CH622206A5

CH622206A5 -

Info

Publication number: CH622206A5
Application number: CH1138076A
Authority: CH
Inventors: Sandor Dipl Chem Ing Molnar; Chem Wolfhart Dr Rieger
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1981-03-31
Also published as: DK394577A; AT351387B; ATA643677A; DE2642208A1; FR2402518A1; DE2642208C2; US4162899A; GB1588262A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polierfolie bzw. Polierplatte zur Oberflächenbearbeitung von Materialien mit einer Polierunterlage, deren Polierfläche mit einem Poliermittel, insbesondere zum Polieren metallographischer, petrographischer und keramographischer Proben, präpariert wird.

Metall-, Gesteins- oder Keramikproben werden durch Schleifen und anschliessendes Polieren mit einem Poliermittel wie Diamant, A1203, MgO usw. für mikroskopische Untersuchungen präpariert. Als Polieren bezeichnet man in diesem Zusammenhang das Bearbeiten der zu untersuchenden Oberfläche mit harten Materialien die eine Teilchengrösse 10 «m aufweisen.

Zur Durchführung des Polierverfahrens wird bekannterweise eine Polierunterlage vor Beginn des Polierens mit dem Poliermittel präpariert oder das Poliermittel während des Poliervorgangs z. B. in Form einer wässrigen Aufschlämmung auf die Polierunterlage gegeben.

Für die verschiedenartigsten Probenmaterialien, die gewünschte Polierqualität und das verwendete Poliermittel sind eine Reihe von Polierunteriagen bekannt, wie gewebte und faserige Poliertücher, Kunststoffscheiben mit gerasteter oder poröser Oberfläche, kompakte Kunststoffplatten und Stahlnetze.

Um mit einer gegebenen Menge an Poliermittel einen hohen Abtrag zu erzielen, ist eine möglichst lang dauernde Schneidwirkung der Partikel des Poliermittels, z. B. Diamant, zu erreichen. Dazu müssen die Teilchen in ihrer Lage verankert werden, dürfen aber anderseits nicht zu stark in die Polierunterlage eingedrückt werden, da sonst ihre Schneidflächen nicht zur Wirkung kommen. Herkömmliche Poliertücher bestehen daher aus einer die Lage der Körner fixierenden, meist faserig-porösen Auflage auf einen für Flüssigkeit und Polierkörner undurchlässigen Sperrschicht.

Kompakte Polierteller hingegen haben eine harte, metallische oder kunststoffartige Oberfläche, die Poren enthält, die dem Korn die seitliche Führung gewährleisten, oder sind hinreichend duktil, um ein teilweises Eindringen der Körner in die Metall- oder Kunststoffmatrix zu ermöglichen.

Die Nachteile der bekannten Polierunterlagen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Bei harten Probenmaterialien ist der Poliervorgang durch den hohen Verbrauch an Poliermittel gekennzeichnet, das in die Oberfläche des Tuches, der Scheibe oder der Platte eingearbeitet wird und somit nur zu einem geringen Teil zum Poliervorgang beiträgt.

Bei in Kunststoff eingebetteten Proben unterliegt die Einbettmasse einem starken Abtrag, der insbesondere bei weichen, strukturierten Tüchern stärker ist als derjenige der Probe. Die daraus resultierende Abrundung des Prüflings ist vorallem für die Untersuchung von Randzonen unerwünscht.

Die Gestehungskosten von Kunststoffscheiben und Kunststoffplatten, die vor allem bei harten Probenmaterialien ein besseres Polierverhalten als Tücher zeigen, sind verhältnismässig hoch. Ihre anfänglich gute Polierwirkung sinkt bei Gebrauch durch Verschmutzung schnell ab. Die Regeneration ist mit einem relativ hohen Aufwand verbunden.

Für verschiedene Hartstoffe mit Mehrschichtigem Aufbau sind die bekannten Polierunterlagen unbrauchbar.

Aufgabe der Erfindung ist demnach die Schaffung einer Polierfolie bzw. Polierplatte (nachstehend allgemein als Polierplatte bezeichnet), die bei minimalem Poliermittelverbrauch und minimaler Kantenabrundung ein optimales Polierresultat gewährleistet und mit der auch mehrschichtige Hartstoffe poliert werden können.

Die erfindungsgemässe Polierplatte ist gekennzeichnet durch einen metallischen Träger und einen die polierende Oberfläche bedeckenden, mit dem Trägermetall verwachsenen, nichtmetallischen Überzug als Polierunterlage.

Als metallischer Träger wird die Metallschicht verstanden, die den nichtmetallischen, als Polierunterlage dienenden Überzug trägt. Er weist je nach gewünschter Ausbildung der Polierplatte eine Dicke von einigen hundert Angström bis einige cm auf.

Als metallischer Träger kann ein beliebiges Metall eingesetzt werden, auf dessen Oberfläche sich durch chemische, elektrochemische oder physikalische Methoden ein nichtmetallischer Überzug erzeugen lässt. Vorzugsweise besteht er aus einem Metall der Gruppe Aluminium, Zink und Eisen, wobei unter diesen Bezeichnungen sowohl die reinen Metalle wie auch ihre Legierungen verstanden werden.

Der metallische Träger liegt vorzugsweise in Form von Fo-

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lien oder Blechen (Platten) vor. Er kann jedoch zum Erzielen bestimmter Platteneigenschaften durch ein geeignetes chemisches oder physikalischer Verfahren wie z.B. durch Aufdampfen, galvanisches oder stromloses Abscheiden usw. auf eine Unterlage aufgebracht sein. Als Unterlage dienen Folien, Bleche oder Platten aus Metallen oder Folien und Platten aus einem geeigneten Kunststoff.

In einer bevorzugten Ausführung besteht der metallische Träger aus einer Folie, die zur Steigerung der mechanischen Stabilität unter Beibehaltung der Flexibilität auf eine Kunststoffolie aufkaschiert ist. In einer weiteren Ausführung ist die Folie zum Aufbringen auf den Polierteller selbstklebend ausgebildet.

Als nichtmetallische Überzüge werden vorzugsweise anodisch oder chemisch erzeugte Oxidschichten, Phosphat-, Chromat-, Molybdat- oder Oxalatschichten verwendet.

Die erfindungsgemässe Polierplatte zeigt gegenüber den klassischen Poliertüchern und -platten einige wesentliche Vorteile:

Die Arbeitszeit zur Erreichung eines vergleichbaren Resultats wird verkürzt.

Bei Proben aus Hartstoffen (z. B. Keramik) wird die Anzahl der notwendigen Arbeitsschritte reduziert und dementsprechend die Anzahl der notwendigen Apparaturen vermindert.

Die Kosten für Verbrauchsmaterial, insbesondere für Poliermittel, werden gesenkt.

Durch die fehlende Verformbarkeit der erfindungsgemäs-sen Polierplatte können die Schliffproben problemlos randscharf poliert werden.

Mehrschichtige Proben sowie mehrkomponentige, mehrphasige Prüflinge können einwandfrei poliert werden.

Ähnlich wie die bekannten Poliertücher, -Scheiben und -platten der Probe und dem Poliermittel angepasst werden, richtet sich bei der erfindungsgemässen Polierplatte die Ausbildung der Unterlage, des metallischen Trägers, der nichtmetallischen Überzugs sowie der entsprechenden Dicken nach den Erfordernissen des zu polierenden Prüflings.

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Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Anwendung der Erfindung und ihrer Vorteile:

Beispiel 1

5 Aluminiumoxid-Keramikproben mit 6,5 mm Durchmesser wurden auf übliche Weise in Akrylharz eingebettet und durch Nassschleifen mit Körnung 120, 240 und 400 für das nachfolgende Polieren vorbereitet.

Zu Vergleichszwecken wurde das Polieren mit Diamantpaste 0,25 um auf folgenden Poiierunterlagen durchgeführt:

Raster-Kunststoffscheibe Faseriger PVC-Kunststoff Poröse Kunststoffscheibe Stahlnetz

Polierunterlage der erfindungsgemässen Polierplatte.

Die erfindungsgemässe Polierplatte bestand aus einer 50,Mm dicken Aluminiumfolie als metallischer Träger, die auf eine 190/vm dicke Kunststoffolie als Unterlage aufkaschiert wurde.

Der nichtmetallische Überzug bestand aus einer 0,35 fim dicken, anodisch erzeugten Aluminiumoxidschicht. Die anodische Oxidation wurde in einem wässrigen Elektrolyten der 210 g/L Schwefelsäure enthielt mit 17 Volt und 1,5 A/dm2 bei Raumtemperatur durchgeführt.

Die Polierplatten wurden auf den Teller eines üblichen Poliergerätes geklebt und vor dem Polieren mit einer eingewogenen Menge Diamantpaste präpariert. Während des Poliervorgangs wurde kontinuierlich ein käufliches Schmiermittel zugetropft.

Die Proben wurden nach einer Stunde Polierzeit gereinigt und der Poliereffekt mikroskopisch beurteilt. Noch nicht fertige Proben wurden während weiteren zwei Stunden poliert, und soweit nötig die Polierunterlage mit einer zusätzlich gewogenen Menge Diamantpaste präpariert.

Die folgende Tabelle I zeigt eine Zusammenstellung der mikroskopischen Beurteilung der polierten Oberfläche und die Menge der zur Präparation der Polierunterlage benötigten Diamantpaste.

Tabelle I

Polierunterlage

Diamantpaste (g)

Beurteilung nach 1 Stunde

Beurteilung nach 3 Stunden

Raster-Kunststoffscheibe 0,7

Faseriger PVC-Kunststoff 0,8

poröse Kunststoffscheibe 0,15

Stahlnetz 0,8

Polierunterlage der 0,05 erfindungsgemässen Polierplatte schwacher Poliereffekt schwacher Poliereffekt deutlicher Poliereffekt Poliervorgang beendet, ausgeprägte Polierspuren Poliervorgang beendet keine Polierspuren zu ca. 60% poliert zu ca. 60% poliert zu ca. 80% poliert

Beispiel 2

Eine Probe aus einem auf 620 kp/mm2 Vickershärte vergüteten Federstahl 50 CrV 4 wurde in Akrylharz eingebettet und 55 auf übliche Weise durch Nassschleifen für das nachfolgende Polieren präpariert.

Die Polierplatte bestand aus einer 0,1 mm dicken, auf eine

0.5 mm dicke Kunststoffolie kaschierte Aluminiumfolie, die mit einer 3,«m dicken Molybdatschicht versehen war. 60

Die Molybdatschicht wurde nach einem üblichen Zweistufenverfahren erzeugt:

1, Stufe: 1 min bei Raumtemperatur aktivieren an einem Bad folgender Zusammensetzung: 65

Zinkoxyd 20 g/L

Natriumhydroxid 120 g/L

Kalium-Natrium-tartrat 50 g/L

Eisen-III-chlorid 2 g/L

Natriumnitrat 1 g/L

2. Stufe: Aufbringen der Molybdatschicht bei 80°C während 3,5 min in einem Bad folgender Zusammensetzung: Ammoniumheptamolybdat 50 g/L

Ammoniumborofluorid 15 g/L

Triäthanolamin 60 g/L

Die Platte wurde wie in Beispiel 1 auf den Polierteller geklebt und vor dem Polieren mit 0,25 um Diamantpaste präpariert. Kontinuierlich wurde ein käufliches Schmiermittel zugetropft.

Nach lV2 Stunden war die zu untersuchende Probenfläche randscharf und annähernd kratzerfrei poliert.

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1. Polierfolie bzw. Polierplatte zur Oberflächenbearbeitung von Materialien mit einer Polierunterlage, deren Polierfläche mit einem Poliermittel, insbesondere zum Polieren metallographischer, petrographischer und keramographischer Proben, präpariert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierfolie bzw. Polierplatte einen metallischen Träger und einen die polierende Oberfläche bedeckenden, mit dem Trägermetall yer^" wachsenen, nichtmetallischen Überzug umfasst, welcher die Polierunterlage bildet.

2. Folie bzw. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger als Folie auf eine Kunststoffunterlage aufkaschiert ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Folie bzw. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger auf eine Unterlage aufgedampft ist.

4. Folie bzw. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger galvanisch auf eine Unterlage aufgebracht ist.

5. Folie bzw. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger durch stromloses Abscheiden auf eine Unterlage aufgebracht ist.

6. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger aus Aluminium besteht.

7. Folie bzw. Platte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine natürliche Oxidschicht ist.

8. Folie bzw. Platte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine anodisch erzeugte Oxidschicht ist.

9. Folie bzw. Platte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die anodisch erzeugte Oxidschicht verdichtet ist.

10. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger aus Zink oder Stahl besteht.

11. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine Phosphatschicht ist.

12. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine Chromatschicht ist.

13. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine Oxalatschicht ist.

14. Folie bzw. Platte nach einem der Ansprüche 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Überzug eine Molybdatschicht ist.

15. Verwendung einer Polierfolie bzw. Polierplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Polieren von Proben aus Metall, Keramik oder Gestein für mikroskopische Untersuchungen.