Способ травления материалов Советский патент 1989 года по МПК C23F1/02 C25F3/02 

1

Изобретение относится к локальному травлению поверхности материала и может быть использовано при микро- и макроскопическом исследованиях для изучения прочностных свойств как металлических, так и неметаллических материалов, а также для контроля качества получаемых изделий„

Целью изобретения является усиление эффекта избирательности травления как при химической, так и при электрохимической обработке, ускорение и упрощение процесса.

Сущность предлагаемого способа локального травления материалов заключается в том, что перед травлением гранулы полимера подвергают воздействию травителя до набухания, после чего приводят их в соприкосновение с исследуемой частью материала . Воздействуя на разные гранулы полимера

различными составами травителя одновременно получают исчерпывающую информацию о структурном состоянии макро- и микроуровней материала

Пример 1 о Предлагаемый способ травления опробован для исследования состава тончайших поверхностных слоев сплавов. Он позволяет судить о диффузионных явлениях в металле, процессах, происходящих при термической обработке сплавов, о влиянии тех или иных факторов по содержанию элементов в тончайших слоях.

Перед травлением поверхности для определения хрома в конструкционных сталях полимер (полиамид-6) в виде гранул подвергают в течение 10 мин воздействию 5%-ного водного раствора соляной кислоты. После набухания гранулу или гранулы приводят в соприкосновение с

45

00

ю о «

3- 1

исследуемым участком на образце Так как набухание гранулы приводит к увеличение ее объема, то при необходимости стравливания участка 2 мм2 используют гранулу, имеющую диаметр 1 мм. учитывая увеличение объема ее в 2 раза под влиянием электролитас

Далее образец подключают к положительному полюсу источника постоянного тока5 а платиновую проволочку, соединяемую с отрицательным полюсом, вводят в гранулу с,

В предлагаемом способе гранулы, обволакивая равномерно рельеф поверхности, позволяют распределить плотность тока без усиления на выступах.

Растворение таких тонких слоев по известным способам требует длительной предварительной подготовки, включающей обезжиривание, промывку, декапирование, сушку, нанесение маски по шаблону, химическую обработку в черновой ванне, промывку, химическую обработку в чистовой ванне, промывку, удаление маски, промывку- сушку, затем нанесение на открытые участки травителя и сам процесс травления„

При электротравлении образец подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока, а в раст вор погружают платиновую проволочку, соединенную с отрицательным по- люсоМс На шероховато: поверхности изделия идет неравномерное травление металла.

Таким образом, в предлагаемом способе достигается упрощение процесса травления зг1 счет замены длительной, сложной и небезопасной для тонких слоев подготовительной операции на быструю, нетрудоемкую операцию по набуханию гранул полимера в травителе в 10 и более раз„ Электролиз на шероховатой поверхности тонкого слоя по известному способу труд1 но осуществим в связи с тем, что при травлении происходит сглаживание поверхностных неровностей вследствие увеличения плотности тока на высту- пающпх частях поверхности.

Кроме того, использование малого объема травителя может«по известному способу привести к замыканию„ В предлагаемом способе замыкание исключено, так как полимер является изолирующим материалом, находится

81267-4

в травильном растворе, Т0е0 электролиз идет, но электроды отдалены друг от друга надежно о При травлении не происходит окисления и.потемнения продуктов травления, что облегчает процессы исследования структуры и химического анализа выделенных фаз в виде осадка на поверхности образца.

, Q Пример 2.С целью ускорения выбора травителя для выявления микроструктуры стекла состава, мас.%: SiOa 74,26; Na20 19,8; Bad 5,9, его кристаллической фазы после термооблс работки в магнитном поле (t 900°C,

1 ч, ,7 Тл) химическим травлением берут гранулы из полимера 610 и выдерживают в течение 5 мин в конц„ кислотах: Ш03, Кг$04 НС1,

20 HF, в смеси HF и H2S04 (1:1), в смеси ШОз и HF (1:0,5). На поверхность исследуемого стекла укладывают гранулу, набухшую в HNOji, гранулу, набухшую в гранулу, набухшую

25 в НС1, и т.р. Гранулы на поверхности стекла размещают на расстоянии друг от друга с расчетом наличия нейтральных зон между зонами травления, выдерживают в течение 5 мин и исследу3Q ют полученные картины травления в оптическом микроскопе МИМ-8 при увеличении в 60-500 раз о Участок, травленный в HNCH за 5 мин, не выявляет структуры, в Н780ф- отполировывается, в НС1 - легкое вытравливание

глобулярной структуры, в HF - матирование поверхности; в смеси HF и H-2.S04 (1:1) выявляется кристаллическая фаза в виде дендритов, в смеси ШОЭ

и HF (1:0,5) выявляются макроглобулы.

40.

0

Таким образом, за один прием одновременно проверяют действие 6 трави- телей на одной поверхности. В из- г вестном способе для каждого травителя необходимо готовить новую поверхность, вырезать несколько шаблонов для травления одновременно несколькими травителями одной поверхности материала, при этом- капли травителя могут растекаться и сливаться. Таким образом, известный способ трудно реализуем и требует значительных затрат н-а материалы и время обработки с

Предлагаемый способ ускоряет про- цесс травления в 6 раз, повышает ло-, кализацию травления, а следовательно, экономит материал как травителя, так и исследуемого объекта„

5

51481267

Пример 3. Для образцов со слоистой структурой с размером слоев 5 мм - металл, 3 мм - эластичная прослойка и вновь слой 5 мм - металл ,- требуется подобрать травители для всех слоев, выявить структуру с целью осуществления контроля качества полученного изделия.

Для этого берут пластину, состоя- 10 щую из слоев металла АК-8 и полимерной прослойки из поливинилхлорид- ного пластизоля марки ИПК-КС-2П, отвержденного при 180°С. На каждый из слоев и на приграничный слой раз- 15 мещают гранулы размером 1 мм из полиамида 6100 Одну из гранул полиамида 610 подвергают набуханию перед травлением слоя в 5%-ной НС1 и размещают на слое металла, создав дав- 20

ление на поверхности частицы ,1

В

направлении расположения слоев, т,о перпендикулярно плоскости слоя

Таким образом, предлагаемой способ травления по сравнению с ным оказывает щадящее действие на. исследуемый материал, позволяет ус-- корить в 10-15 раз операцию подготовки, исследуемого материала к трав лению, провести одновременно за счг усиления локализующей способности травителя как ускоренный подбор режима травления, так и выбор самого травителя за один прием, а также ис пользовать одновременно электро- и химическое травление на различных участках, слоях материала (в многослойной системе, биметаллах, поли™

мерметалле и ), позволяет прово дить электротравление, исключая зависимость скорости травления от шероховатости поверхности, экономит материал как травителя, так и исследуемого о бъекта (в 6 и более раз

0,2 кгс/см для того, чтобы гранула

охватила участок шириной 5 мм, но не

вышла за границы этой зоны. Другую

партию гранул подвергают воздействию 25 значительно упрощает процесс, облег

концентрированных кислот: H2S04, HC1, чает условия труда, повышает технику безопасности обслуживающего персонала,,

HN03, HF и смеси НС1 и (1:0,5) и размещают по длине слоя полимера без давления на частицы с интервалами для обеспечения четкого разграничения действия каждого травителя. Также поступают и с граничным слоем. В результате после травления выявленную картину травления подвергают анализу.

В данном случае получают сведения о структуре металла, полимера и граничного слоя металл - полимер, отличающегося по свойствам От того и другого материала„ Структура металла крупнозернистая, выявлены дислокационные ямки травления. Структура полимера, выявленная в результате воздействия смеси кислот (HC1+HUS04) крупноглобулярная форма. Граница между слоями выявляется з той же смеси кислот, но структура этого слоя - фибриллы, расположенные в

30 Формула изобретени

Способ травления материалов преи мущественно при их микро- и макроскопическом исследованиях, вкпючаю35 щий локализацию поверхности травления и ее взаимодействие с травильным составомf отличающийся тем, что, с целью усиления эффекта избирательности травления как при

40 химической, так и при электрохимической обработке, ускорения и упрощения процесса, локализацию поверх- -ности и ее взаимодействие с травиль ным составом осуществляют путем раз

45 мещения на заданных участках поверх ности гранул полимера, предваритель но выдержанных в травильном составе до набухания.

В

направлении расположения слоев, т,о. перпендикулярно плоскости слоя

Таким образом, предлагаемой способ травления по сравнению с ным оказывает щадящее действие на. исследуемый материал, позволяет ус-- корить в 10-15 раз операцию подготовки, исследуемого материала к травлению, провести одновременно за счг : усиления локализующей способности травителя как ускоренный подбор режима травления, так и выбор самого травителя за один прием, а также использовать одновременно электро- и химическое травление на различных участках, слоях материала (в многослойной системе, биметаллах, поли™

мерметалле и ), позволяет проводить электротравление, исключая зависимость скорости травления от шероховатости поверхности, экономит материал как травителя, так и исследуемого о бъекта (в 6 и более раз) s

Формула изобретения

Способ травления материалов преимущественно при их микро- и макроскопическом исследованиях, вкпючающий локализацию поверхности травления и ее взаимодействие с травильным составомf отличающийся тем, что, с целью усиления эффекта избирательности травления как при

химической, так и при электрохимической обработке, ускорения и упрощения процесса, локализацию поверх- -ности и ее взаимодействие с травильным составом осуществляют путем раз-мещения на заданных участках поверхности гранул полимера, предварительно выдержанных в травильном составе до набухания.

Изобретение относится к локальному травлению материалов преимущественно при их микро- и макроскопическом исследовании. Целью изобретения является усиление эффекта избирательности травления как при химической, так и при электрохимической обработке, ускорение и упрощение процесса. Способ травления материалов включает локализацию поверхности травления и ее взаимодействие с травильным составом, что осуществляется путем размещения на заданных участках поверхности гранул полимера, предварительно выдержанных в травильном составе до набухания.