Préparation métallographique du cuivre et de ses alliages

Le cuivre est doux et ductile: facile à travailler, mais sujet aux dommages de surface pendant la préparation. Sa combinaison unique de propriétés, en particulier sa conductivité électrique et thermique exceptionnelle, en fait le matériau de choix dans des applications telles que le câblage électrique, les télécommunications, les échangeurs de chaleur et les ustensiles de cuisine. Le cuivre joue également un rôle crucial dans la transition énergétique, étant indispensable dans des technologies comme les éoliennes, les panneaux solaires et les véhicules électriques. Son aspect chaleureux et attrayant le rend populaire pour les articles décoratifs et fonctionnels comme les poignées, poignées de porte, comptoirs et tables.

Pour évaluer avec précision la microstructure du cuivre, une préparation métallographique minutieuse est essentielle, car une manipulation inadéquate peut facilement introduire des artefacts tels que des maculages ou des rayures causés par l'arrachement d'oxyde. Ce guide vous guide à travers chaque étape de la préparation métallographique du cuivre et de ses alliages, de la découpe et du montage à la rectification, au polissage et à la gravure.

Sujets

• Vue d'ensemble
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Préparation métallographique du cuivre et de ses alliages

Découpe et montage de Cu et d'alliages de Cu

Le cuivre et ses alliages sont des matériaux relativement souples et ductiles, ce qui permet un sectionnement facile, mais augmente également le risque de maculage, de déformation et de dommages thermiques si le processus de coupe n'est pas correctement contrôlé. La méthode de coupe doit donc être soigneusement adaptée au type de matériau et à la géométrie:

• Le cuivre pur est particulièrement sujet au maculage et à la déformation de surface lors du sectionnement. Pour minimiser ces effets, utilisez une molette de coupure en carbure de silicium (SiC) liée à la résine. Pour les machines de coupure normales et sur pied, nous vous recommandons d'utiliser notre molette de coupure NF-A, qui convient parfaitement aux métaux tendres et non ferreux dont la dureté peut atteindre 300 HV, garantissant des coupes propres et à faible distorsion.
• Les alliages de cuivre, tels que les laitons, les bronzes ou les systèmes Cu-Ni, peuvent généralement être coupés en utilisant les mêmes paramètres que le cuivre pur. Cependant, leur dureté légèrement plus élevée et leur ductilité réduite signifient qu'ils tolèrent souvent des taux d'avance ou des charges mécaniques plus élevés sans compromettre la qualité des coupes.

Pour assurer un sectionnement précis et sans dommages, il est essentiel d'utiliser une machine de coupure de précision avec un débit suffisant de liquide de refroidissement. Une faible vitesse de coupe est recommandée pour réduire les effets thermiques et le barbouillage. L'échantillon doit être serré solidement mais doucement pour éviter les vibrations ou les déformations, en particulier pour les éprouvettes à parois minces ou tubulaires, qui peuvent se déformer en raison de contraintes internes lorsqu'elles sont coupées longitudinalement. Pour les échantillons extrêmement minces et sensibles à la pression comme les tubes de cuivre ou les munitions, nous recommandons de monter l'échantillon avant de le serrer et de le sectionner.

Une découpe minutieuse est une première étape critique de la préparation métallographique et garantit que le meulage et le polissage ultérieurs peuvent révéler la véritable microstructure sans interférence des artefacts de préparation. Pour cette raison, la coupe humide avec des machines à couper précises est la meilleure méthode pour couper des échantillons de cuivre avec un minimum de déformation.

Le montage fournit un soutien mécanique pendant le meulage et le polissage et est particulièrement important pour les petits échantillons de cuivre irréguliers ou sensibles aux bords. Il assure une manipulation stable, protège les bords de l'échantillon et améliore la cohérence de la préparation.
La méthode de montage préférée pour les échantillons de cuivre en raison de la faible température de recuit de ces échantillons, est le montage à froid mais le montage à chaud est également possible.
Pour le montage à chaud, nous vous recommandons d'utiliser la bakélite, disponible en rouge, noir ou vert, pour les applications courantes. Si une préparation transparente est souhaitée (p. ex. pour la préparation de cibles), utiliser THERMOPLAST est une alternative. Ici, la température de chauffage doit être inférieure à 190 °C.

Le montage à froid est recommandé lorsque l'exposition thermique doit être évitée, comme dans l'analyse de défaillance, les structures sensibles à la chaleur ou à la pression, ou la préparation de géométries complexes. Les systèmes couramment utilisés incluent les résines à base de PMMA KEM 20 et KEM 30, ainsi que la résine époxy Qpox 93, qui offre une excellente rétention des bords et un retrait minimal.

Gravure du Cu et des alliages de Cu

La gravure est une étape essentielle de la préparation métallographique du cuivre et de ses alliages. Il permet aux caractéristiques microstructurales telles que les joints de grains, les jumeaux et les particules de seconde phase de devenir visibles au microscope. Dans de nombreux cas, en particulier avec les alliages coulés, la gravure est simple. Cependant, trouver l'agent de gravure optimal peut être plus difficile pour les alliages de cuivre forgé, en particulier ceux qui ont subi une déformation importante à froid. Dans de tels cas, la gravure couleur peut offrir un contraste et une clarté supplémentaires.

Les agents de gravure courants peuvent être préparés en laboratoire à l'aide de réactifs chimiques standard. Le tableau suivant résume les formulations typiques et les conditions d'utilisation:

Avis de sécurité : Les acides doivent être utilisés avec précaution. Portez un équipement de protection et respectez les consignes de sécurité du laboratoire.

_{Note: Si l'échantillon contient du plomb, la plupart des graveurs attaqueront les inclusions, laissant des vides noirs. Pour une documentation précise de la distribution du plomb, des images doivent être prises avant la gravure.}

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