CN107543745A - 一种微细物料的冷镶制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微细物料的冷镶制样方法。所述制样方法包括以下步骤：把复合树脂和复合固化剂按照一定比例混匀后，抽真空至混合物中无气泡，备用；按一定比例称取样品和分散剂，充分搅拌混匀后放入模具；再加入复合树脂与复合固化剂的混合物，搅匀；超声10分钟以上，超声后缓慢注入复合树脂与复合固化剂的混合物至对应刻度，常温静置12小时以上，直到树脂完全凝固；将固化完全的样品块从模具中取出，磨抛至100倍显微镜下无划痕。本发明的制样方法解决了微细物料样品镶样过程中的团聚严重、样品脱落、气孔多、样品发脆易碎的问题，为微细物料样品的冷镶制样提供了一条途径。

Description

一种微细物料的冷镶制样方法

技术领域

本发明属于材料分析制样领域，涉及一种适用于矿物分析的细粒度样品的制样(冷镶和磨抛)方法，具体涉及一种微细物料的冷镶制样方法。

背景技术

矿物分析系统是一套用于材料、地质和冶金等领域的分析仪器，可以快速获取样品的工艺矿物学参数(如元素组成及分布，物相组成，粒度分布，解离情况等)，它由扫描电镜和能谱波谱仪及矿物分析软件组成。对样品的要求是：镶嵌磨抛的表面平整，无气孔，颗粒分散均匀，不团聚及无边界脱落等。

通常(矿物及合金)金相制样方法包括以下步骤：

(1)对于体积大的样品进行破碎、切割至合适的“小样品”；

(2)采用热镶或者普通环氧树脂与乙二胺固化剂冷镶，放置固化；

(3)固化后的样品从模具中拿出，采用普通砂纸逐步从粗到细粒级进行研磨，采用煅烧的氧化铬水溶液做抛光剂进行抛光。

对于粗粒度或者金属含量较高的样品，传统的“金相制样”方法，普通的环氧树脂和固化剂冷镶嵌或者热镶，传统磨抛方法可以满足要求，例如赵梅等(理化检验-物理分册，赵梅，王二平，王国红，2008年第44卷，242页)公开了一种铷铁硼厚带金相试样的冷镶制作方法，先取一块平整的玻璃，将用透明胶带封好的PVC管置于玻璃上，将欲镶嵌的长薄试样插入PVC管中，为防止牙托粉和玻璃粘连，在玻璃上铺上纸张，将牙托粉加适量的牙托水搅拌成稀胶质状并具有一定的流动性。一只手用镊子夹持或直接手持试样并保证试样与玻璃垂直，另一只手将搅拌好的牙托粉注入PVC管中，静置固化20～30min后，镶样结束。

但是，对于烟尘、粉煤灰、炉灰、土壤和尾泥等粒度在30微米以下的样品，采用传统的“金相制样”方法制样常存在团聚严重，样品脱落，气孔多，树脂发脆易碎等问题，在分析中对获取相关参数影响较大，难以达到分析要求。

发明内容

针对现有“金相制样”方法无法处理粒度在30微米以下的微细物料样品镶样的问题，本发明的目的在于提出一种微细物料冷镶制样方法，解决了微细物料样品镶样过程中的团聚严重、样品脱落、气孔多、样品发脆易碎的问题，为微细物料样品的冷镶制样提供了一条途径。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微细物料的冷镶制样方法，所述制样方法包括以下步骤：

(1)将样品与分散剂按质量比1:(0～2)混合，放入模具，然后加入复合树脂与复合固化剂的混合物，搅匀；

(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声，然后静置至树脂完全凝固，再对得到的样品块进行磨抛，得到冷镶样。

本发明的步骤(1)中，样品与分散剂的质量比为1:(0～2)，例如可为1:0、1:0.5、1:1、1:1.3、1:1.5或1:2等，其中，“样品与分散剂的质量比为1:0”是指：不包含分散剂。

优选地，所述分散剂的粒度分布为D95＜0.030mm，例如D95为0.028mm、0.025mm、0.020mm、0.016mm、0.014mm、0.010mm或0.008mm等。

优选地，所述分散剂为石墨，石墨的含碳量优选为＞99.99％。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(1)中所述样品与分散剂的质量比为1:1。

优选地，步骤(1)所述复合树脂为双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的混合物，例如：双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯的混合物，双酚A二缩水甘油醚与缩水甘油的混合物，双酚A二缩水甘油醚、丙烯酸酯和缩水甘油的混合物。

本发明中，“丙烯酸酯和/或缩水甘油”指：可以是丙烯酸酯，也可以是缩水甘油，还可以是丙烯酸酯与缩水甘油的混合物。

优选地，所述复合树脂中，双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的质量比为(20～4):1，例如可为20:1、18:1、15:1、12:1、10:1、8:1、7:1、6:1、5:1或4:1等，优选为10:1。

优选地，步骤(1)所述复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的混合物，例如：乙二胺与三亚乙基四胺的混合物，乙二胺与二乙烯基三胺的混合物，乙二胺、三亚乙基四胺与二乙烯基三胺的混合物。

本发明中，“三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺”指：可以是三亚乙基四胺，也可以是二乙烯基三胺，还可以是三亚乙基四胺与二乙烯基三胺的混合物。

优选地，所述复合固化剂中，乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的质量比为1:(5～1)，例如可为1:5、1:4、1:3、1:2、1:1.5或1:1等，优选为1:3。

优选地，复合树脂与复合固化剂的质量比为(1～3):1，例如可为1:1、2:1、2.5:1或3:1等，优选为2:1。

优选地，本发明的样品为不水溶物料，即在水中不溶解的物料，可以是单一种类的不水溶物料，也可以是至少两种不水溶物料的混合物，例如可以是烟尘、炉灰、粉煤灰、土壤或尾泥等粒度在30微米以下的样品，但不限于上述列举的样品，其他粒度在30微米以下的矿物、金属或合金等不水溶物料也可以用于本发明。

本发明制样方法中使用的样品也可以是粒度大于30微米的烟尘、炉灰、粉煤灰、土壤、尾泥或其他矿物、金属或合金等不水溶物料。

优选地，步骤(1)的样品的粒度分布为D95＜0.030mm，例如D95为0.025mm、0.020mm、0.015mm或0.010mm等。

优选地，步骤(2)所述超声的时间为10分钟以上，例如可为15分钟、20分钟、23分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟或50分钟等，优选为30分钟。

优选地，步骤(2)所述超声的功率为200w以上，例如可为200w、220w、235w、250w、260w、275w、280w、300w、350w、380w或420w等。

本发明中，超声使用的仪器为超声波分散仪。

优选地，步骤(2)静置的时间为12小时以上，直至树脂完全凝固为止。静置的时间例如可为12小时、15小时、16.5小时、18小时、20小时、23.5小时、26小时、28小时、30小时、36小时、40小时或42小时等，优选为24小时。

本发明中，磨抛使用的仪器为自动磨抛机。

作为本发明所述制样方法的优选技术方案，一种微细物料的冷镶制样方法，所述方法还包括在步骤(1)之前进行步骤(1)’：去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡。

优选地，步骤(1)’中，采用抽真空的方法去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡。

作为本发明所述制样方法的优选技术方案，一种微细物料的冷镶制样方法，所述制样方法还包括在步骤(1)中样品放入模具之前，将样品与分散剂混合后，搅匀，得到分散均匀的样品，然后，再将分散均匀的样品放入模具。

优选地，所述方法还包括在步骤(2)超声完成后，向超声后的混合物中注入复合树脂与复合固化剂的混合物的步骤，而且，此注入过程优选为缓慢注入。

作为本发明所述制样方法的优选技术方法，一种微细物料的冷镶制样方法，所述方法包括以下步骤：

(1)’：抽真空以去除复合树脂和复合固化剂的混合物中的气泡，至完全去除为止，其中，复合树脂为双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯的混合物，且双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯的质量比为10:1；复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺的混合物，且乙二胺与三亚乙基四胺的质量比为1:3；复合树脂与复合固化剂的质量比为2:1；

(1)将样品与分散剂按1:1的质量比混合并搅匀，得到分散均匀的样品，将分散均匀的样品放入模具，然后，加入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂和复合固化剂的混合物，搅匀；

(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声30分钟，缓慢注入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂与复合固化剂的混合物至测试刻度，然后静置24小时至树脂完全凝固，将完全固化的样品块从模具中取出，再对样品块进行磨抛至100倍显微镜下无划痕，得到冷镶样。

本发明提供的微细物料的冷镶样制样方法，与现有的大颗粒样品和金相镶样工艺相比，具有明显的优越性：

(1)本发明在制样过程中加入了复合树脂和复合固化剂的混合物，并引入超声的工序，并调节超声的工艺参数，解决了细粒级样品的镶嵌样品团聚的问题，以及镶样过程中树脂粘度大，易产生气泡，样品易脱落，以及固化后样品发脆易碎的问题。

(2)进一步的，本发明采用石墨作为分散剂，与样品混合，并配合性的与复合树脂和复合固化剂作用，经超声等工序，更好地解决了镶嵌样品团聚的问题，并克服了样品脱落、气孔多和样品发脆易碎的问题。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

试验样品为粉煤灰，粒度分布为D95为0.030mm。首先将双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照4:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:5的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照1:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.3g粉煤灰置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声10分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂完全凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。

实施例2

试验样品为粉煤灰，粒度分布为D95为0.030mm。首先将双酚A二缩水甘油醚与缩水甘油按照4:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与二乙烯基三胺按照1:5的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照1:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.3g粉煤灰置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声10分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。

实施例3

试验样品为尾泥，粒度分布为D95为0.025mm。首先将双酚A二缩水甘油醚与缩水甘油按照20:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:1的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照3:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g尾泥和0.5g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声15分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。

实施例4

试验样品为尾泥，粒度分布为D95为0.025mm。首先将双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照20:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与二乙烯基三胺按照1:1的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照2:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g尾泥和1g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声30分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。

实施例5

试验样品为土壤，粒度分布为D95为0.020mm。首先将双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照10:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:3的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照2:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g土壤和0.3g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声30分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置24小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。

对比例1

除将复合树脂替换为环氧树脂外，其他制备方法和制备条件与实施例5相同。

本对比例得到的冷镶样在100被显微镜下有少量气泡，且有少量样品团聚。

对比例2

除将复合固化剂替换为乙二胺外，其他制备方法和制备条件与实施例5相同。

本对比例得到的冷镶样在100被显微镜下有少量气泡，磨抛的过程中发生了碎裂，部分样品脱落。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述制样方法包括以下步骤：

(1)将样品与分散剂按质量比1:(0～2)混合，放入模具，然后加入复合树脂与复合固化剂的混合物，搅匀；

(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声，然后静置至树脂完全凝固，得到样品块，再对样品块进行磨抛，得到冷镶样。

2.根据权利要求1所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述分散剂的粒度分布为D95<0.030mm；

优选地，所述分散剂为石墨，所述石墨的含碳量优选为>99.99％。

3.根据权利要求1或2所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，步骤(1)中所述样品与分散剂的质量比为1:1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，步骤(1)所述复合树脂为双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的混合物；

优选地，所述复合树脂中，双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的质量比为(20～4):1，优选为10:1；

优选地，步骤(1)所述复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的混合物；

优选地，所述复合固化剂中，乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的质量比为1:(5～1)，优选为1:3；

优选地，所述复合树脂与所述复合固化剂的质量比为(1～3):1，优选为2:1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，步骤(1)所述样品为不水溶物料中的任意一种或至少两种不水溶物料的混合物，优选为炉灰、粉煤灰、土壤或尾泥中的任意一种；

优选地，步骤(1)所述样品的粒度分布为D95<0.030mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，步骤(2)所述超声的时间为10分钟以上，优选为30分钟；

优选地，步骤(2)所述超声的功率在200w以上；

优选地，步骤(2)所述静置的时间为12小时以上，直至树脂完全凝固为止；

优选地，步骤(2)所述磨抛的步骤中，磨抛至100倍显微镜下无划痕。

7.根据权利要求1-6任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述制样方法还包括在步骤(1)之前进行步骤(1)’：去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡；

优选地，所述步骤(1)’中，采用抽真空的方法去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(1)中，将样品与分散剂混合后，搅匀，得到分散均匀的样品，然后，再将分散均匀的样品放入模具。

9.根据权利要求1-8任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(2)超声完成后，向超声后的混合物中注入复合树脂与复合固化剂的混合物的步骤。

10.根据权利要求1-9任一项所述的微细物料的冷镶制样方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)’抽真空以去除复合树脂和复合固化剂的混合物中的气泡，至完全去除为止，其中，复合树脂为双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯的混合物，且双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸酯的质量比为10:1；复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺的混合物，且乙二胺与三亚乙基四胺的质量比为1:3；复合树脂与复合固化剂的质量比为2:1；

(1)将样品与分散剂按1:1的质量比混合并搅匀，得到分散均匀的样品，将分散均匀的样品放入模具，然后，加入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂和复合固化剂的混合物，搅匀；

(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声30分钟，注入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂与复合固化剂的混合物至测试刻度，然后静置24小时至树脂完全凝固，将完全固化的样品块从模具中取出，再对样品块进行磨抛至100倍显微镜下无划痕，得到冷镶样。