關于CuCr合金

CuCr合金廣泛應用于現代電子技術和電工領域，是要求高導電性、高強度的集成電路引線框、各種電極、電觸頭、高強度導線等電器零件的理想材料, 在真空斷路器觸頭領域中更是占據主導地位。

CuCr合金中各組元以獨立、均勻的金屬相存在，保持了Cu、Cr各自的優異性能。如Cu具有較低的熔點、高傳導性及良好的塑性，有利于于提高在真空中開斷能力；而Cr具有較高熔點、機械強度和截流值，確保具有良好的耐壓、抗燒蝕 、抗熔焊和低截流之特性。CuCr合金的顯微結構，比如晶粒度、成分均勻化及孔隙率均會影響其電氣性能。因此，該類合金的金相檢測是工藝優化和質量控制中的重要環節，如何制備出能反映材料真實顯微組織的金相樣品至關重要。

制備背景

在本案例中，客戶采用自己的耗材和方法制備CuCr樣品（孔隙率低于10%）時，遇到了下列問題：

1. 制備后的孔隙百分比與預期值不符； 

2. Cr相呈團塊狀，邊緣模糊； 

3. Cr和Cu相的百分比與理論計算不一致。

客戶經過內部制備流程優化后得到的制樣效果有所提升，但離理想的制備效果還是有一定差異，導致無法準確測量各相占比及孔隙率。

QATM制備思路及流程

收到客戶的樣品后，考慮到材料存在一定的孔隙，QATM應用工程師采用環氧樹脂KEM90+真空浸漬的方式進行了冷鑲嵌（模具為40mm）。樣品固化后的磨拋在Qpol 250A1-ECO自動磨拋機上進行研磨拋光，該設備在單點力模式下可同時制備1~6個?40mm的樣品。

由于樣品材料的硬度不高，研磨階段采用自粘SiC砂紙，分別用P320砂紙進行磨平和P1200砂紙進行精磨；為確保有效的材料去除及降低因砂紙磨料顆粒變鈍而帶來的材料變形，砂紙的使用時間均控制在1分鐘以內。中間拋光選用中等硬度絲織拋光布GAMMA和3微米多晶金剛石懸浮液搭配水基黃色潤滑劑確保了充分的磨削力、平整性和冷卻；此外，為避免較軟的Cu相轉移到孔隙中，致使檢驗結果顯示孔隙很少的情況，中間拋光步驟的時間被適當延長，以便“打開”孔隙。精拋步驟在短絨、柔軟的ZETA拋光布上進行，搭配1微米金剛石懸浮液及潤滑劑，進一步去除樣品表面的劃痕。

CuCr合金制備參數示例

1微米拋光后的制樣效果如下，Cu相和Cr相界面清晰，且孔隙形狀、分布正常。

1 μm 拋光后的顯微組織– 100 x

1 μm 拋光后的顯微組織– 200 x

上述制備表面可基本滿足相分布和孔隙率測量的需要。如需進一步去除試樣表面微小的變形和劃痕而獲得更佳的制樣效果，可使用Qpol Vibro振動拋光機對精拋試樣進行振動拋光：采用短絨、柔軟的合成布IOTA + Eposil F 0.1um氧化物拋光液的組合，以90Hz的頻率全自動振動拋光約120分鐘后 (Qpol Vibro振動拋光機獨有的“Surface-Guard”功能可降低磨料結晶和試樣表面腐蝕機率，真正實現無人值守)，試樣制備效果可得到進一步提升，可滿足更高階的分析手段比如EBSD分析或納米壓痕測試的制樣要求。

振動拋光制備參數示例

振動拋光后的顯微組織– 200 x

本案例中使用的設備

弗爾德（上海）儀器設備有限公司隸屬全球技術領先者-弗爾德集團旗下，提供最先進的樣品處理與分析設備及解決方案。

旗下五大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎、研磨、篩分設備，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀，Carbolite?Gero（卡博萊特?蓋羅）烘箱、高溫烘箱、箱式馬弗爐、灰化爐、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業定制爐，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀，QATM（奧德鎂）切割機、鑲嵌機、磨拋機、硬度計。

服務于全球無數實驗室、制造商和科研機構，是客戶最忠實的合作伙伴。弗爾德致力于和客戶共同進步成長，為客戶提供有效可靠的產品、流程和工藝方法，使其能夠更安全、更高效、更持久地發展業務。我們希望通過不懈努力，不斷推動技術進步，使世界變得更加健康和安全。