La gravure métallographique est une technique chimique utilisée pour mettre en évidence les caractéristiques des métaux à des niveaux microscopiques. En étudiant le personnage, la quantité et la distribution de ces différentes caractéristiques, les métallurgistes peuvent prédire et expliquer les propriétés physiques et les défaillances de performance d'un échantillon donné de métal.
Comment la gravure expose les problèmes des métaux
La plupart des caractéristiques métallurgiques sont de taille microscopique; ils ne peuvent pas être vus ou analysés sans un grossissement optique d'au moins 50x et jusqu'à 1000x lors de l'utilisation de microscopes optiques.
Pour analyser de telles caractéristiques, un échantillon métallique doit être poli pour obtenir une finition très fine semblable à un miroir. Malheureusement, au microscope, une surface aussi finement polie ressemble à un simple champ blanc.
Pour créer un contraste entre les éléments de la microstructure du métal, des solutions chimiques appelées agents de gravure sont utilisées. Les graveurs corrodent sélectivement certains de ces éléments, qui apparaissent comme des régions plus sombres. Cela est possible car les différences de composition, de structure ou de phase d'un métal modifient
taux de corrosion lorsqu'il est exposé à un agent de gravure.Les graveurs sont utilisés pour exposer:
- la forme et la taille des joints de grains (défauts de structure cristalline)
- phases métalliques (différents types de métaux dans un alliage)
- inclusions (infimes quantités de matériaux non métalliques)
- l'intégrité des points de soudure, en particulier dans les produits électroniques
- fissures et autres problèmes dans les soudures
- uniformité, qualité et épaisseur des matériaux de revêtement
Types de gravure métallographique
Selon le site Metalographic.com, "la gravure est un processus permettant de révéler la structure du matériau, les techniques de gravure courantes incluent:
- Chimique
- Électrolytique
- Thermique
- Plasma
- Sel dissous
- Magnétique
Les deux techniques les plus courantes sont la gravure chimique et électrochimique. La gravure chimique est généralement une combinaison d'un acide ou d'une base avec un agent oxydant ou réducteur dans un soluté tel qu'un alcool. La gravure électrochimique est une combinaison de gravure chimique avec une tension / courant électrique. "
Comment la gravure est utilisée pour prévenir la défaillance du métal
Métallurgistes sont des scientifiques spécialisés dans la structure et la chimie des métaux. Lorsque les métaux échouent (par exemple, une structure s'effondre), il est important de comprendre les raisons. Les métallurgistes examinent des échantillons de métal pour déterminer les raisons de l'échec.
Il existe plus d'une douzaine de solutions de gravure différentes constituées de composants tels que l'ammoniac, le peroxyde d'hydrogène et l'acide chlorhydrique. Différentes solutions sont utiles pour graver différents métaux. Par exemple, ASTM 30, composé d'ammoniac, de peroxyde d'hydrogène (3%) et d'eau DI, est utilisé pour graver le cuivre. Keller's Etch, qui est composé d'eau distillée, d'acide nitrique, d'acide chlorhydrique et d'acide fluorhydrique, est idéal pour graver des alliages d'aluminium et de titane.
En gravant avec différents produits chimiques, les métallurgistes peuvent exposer une variété de problèmes possibles dans les échantillons de métal. La gravure peut révéler de minuscules fissures, pores ou inclusions dans les échantillons métalliques. Les informations fournies par la gravure permettent aux métallurgistes de découvrir pourquoi le métal s'est rompu. Une fois qu'un problème particulier est identifié, il est possible d'éviter le même problème à l'avenir.