SOLUCIONES POR MATERIALES:

ALUMINIO Y ALEACIONES DE ALUMINIO

Soluciones de preparación metalográfica por material

Utilice esta guía para obtener consejos sobre por dónde empezar al realizar la preparación metalográfica y el análisis del aluminio y las aleaciones de aluminio. Se incluyen consejos para obtener los mejores resultados en su aplicación metalográfica.

Corte general

Montaje general

Desbaste y pulido general

Electropulido general

Pruebas generales de dureza

Aspectos a tener en cuenta al trabajar con aluminio y aleaciones de aluminio

El aluminio es un metal blando y dúctil. El daño inducido por una preparación inadecuada es un problema común de preparación en las composiciones más puras. Hay que tener especial cuidado para evitar deformaciones durante el corte y el montaje.

En función de la composición, la transformación y el tratamiento térmico, el método de preparación puede cambiar. Por ejemplo, con el aluminio puro, las posibilidades de que se incrusten partículas abrasivas son mayores que con otros materiales de aluminio. El método de pulido puede ajustarse a esto utilizando pasta en lugar de suspensión.

Consejos para el corte de aluminio

Todos los cortes deben realizarse en húmedo, con un amplio flujo de refrigerante dirigido al corte. El corte en húmedo producirá un acabado superficial más suave que el corte en seco. El uso de refrigerante también evitará daños en la superficie causados por sobrecalentamiento y tensiones mecánicas. Es importante reducir los daños durante el seccionado. Los daños mecánicos, como las fracturas, pueden penetrar profundamente en la estructura y alargar los pasos posteriores de preparación. Se ofrecen dos tipos principales de herramientas de corte: Abrasivas y de Precisión.

Consejos para el corte abrasivo

Los discos abrasivos tienen diferentes fuerzas de adherencia y se recomiendan en función de la eficacia de su fuerza de adherencia y tipo de abrasivo con diferentes materiales. La elección de un disco incorrecto puede provocar un índice de desgaste inadecuado y posiblemente alterar la microestructura existente. Una hoja abrasiva está compuesta en su totalidad por abrasivo unido por una resina. Con el uso, los discos van reduciendo su tamaño hasta que ya no pueden cortar. Entonces se puede colocar uno nuevo en el equipo de seccionamiento para realizar cortes adicionales.

El tamaño del disco abrasivo también afecta a los parámetros de corte. Los más grandes y gruesos eliminan más material, pero también generan más calor que uno más fino. Para reducir el calor producido por la fricción deben reducirse las velocidades de avance.

Hoja abrasiva recomendada para aluminio
254 mm (10 in)	305 mm (12 in)	356 mm (14 in)	406 mm (16 in)
102512P 1,5 mm [0,06 pulg.]	103012P 2 mm [0,079 pulg.]	103512P 2,5 mm [0,1 pulg.]	10-31650-010 3 mm [0,125 pulg.]

Consejos para corte de precisión

Los discos de precisión se utilizan en la preparación metalográfica del aluminio cuando se cortan muestras que son pequeñas o delicadas. Los discos de precisión no se rompen mientras se utilizan. En el borde exterior hay una sección donde el abrasivo se ha unido con la aleación metálica y si se cuida correctamente pueden durar más que una caja de discos abrasivos. Los discos de precisión se pueden utilizar con aluminio para cortes más difíciles, como hacer un corte preciso cerca de una característica de interés, o cuando es crítico reducir la anchura de la sección (pérdida de kerf).

Otras ventajas de utilizar un disco de precisión son que se aplica una carga menor y, en consecuencia, se genera menos calor, lo que reduce la cantidad de daños.

Los dicos abrasivos también están hechas para las cortadoras de precisión. Se pueden utilizar en casos en los que la rotura de discos es elevada. Por ejemplo, si tiene una pieza difícil de sujetar, una pieza que puede desplazarse durante el seccionado o más variabilidad en el proceso (por ejemplo, varios operarios).

Discos de precisión recomendados para aluminio
127 mm (5 in)	178 mm (7 in)	203 mm (8 in)	Piedra de limpieza
11-4215 0,5 mm [0,020 in]	11-4237 0,6 mm [0,025 in]	11-4238 0,9 mm [0,035 in]	11-1190 11-2490

Consejos de montaje de aluminio

El montaje de muestras metalográficas puede permitir la automatización y aumentar la facilidad de manipulación durante los pasos posteriores de la preparación y el examen metalográficos. Las muestras de formas intrincadas pueden montarse para crear formas uniformes que permitan la automatización del proceso de preparación de la muestra.

El montaje de las muestras también protege y preserva los bordes o defectos superficiales durante la preparación metalográfica. El método de montaje no debe alterar en modo alguno la microestructura de la muestra. La presión y el calor son las fuentes más comunes de efectos perjudiciales. Las temperaturas en torno a 350oF y las presiones en torno a 4000 PSI son comunes para el montaje por compresión en caliente.

La geometría y las propiedades de la muestra pueden determinar el método adecuado para el montaje de muestras de aluminio. Utilice el montaje en molde cuando las muestras sean delgadas o se deformen con facilidad. Estas muestras tienden a ser sensibles a las altas presiones. Si las muestras no son sensibles a la presión, el montaje por compresión en caliente puede ahorrar tiempo y dinero.

Montaje por compresión en caliente

Para uso general, PhenoCure^® es una buena elección. EpoMet^® o Diallyl Phthalate presentan una mejor retención de bordes en relación con PhenoCure y serían buenas opciones si este criterio es prioritario. Si lo que le interesa es un molde transparente, considere TransOptic. Al ser un termoplástico, TransOptic, cuando se calienta y se mantiene a temperaturas entre 105-115oC durante unos 20 minutos, se ablanda permitiendo la extracción de la muestra.

Para microscopía electrónica, ProbeMet es un medio conductor a base de cobre adecuado. Si el contenido de cobre de la muestra es de interés, KonductoMet^® es una alternativa conductora rellena de carbono a ProbeMet.

Montaje moldeable

Una selección cuidadosa puede garantizar que el medio satisface las necesidades de montaje en cuanto a tiempo, viscosidad, temperatura y contracción. Los sistemas acrílicos pueden aumentar el rendimiento con tiempos de curado rápidos de entre 5 y 30 minutos. Aunque el curado es más rápido, la adhesión de la muestra y la viscosidad de los acrílicos a veces pueden ser deficientes, especialmente con formas más intrincadas. Aquí es donde los sistemas epoxídicos pueden ayudar. Con tiempos de trabajo más largos, el epoxi mezclado puede utilizarse con un sistema de vacío para ayudar a los niveles de penetración en geometrías intrincadas. Nuestros sistemas epoxi también ofrecen picos exotérmicos más bajos. Puede encontrar información adicional en nuestra página de montaje.

Consejos de Desbaste y pulido de aluminio para todos los métodos

La deformación en muestras de aluminio y aleaciones de aluminio tiende a ser más profunda que en otros tipos de materiales. Para ayudar a mitigarla, cambie los papeles SiC después de ciclos de 1 minuto y mantenga los pasos secuenciales cercanos en tamaño de abrasivo. Mantener el abrasivo afilado ayudará a reducir la cantidad de daños creados por el Desbaste.

La incrustación de partículas abrasivas en el aluminio es otro posible problema de la preparación. Si se encuentra con esta situación, cambie a pasta de diamante. Si se utiliza papel de carburo de silicio, se puede aplicar al papel cera de vela o parafina sin olor para evitar que las partículas de carburo de silicio se incrusten en las muestras.

El aluminio blando, como las aleaciones y el aluminio puro, es susceptible a la deformación y a los arañazos; para solucionarlo, utilice un breve paso de pulido vibratorio con MasterMet^®.

El uso del sistema de dosificación Burst de Buehler puede conservar la suspensión de diamante y mejorar la consistencia. Este sistema puede dispensar simultáneamente diluyente y suspensión de diamante.

La tasa ideal para el sistema de dispensación Burst cambia con el tamaño de la platina y el paño de pulido que se está utilizando. Como pauta general, para un tamaño de platina de 8» un ajuste de ráfaga de 3 es un buen punto de partida, para tamaños de 10″ y 12″ ajustar el sistema de ráfaga a 4 y ajustar según sea necesario. Puede que sea necesario experimentar un poco para determinar los ajustes óptimos que garanticen un abrasivo y una humectación del paño suficientes. Los dispensadores de ráfaga también son capaces de dispensar extensores simultáneamente con suspensiones de diamante si se desea.

Las cargas indicadas en los métodos de Desbaste y pulido son recomendaciones para una muestra montada de 1,25″. Si se utiliza la fuerza central durante la preparación, la fuerza indicada debe multiplicarse por el número de muestras que se pulen. Para diferentes tamaños de muestra, utilice nuestra calculadora de conversión de carga para determinar la carga correcta para su aplicación.

Procedimiento de Desbaste y pulido de aluminio (general)
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base [rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
CarbiMet® grano 320	5 [22]	300 rpm		Until Plane
UltraPad with 9um MetaDi^® Supreme Diamond	5 [22]	150 rpm		5:00
TriDent with 3um MetaDi Supreme Diamond	5 [22]	150 rpm		4:00
ChemoMet^® with MasterMet^® Colloidal Silica	5 [22]	150 rpm		1:30
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Procedimiento de Desbaste y pulido de aluminio blando, incluyendo aluminio superpuro y aluminio comercialmente puro
Superficie	Cargas [N]	Velocidad Base [rpm]	Rotación Relativa	Tiempo
CarbiMet® 320 grit	5 [22]	300 rpm		Until Plane
TexMet^® C with 9um MetaDi Supreme Diamond	5 [22]	150 rpm		5:00
TexMet C with 3um MetaDi Diamond Paste with extender	5 [22]	150 rpm		4:00
TexMet C with 1um MetaDi Diamond Paste with extender	5 [22]	150 rpm		2:00
ChemoMet with MasterMet Sílice Coloidal	5 [22]	150 rpm		1:30
= Plato = Soporte de muestras *Más MetaDi Fluid Extender según se desee

Consejos para el electropulido del aluminio

El aluminio puede contener partículas intermetálicas discretas que pueden ser atacadas por los instrumentos antes que la matriz. Si se encuentra con este problema, puede utilizarse el análisis por dispersión de energía para la identificación de fases en lugar del mordentado.

En la tabla siguiente se pueden encontrar métodos para el aluminio.

Tabla 20.1: Metales ligeros - Aleaciones de aluminio
Composición	Comentarios
95mℓ agua 2.5mℓ HNO₃ 1.5mℓ HCl 1.0mℓ HF	Reactivo de Keller, reactivo de uso general muy popular para Al y aleaciones de Al, excepto aleaciones de alto Si. Sumergir la muestra 10-20 segundos, lavar con agua tibia. Puede seguirse con una inmersión en HNO3 conc. Resalta todos los constituyentes comunes, revela la estructura del grano en ciertas aleaciones cuando se utiliza por inmersión.
90-100mℓ agua 0,1-10mℓ HF	Reactivo de uso general. Ataca FeAl3, otros constituyentes perfilados. Las concentraciones de 0,5% de HF es muy popular.
84mℓ agua 15,5mℓ HNO₃ 0,5mℓ HF 3g CrO₃	Graff and Sargent's etchant, para tamaños de grano de aleaciones forjadas 2XXX, 3XXX, 6XXX y 7XXX. Sumergir la muestra 20-60 segundos con agitación suave.
1,8% de ácido fluobórico en agua	Método de anodizado de Barker para estructura de grano. Utilizar 0,5-1,5 A/in2, 30-45 V CC. Para la mayoría de las aleaciones y temperaturas, 20 segundos a 1 A/in2 y 30 V CC a 68° [20°C] es suficiente. No es necesario agitar. Aclarar con agua tibia y secar. Utilizar luz polarizada; tinte sensible útil.
4g KMnO₄ 1g NaOH 100mℓ agua	Atacador de tinte de Weck para Al y aleaciones de Al, un ataque muy popular para uso general, especialmente bueno para revelar el grano de aleaciones forjadas. Sumerja la muestra durante 15-20 segundos y agite suavemente la muestra hasta que la superficie quede coloreada.

Consejos para la toma de imágenes en aluminio

Dependiendo de la aleación y la aplicación, el objetivo del análisis puede variar. Algunos objetivos comunes del análisis son la porosidad, los niveles de contaminantes, la estructura del grano, el porcentaje de fase y las mediciones dimensionales. Las mediciones dimensionales pueden tomarse y guardarse utilizando uno de los niveles inferiores de nuestro software OmniMet®. Para otras necesidades de análisis y exportación pueden ser necesarias versiones más avanzadas del software OmniMet.

Consejos para el ensayo de la dureza del aluminio

Materiales de referencia para ensayos de dureza
	ASTM	ISO
Brinell	E10	6506
Rockwell	E18	6508
Vickers	E92,E384	6507
Knoop	E384	4545
Instrumentación	E2546	14577
Conversiones	E140	18265
Manual ASM Volumen 8: Ensayos Mecánicos y Evaluación	Sección de ensayos de dureza

En Buehler, el equipo ofrecido está hecho para realizar al menos una de las siguientes escalas: Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop. Si se utiliza una escala previamente mencionada hay normas para el método de prueba. Las normas como las que figuran en la tabla son buenos lugares para consultar el método de ensayo adecuado para las escalas. En ellas se describen los requisitos de los equipos, las muestras, los métodos de ensayo y otros aspectos que pueden ayudar a determinar la balanza correcta.

Las capacidades de los equipos varían en niveles de automatización y documentación. Algunas piezas están integradas con software de ensayo de dureza. Software como DiaMet de Buehler puede ayudar a probar las piezas de manera más eficiente, la precisión y la documentación de los resultados. Esto puede ser especialmente útil cuando una gran cantidad de indentaciones se debe hacer en una parte.