铜及铜合金的金相制备

铜及其合金的主要特性

• 汽车工业中的电缆、开关元件、变压器、电机绕组和发电机
• 化工、食品和饮料行业的管、容器和热交换器
• 建筑行业的外墙、屋顶、饮用水管道和供暖装置
• 低温和空调
• 真空技术中的半导体、开关和密封圈，电子工业中的电子管

铜合金

• 锌含量低于28%的黄铜称为红黄铜，特别适用于机械加工
• 高达37%的锌合金由α-固溶体组成，适合冷成形
• 当锌含量在38%及以上时，合金表现为α-β两相组织，适合热成形

通过添加铝、锰、铁、镍、锡甚至少量的铅，可以生产出具有特定化学或机械性能的特殊类型的黄铜。

图4:α-黄铜，彩色蚀刻，200x

图5:α-β黄铜铸件(CuZn40Pb2)，含灰蓝色铅夹杂，未蚀刻，500倍

图6:按Klemm蚀刻的α-β黄铜铸件，α-固溶体在β-固溶体的暗基体中，100倍

枚铜牌(铜锡合金)
青铜器分为三种:锻造合金、铸造合金和钟形铸件。根据需要的性质，可以添加少量的锌、磷、铅、镍或铁。

铜及其合金金相学的挑战

纯铜柔软韧性好，容易变形，容易划伤。即使是青铜器和一些较硬的黄铜也可能容易受到严重的刮伤。这给金相学家带来了一个问题。然而，有一些简单的解决方案:

-避免使用粗磨磨料
-用软布进行彻底的钻石抛光
-采用化学-机械精细抛光

继续阅读如何制备铜及其合金进行快速准确的金相分析，没有划痕或变形的详细描述。

图9:纯铜线，最后抛光OP-S、DIC、200 x

图10:与图9相同的样品，最后抛光OP-S-ammonia/水/过氧化氢混合物，DIC, 200x

铜及其合金的制备:机械研磨和金刚石抛光

机械研磨

• 应考虑样品的硬度、大小和数量。但是，即使用大的纯铜试样，也要用平面磨削500 # SiC箔/纸通常是足够的
• 铜合金的大型铸造件可用于研磨220 #或320 #，但重要的是，研磨力要低，以避免深层变形
• 软合金应磨细使用SiC箔/纸细磨粉(最高可达4000#)
• 对于硬合金,MD-Largo用金刚石可保证较好的平整度和边缘保持力

纯铜及低合金含量铜合金

钻石抛光

• 对于纯铜，最后用含硝酸铁的溶液打磨钻石。
• 对于铜合金，一种OP-S高速悬挂建议用双氧水和氨水。

• 开始抛光。一分钟后，在显微镜下检查样品
• 如果有必要，继续打磨一分钟，然后再次检查样品
• 继续这个顺序，直到达到所需的质量
• 如果你看到攻击太快或太强烈，用水稀释混合物
• 在抛光结束前约30秒，将水倒在抛光布上，冲洗样品和布
• 最后，用清水再次清洗样品，然后晾干

图11:α-β黄铜铸件，机械抛光，未蚀刻，200倍

图12:与图11相同的样品经过电解抛光，未蚀刻，200x。铅包裹体被拉出，因此显得更大，数量更多

铜合金

铜及其合金的蚀刻

有许多铜及其合金的蚀刻剂相对容易使用。大多数铸造合金都不难蚀刻。然而，对于一些变形合金来说，很难找到合适的蚀刻溶液，特别是如果它们已经严重冷加工过的话。在这些情况下，彩色蚀刻可能是有用的。

值得注意的是，铅会受到蚀刻剂的侵蚀，蚀刻后只会留下黑色的空隙。因此，在蚀刻前必须拍摄显微照片来记录铅的数量和分布。纯铅的颜色是灰蓝色。


图13:铜铸件(CuSn₈Pb)，未蚀刻，显示大大小小的蓝灰色铅包裹体，淡蓝色α-δ共析可识别，500倍


图14:与图13相同的试样，按照Klemm蚀刻颜色。树枝状结构中可见浅蓝色共析体和蓝色铅包裹体，但不能清楚区分小的铅包裹体，500倍

图15:铜铸件(CuSn₁₀)，用氯化铁(III)蚀刻，枝晶结构α-δ共析，200x