | ||
|---|---|---|
| ASTM | ISO | |
| Brinell | E10 | 6506 |
| Rockwell | E18 | 6508 |
| Vickers | E92,E384 | 6507 |
| Knoop | E384 | 4545 |
| Instrumenté | E2546 | 14577 |
| Conversions | E140 | 18265 |
| ASM Handbook Volume 8 : Mechanical Testing and Evaluation (Manuel de l'ASM, volume 8 : essais mécaniques et évaluation) | Section sur les essais de dureté | |
Chez Buehler, l’équipement proposé est conçu pour effectuer au moins l’une des échelles suivantes : Brinell, Rockwell, Vickers et Knoop. Si l’on utilise une échelle mentionnée précédemment, il existe des normes pour la méthode d’essai. Les normes telles que celles énumérées dans le tableau sont de bons points de référence pour la méthode d’essai appropriée pour les échelles. Les exigences en matière d’équipement, d’échantillons, de méthodes d’essai et autres sont décrites dans ces normes et peuvent aider à déterminer la balance appropriée.
Les capacités des équipements varient en fonction des niveaux d’automatisation et de documentation. Certains appareils sont intégrés à un logiciel d’essai de dureté. Un logiciel tel que DiaMet de Buehler peut aider à tester les pièces plus efficacement, avec plus de précision et en documentant les résultats. Cela peut s’avérer particulièrement utile lorsqu’un grand nombre d’empreintes doivent être réalisées sur une pièce.
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