青銅器時代に始まった熱処理は、紀元前800年頃に鉄の加工（鍛冶）に発展し、紀元10世紀初頭のダマスカス鋼の生産で最初のピークを迎えます。
鉄に炭素を加えて鋼にすることで、硬さを増すなど新たな特性を持たせた。多くの鉄合金と様々な元素が研究され、様々な用途に適した新しい種類の鋼が開発された。鋼の特性を変えるもう一つの方法は、焼きなましのような熱処理です。このプロセスでは時間が重要な役割を果たすため、温度-時間線図が開発されました。今日では、特定のアプリケーションに最適なスチールを製造するために、多くの温度-時間ダイアグラムが評価されています。これらの図は、時間と熱の相関関係と、処理された鋼のそれぞれの構造（オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイト）を示している。熱処理は主に焼入れ工場で行われる。焼入れ工場で処理される材料はほとんど同じであり、再現性、信頼性、比較可能な結果が必須である。効果的なプロセス制御のためには、大量のサンプルを試験する必要があります。このように処理能力が高いため、サンプルの準備プロセスはシンプルかつ迅速でなければなりません。さらに、簡単でエラーのない表面検査を実現するためには、試料の平坦性が優れていなければなりません。
QATMでは、あらゆる材料微細加工に対応した製品を提供しています。
材料微細加工プロセス
これらの要求に応えるためには、以下のような準備方法が必要です。
- サンプルの迅速かつ穏やかな切片化
- 迅速なマウントによる平面の降伏
- 速くて優しい研磨／琢磨
QATMの湿式研磨機を使用すると、切断時の熱を抑えて変形を低質量に抑えるCareCut機能により、速くて優しい切断が可能になります。これにより、変形が少なく、構造的な変化がない、あるいは最小限に抑えられたサンプルを、後から素早く準備することができます。平面と高いエッジ保持力を得るために、当社のモジュラーホットマウンティングプレスを使用し、マウンティングコンパウンドとしてエポブラックを使用することで、高スループット、良好なエッジ保持力、および平面の要件を満たします。工業分野のサンプルには、いくつかの研削・研磨方法が適用されますが、ここで紹介する準備方法は、この分野で使用される方法の概要を示すものです。
解析用試料作製
方法 1
この方法は古くから確立されています。熱処理されたサンプルの硬さのため、SiCペーパーの寿命はかなり短く、その結果、消耗品の消費に比較的高いコストがかかります。
準備は以下の通りである：
| ステップ | 媒体 | 潤滑剤/懸濁液 | 速度 (rpm) | 速度 (rpm) | 試料ホルダーの回転方向 | 個別荷重 (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 研磨 | SiC, P180 | 水 | 300 | 右回転 | 30 | 平面まで |
| 研磨 | SiC, P320 | 水 | 300 | 右回転 | 30 | 1:00 |
| 研磨 | SiC, P600 | 水 | 300 | 右回転 | 30 | 1:00 |
| 研磨 | SiC, P1200 | 水 | 300 | 右回転 | 30 | 1:00 |
| 琢磨 | IOTA | Dia complete, 3 | 150 | 右回転 | 30 | 5:00 |
方法 2
石を使った平面研磨は、短時間でコストを抑えて準備ができるというメリットがあります。しかし、これには特別な機械への投資が必要です。とはいえ、SiCペーパーを交換する必要がないため、全体的な準備時間は短縮されます。さらに、長寿命のダイヤモンドラッピングディスクを使用することもできます。
| ステップ | 媒体 | 潤滑剤/懸濁液 | 速度 (rpm) | 速度 (rpm) | 試料ホルダーの回転方向 | 個別荷重 (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 研磨 | 石, P100 | 水 | fixed | 右回転 | 30 | 平面まで |
| 予備琢磨 | Galaxy Contero | Dia complete, 9 µm | 150 | 右回転 | 30 | 4:00 |
| 琢磨 | IOTA | Dia complete, 3 µm | 150 | 右回転 | 30 | 4:00 |
新たな機械を購入する必要がないため、平面研削用のダイヤモンド・グラインディング・ディスクを使用することができ、標準的な研削・研磨装置を使用できるという利点があります。
方法 3
ギャラクシー社のディスクは非常に剛性が高く、試料面の硬さが異なっていても平面が得られます。
| ステップ | 媒体 | 潤滑剤/懸濁液 | 速度 (rpm) | 速度 (rpm) | 試料ホルダーの回転方向 | 個別荷重 (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 研磨 | Galaxy red | 水 | 300 | 右回転 | 30 | 平面まで |
| 予備琢磨 | Galaxy Contero | Dia complete, 9 µm | 150 | 右回転 | 30 | 5:00 |
| 琢磨 | IOTA | Dia complete, 3 µm | 150 | 右回転 | 30 | 4:00 |
フェライト・パーライト、3％ナイタールでエッチング、明視野20倍
熱処理後のマルテンサイト構造、3％ナイタールでエッチング、明視野20倍
まとめ
焼入れ工場では、硬さ試験や表面検査のために、短い準備時間、高い処理能力、良好な試料の平坦性による信頼性の高い結果などが、試料準備の要件となっている。SiCペーパーを使用した試料作成方法は比較的コストが高く、砥石を使用した試料作成方法は特殊な機械への投資が必要です。一方、ラッピングディスクを用いた方法は、既存の機械を利用でき、消耗品の寿命も長いため、コスト効率が良く、必要な試料作成条件をすべて満たすことができます。
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QATMは、堅牢な熱間埋込プレス機からUV照射下での冷間埋込装置まで、メタログラフィー埋込用の革新的な機械を幅広く取り揃えています。付属のQATM実装用消耗品は、当社の機械と完璧に連動するように徹底的にテストされ、選択されています。ご相談、お見積もり、専任のアプリケーションスペシャリストへのご相談はこちらからどうぞ。
