CN104502172A - 制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法，该方法包括：将带有金属镀层的试样浸入到体积百分比浓度为5％～10％的硝酸酒精溶液中，以去除试样的金属镀层的外层并暴露出金属镀层的合金层；将暴露出金属镀层的合金层的试样用去离子水清洗、吹干；将吹干后的试样浸入到体积百分比浓度为2％～4％的硝酸酒精溶液中，以使合金层从试样的基体脱离，其中，脱离下来的合金层以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面；将漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金层捞出并置于含有酒精的去离子水中，以使合金层展平，之后捞出已展平的合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。本发明的方法简便易行，在制备过程中不会对合金层样品造成污染。

Description

制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法

技术领域

本发明属于透射电镜样品的制备技术领域，具体地讲，涉及一种制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法。

背景技术

金属镀层的合金层对金属镀层的附着性和成形性都具有重要的作用，因此，需要观察该合金层的微观结构和相组成。然而，由于该合金层很薄，并处于外层金属镀层与钢基体之间的界面，所以无法使用金相显微镜、扫描电子显微镜等方法进行观察，而只能通过透射电镜对其进行微观组织结构的研究。

通常，制备合金层薄膜试样的方法主要有两种，其中一种方法是双喷电解抛光法，该方法的制备过程主要包括：首先，从镀层试样上沿截面线切割下厚度为0.3mm的薄片，并冲成直径为φ3mm的圆片试样；然后，将直径为φ3mm的圆片在水磨金相砂纸上磨薄到0.1～0.2mm；最后，通过双喷电解抛光将厚度为0.1～0.2mm的薄片试样减薄到200nm以下。这种方法的缺点是制备困难、耗时较长、成功率较低，并且电解抛光时对电压、电流的控制要求严格，不易掌握。

制备合金层薄膜试样的另一种方法是聚焦离子束(Focused Ion Beam，简称FIB)减薄法。该方法采用的离子源主要为镓离子，通过加速的镓离子轰击预先减薄至50μm以下的试样表面，达到减薄试样的目的。这种方法的制样耗时长、费用高，需要考虑镓离子对试样的污染，并且在试样减薄过程中容易磁化试样，影响最终的观察效果。

因此，在现有技术中，仍然没有行之有效的制备合金层薄膜试样的方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种便捷、有效的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法，从而避免采用双喷电镜抛光法和FIB技术制备合金层样品而产生的诸多问题。

根据本发明的一方面，提供一种制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法，所述方法包括如下步骤：将带有金属镀层的试样浸入到体积百分比浓度为5％～10％的硝酸酒精溶液中，以去除试样的金属镀层的外层并暴露出金属镀层的合金层；将暴露出金属镀层的合金层的试样用去离子水清洗、吹干；将吹干后的试样浸入到体积百分比浓度为2％～4％的硝酸酒精溶液中，以使合金层从试样的基体脱离，其中，脱离下来的合金层以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面；将漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金层捞出并置于含有酒精的去离子水中，以使合金层展平，之后捞出已展平的合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。

根据本发明的实施例，所述方法还可以包括：在浸泡带有金属镀层的试样以去除试样的金属镀层的外层之前，对试样进行剪切、清洗、吹干。

根据本发明的实施例，可以将带有金属镀层的试样剪切成3mm×3mm～5mm×5mm的试样。

根据本发明的实施例，可以使用铜网捞出漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金层。

根据本发明的实施例，所述铜网可以为400目的铜网。

根据本发明的实施例，可以分别在室温条件下执行将带有金属镀层的试样浸入到硝酸酒精溶液中的步骤和将吹干后的试样浸入到硝酸酒精溶液中的步骤。

根据本发明的实施例，带有金属镀层的试样可以是镀锌钢板试样、镀铝锌硅钢板试样或镀锌钛钢板试样。

根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法，与现有技术相比，本发明的方法简便易行，在制备过程中不会对合金层样品造成污染。另外，本发明的方法制备得到的合金层样品可以直接用于透射电镜观察，不需要再进行其它处理。另外，本发明的方法具有易于控制、便于实施、工作量小、费用低、耗时少和成功率高等优点。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出了根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的流程图；

图2a是示出了在透射电镜下观察到的根据本发明的一个示例性实施例的合金层样品的微观组织形貌的照片；

图2b是示出了根据本发明的一个示例性实施例的合金层样品中包含的FeAl₃相的照片；

图2c是示出了根据本发明的一个示例性实施例的合金层样品中包含的Fe₂Al₅相的照片；

图3a是示出了在透射电镜下观察到的根据本发明的另一示例性实施例的合金层样品的微观组织形貌的照片；

图3b是示出了根据本发明的另一示例性实施例的合金层样品中包含的T5相和其它合金相的照片；

图4a是示出了在透射电镜下观察到的根据本发明的另一示例性实施例的合金层样品的微观组织形貌的照片；

图4b是示出了根据本发明的另一示例性实施例的合金层样品中包含的T5相和其它合金相的照片。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法。

本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为局限于在此阐述的特定实施例，相反，提供这些实施例使得本发明将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法。

图1是示出了根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的流程图。

参照图1，根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法包括顺序执行的下述步骤：浸泡带有金属镀层的试样，以去除金属镀层的最外层并暴露出金属镀层的合金层；用去离子水清洗金属镀层的合金层的表面并吹干；浸泡吹干后的试样，以使合金层从试样的基体脱离，其中，脱离下来的合金层以薄膜的形式漂浮于浸泡溶液的表面；捞出脱离下来的合金层并置于含有酒精的去离子水中使合金层展平，之后捞出已展平的合金层并对其进行晾干。

具体地讲，在浸泡带有金属镀层的试样，以去除金属镀层的最外层并暴露出金属镀层的合金层的步骤中，将带有金属镀层的试样浸入到体积百分比浓度为5％～10％的硝酸酒精溶液中，以去除试样的金属镀层的最外层并暴露出金属镀层的合金层。在本发明中，可以使用体积百分比浓度在65％以上的发烟硝酸和体积百分比浓度≥99.7％的无水乙醇来配制硝酸酒精溶液。

在本发明的实施例中，可以在室温条件下浸泡带有金属镀层的试样。然而，对于浸泡的时间，本领域技术人员可根据试样的金属镀层的外层的材质来确定。

在本发明的实施例中，还可以包括在浸泡试样之前对试样进行预处理的步骤。具体地，将带有金属镀层的试样剪切成3mm×3mm～5mm×5mm的试样，并且用去离子水进行清洗、吹干。

在用去离子水清洗试样的金属镀层的合金层的表面并吹干的步骤中，将暴露出合金层的试样置于去离子水中进行清洗，然后对其进行吹干。通过执行该步骤，可以将残留在金属镀层的合金层的表面上的硝酸酒精溶液去除，从而避免硝酸酒精溶液对金属镀层的合金层造成影响。

在浸泡吹干后的试样的步骤中，将吹干后的试样浸入到体积百分比浓度为2％～4％的硝酸酒精溶液中，以使合金层从试样的基体上脱离下来，并且脱离下来的合金层以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液的表面。在本发明的实施例中，可以在室温条件下浸泡吹干后的试样。另外，本领域技术人员可以根据浸泡的情况来确定浸泡时间，使得合金层从试样的基体上脱离下来。

在展平合金层并晾干的步骤中，可以使用铜网将漂浮在浸泡溶液的表面上的合金层捞出并置于含有酒精的去离子水中，使得依靠水的表面张力来展平合金层；当合金层展平之后，可以使用铜网(例如，可以使用400目的铜网)捞出已展平的合金层，并对其进行晾干，从而得到可用于透射电镜分析用的合金层样品。在该步骤中，由于去离子水的表面张力较大，容易将漂浮的合金层撕裂，因此，本发明通过向去离子水中添加酒精，可以减小去离子水的表面张力，从而避免因去离子水的表面张力过大而导致的合金层的撕裂。另外，添加到去离子水中的酒精的量可以以刚好使卷曲的合金层展平为宜。

本发明的带有金属镀层的试样是一种在试样的金属镀层与试样的基体界面之间形成合金层，并且金属镀层的最外层能溶于硝酸酒精溶液，而金属镀层的合金层不溶于或难溶于硝酸酒精溶液的试样。例如，带有金属镀层的试样可以是镀锌钢板试样、镀铝锌硅钢板试样或镀锌钛钢板试样。

在本发明中，根据金属镀层的最外层能溶于硝酸酒精溶液而金属镀层的合金层不溶于或难溶于硝酸酒精溶液，通过硝酸酒精溶液可以很快地腐蚀掉金属镀层的外层，从而暴露出附着于钢基体的表面的合金层。在合金层暴露之后，通过使用比第一次浸泡的硝酸酒精溶液的浓度小的浓度，以尽可能使合金层免于或减少溶液对其的腐蚀，并且在浸泡的过程中，由于合金层不溶于或难溶于硝酸酒精溶液，而钢基体则在硝酸酒精溶液的浸泡下发生腐蚀，最终使得合金层与钢基体界面处由于钢基体受到的腐蚀而成功将合金层从钢基体上剥离下来。

本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法简便易行，在制备过程中不会对合金层样品造成污染。

另外，通过本发明的方法制备得到的合金层样品可以直接用于透射电镜观察，不需要再进行其它处理。

另外，本发明的方法具有易于控制、便于实施、工作量小、费用低、耗时少和成功率高等优点。

下面结合具体实施例对根据本发明的制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法进行更详细的描述。

实施例1

样品的制备：将镀锌钢板剪切成3mm×3mm的试样，并且用去离子水洗净、吹干。将上述钢板浸入到体积百分比浓度为7％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡12分钟，以彻底去除钢板的金属镀层的外层纯锌层，并暴露出金属镀层的合金层组织。对暴露出合金层的钢板进行清洗并吹干。将吹干后的钢板浸入体积百分比浓度为2％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡93分钟，以使合金层从钢基体上脱离下来，脱离下来的合金层漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用铜网平展捞出，并将合金层放入滴加了8滴酒精的去离子水中进行清洗，以展平合金层。用400目的铜网平展捞出合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。该合金层样品可以直接用在透射电镜上观察。

将上述制备的合金层样品直接用在透射电镜上观察，并得到如图2a至图2c的照片。图2a是示出了在透射电镜下观察到的实施例1的合金层样品的微观组织形貌的照片，图2b示出了实施例1的合金层样品中包含的FeAl₃相的照片，图2c示出了实施例1的合金层样品中包含的Fe₂Al₅相的照片。通过图2b和图2c可以看出，合金层中包含FeAl₃相和Fe₂Al₅相两种不同的合金相。

实施例2

样品的制备：将镀锌铝硅钢板剪切成3mm×3mm的试样，并且用去离子水洗净、吹干。将上述钢板浸入到体积百分比浓度为10％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡30分钟，以彻底去除钢板的金属镀层的外层锌铝层，并暴露出金属镀层的合金层组织。对暴露出合金层的钢板进行清洗并吹干。将吹干后的钢板浸入到体积百分比浓度为4％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡120分钟，以使合金层从钢基体上脱离下来，脱离下来的合金层漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用铜网平展捞出，并将合金层放入滴加了8滴酒精的去离子水中进行清洗，以展平合金层。用400目的铜网平展捞出合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。该合金层样品可以直接用在透射电镜上观察。

将上述制备的合金层样品直接用在透射电镜上观察，并得到如图3a和图3b的照片。图3a是示出了在透射电镜下观察到的实施例2的合金层样品的微观组织形貌的照片，图3b是示出了实施例2的合金层样品中包含的T5相和其它合金相的照片。通过图3b的照片可以看出，合金层中包含有T5相和其它合金相。

实施例3

样品的制备：将Zn-Ti镀层钢板剪切成3mm×3mm试样，并且用去离子水洗净、吹干。将上述钢板浸入到体积百分比浓度为8％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡15分钟，以彻底去除钢板的金属镀层的外层Zn-Ti镀层，并暴露出金属镀层的合金层组织。对暴露出合金层的钢板进行清洗并吹干。将吹干后的钢板浸入到体积百分比浓度为3％的硝酸酒精溶液中，并且在室温下浸泡110分钟，以使合金层从钢基体上脱离下来，脱离下来的合金层漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用铜网平展捞出，并将合金层放入滴加了8滴酒精的去离子水中进行清洗，以展平合金层。用400目的铜网平展捞出合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。该合金层样品可以直接用在透射电镜上观察。

将上述制备的合金层样品直接用在透射电镜上观察，并得到如图4a和图4b的照片。图4a是示出了在透射电镜下观察到的实施例3的合金层样品的微观组织形貌的照片，图4b是示出了实施例3的合金层样品中包含的T5相和其它合金相的照片。通过图4b的照片可以看出，合金层中包含有T5相和其它合金相。

综上所述，通过本发明的方法制备得到的透射电镜用金属镀层的合金层样品干净致密，没有受到任何污染，并且能够直接观察到诸如镀了锌、铝锌硅合金或锌钛合金等的钢板的合金层的微观组织形貌和相组成。另外，整个制备过程简单易行，避免了采用双喷电解抛光法和FIB技术制备合金层样品而产生的诸多问题。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制备透射电镜用金属镀层的合金层样品的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

将带有金属镀层的试样浸入到体积百分比浓度为5％～10％的硝酸酒精溶液中，以去除试样的金属镀层的外层并暴露出金属镀层的合金层；

将暴露出金属镀层的合金层的试样用去离子水清洗、吹干；

将吹干后的试样浸入到体积百分比浓度为2％～4％的硝酸酒精溶液中，以使合金层从试样的基体脱离，其中，脱离下来的合金层以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面；

将漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金层捞出并置于含有酒精的去离子水中，以使合金层展平，之后捞出已展平的合金层并晾干，从而得到透射电镜用金属镀层的合金层样品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在浸泡带有金属镀层的试样以去除试样的金属镀层的外层之前，对试样进行剪切、清洗、吹干。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将带有金属镀层的试样剪切成3mm×3mm～5mm×5mm的试样。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用铜网捞出漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铜网为400目的铜网。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别在室温条件下执行将带有金属镀层的试样浸入到硝酸酒精溶液中的步骤和将吹干后的试样浸入到硝酸酒精溶液中的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有金属镀层的试样是镀锌钢板试样、镀铝锌硅钢板试样或镀锌钛钢板试样。