Metallografisk etsning

En teknikk for å eksponere funksjoner i metaller

Ryan Wojes

Metallografisk etsing er en kjemisk teknikk som brukes til å fremheve trekk ved metaller på mikroskopiske nivåer. Ved å studere karakter , mengde og distribusjon av disse forskjellige funksjonene, kan metallurger forutsi og forklare de fysiske egenskapene og ytelsessviktene til en gitt prøve av metall.

Hvordan etsing avslører 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 egenskaper må en metallisk prøve poleres til en veldig fin speillignende finish. Dessverre, under et mikroskop, ser en slik 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. Etsemidler korroderer selektivt noen av disse elementene, som vises som mørkere områder. Dette er mulig fordi forskjeller i sammensetningen, strukturen eller fasen til et metall endrer slektningen korrosjonshastigheter når de utsettes for et etsemiddel.

Etsemidler brukes til å avsløre:

• formen og størrelsen på korngrenser (defekter i krystallstruktur)
• metalliske faser (ulike typer metall i en legering)
• inneslutninger (små mengder ikke-metallisk materiale)
• integriteten til loddepunkter, spesielt i elektroniske produkter
• sprekker og andre problemer i sveiser
• ensartethet, kvalitet og tykkelse på beleggmaterialer

Typer metallografisk etsning

I følge nettstedet Metalographic.com er 'Etsing en prosess for å avsløre strukturen til materialet, vanlige etsningsteknikker inkluderer:

• Kjemisk
• Elektrolytisk
• Termisk
• Plasma
• Smeltet salt
• Magnetisk

De to vanligste teknikkene er kjemisk og elektrokjemisk etsing. Kjemisk etsing er vanligvis en kombinasjon av enten en syre eller base med et oksidasjons- eller reduksjonsmiddel i et oppløst stoff som en alkohol. Elektrokjemisk etsing er en kombinasjon av kjemisk etsing med en elektrisk spenning/strøm.'

Hvordan etsing brukes for å forhindre metallfeil

Metallurger er forskere som spesialiserer seg på strukturen og kjemien til metaller. Når metaller svikter (for eksempel en struktur kollapser), er det viktig å forstå årsakene. Metallurger undersøker prøver av metallet for å finne årsakene til feilen.

Det er over et dusin forskjellige etseløsninger som består av komponenter som ammoniakk, hydrogenperoksid og saltsyre. Ulike løsninger er nyttige for etsing av forskjellige metaller. For eksempel brukes ASTM 30, som består av ammoniakk, hydrogenperoksid (3%) og DI-vann, til etsing av kobber. Keller's Etch, som består av destillert vann, salpetersyre, saltsyre og flussyre, er best for etsing av aluminium og titanlegeringer.

Ved å etse med forskjellige kjemikalier kan metallurger avsløre en rekke mulige problemer i metallprøver. Etsing kan avsløre små sprekker, porer eller inneslutninger i metallprøver. Informasjonen som gis ved etsing lar metallurger finne ut hvorfor metallet sviktet. Når et bestemt problem er identifisert, er det mulig å unngå det samme problemet i fremtiden.