Metallografisk etsing er en kjemisk teknikk som brukes til å fremheve trekk ved metaller på mikroskopiske nivåer. Ved å studere karakter, mengde og fordeling av disse forskjellige funksjonene, kan metallurgikere forutsi og forklare de fysiske egenskapene og ytelsesfeilene til en gitt metallprøve.
Hvordan etsing eksponerer problemer i metaller
De fleste metallurgiske trekk er mikroskopiske i størrelse; de kan ikke sees eller analyseres uten optisk forstørrelse på minst 50x og så mye som 1000x ved bruk av lysmikroskop.
For å analysere slike funksjoner, må en metallprøve poleres til en veldig fin speillignende finish. Dessverre, under et mikroskop, ser en så finpolert overflate bare ut som et vanlig hvitt felt.
For å skape en kontrast mellom elementene i metallets mikrostruktur, brukes kjemiske løsninger kjent som etsemidler. Etsjer korroderer selektivt noen av disse elementene, som dukker opp som mørkere regioner. Dette er mulig fordi forskjeller i sammensetning, struktur eller fase av et metall endrer slektningen korrosjonshastigheter når de blir utsatt for et etsemiddel.
Etsjer brukes til å eksponere:
- formen og størrelsen på korngrensene (defekter i krystallstruktur)
- metalliske faser (forskjellige typer metall i en legering)
- inneslutninger (små mengder ikke-metallisk materiale)
- integriteten til loddepunkter, spesielt i elektroniske produkter
- sprekker og andre problemer i sveiser
- jevnhet, kvalitet og tykkelse på belegningsmaterialer
Typer av metallografisk etsing
I følge nettstedet Metalographic.com, "Etsing er en prosess for å avsløre strukturen i materialet, inkluderer vanlige etseteknikker:
- Kjemisk
- elektrolytisk
- Termisk
- Plasma
- Smeltet salt
- magnetisk
De to vanligste teknikkene er kjemisk og elektrokjemisk etsing. Kjemisk etsing er typisk en kombinasjon av enten en syre eller en base med et oksydasjons- eller reduksjonsmiddel i et oppløst stoff, så som en alkohol. Elektrokjemisk etsing er en kombinasjon av kjemisk etsing med elektrisk spenning / strøm. "
Hvordan etsing brukes for å forhindre metallfeil
metallurger er forskere som spesialiserer seg på struktur og kjemi av metaller. Når metaller svikter (for eksempel en struktur kollapser), er det viktig å forstå årsakene. Metallurgister undersøker prøver av metallet for å finne årsakene til feilen.
Det er over et dusin forskjellige etsningsløsninger som består av komponenter som ammoniakk, hydrogenperoksyd og saltsyre. Ulike løsninger er nyttige for etsing av forskjellige metaller. For eksempel brukes ASTM 30, som består av Ammoniakk, Hydrogenperoksid (3%) og DI Water, til etsing av kobber. Keller's Etch, som er sammensatt av destillert vann, salpetersyre, saltsyre og hydrofluoric acid, er best for etsing av aluminium og titanlegeringer.
Ved etsing med forskjellige kjemikalier, kan metallurgikere utsette en rekke mulige problemer i metallprøver. Etsing kan avdekke små sprekker, porer eller inneslutninger i metallprøver. Informasjonen som ble levert av etsing gjør at metallurgister kan oppdage hvorfor metallet sviktet. Når et bestemt problem er identifisert, er det mulig å unngå samme problem i fremtiden.