制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法

制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法
【專利摘要】本發明公開了一種制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法，該方法包括：將帶有金屬鍍層的試樣浸入到體積百分比濃度為5％～10％的硝酸酒精溶液中，以去除試樣的金屬鍍層的外層并暴露出金屬鍍層的合金層；將暴露出金屬鍍層的合金層的試樣用去離子水清洗、吹干；將吹干后的試樣浸入到體積百分比濃度為2％～4％的硝酸酒精溶液中，以使合金層從試樣的基體脫離，其中，脫離下來的合金層以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面；將漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金層撈出并置于含有酒精的去離子水中，以使合金層展平，之后撈出已展平的合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。本發明的方法簡便易行，在制備過程中不會對合金層樣品造成污染。
【專利說明】制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于透射電鏡樣品的制備【技術領域】，具體地講，涉及一種制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法。

【背景技術】
[0002]金屬鍍層的合金層對金屬鍍層的附著性和成形性都具有重要的作用，因此，需要觀察該合金層的微觀結構和相組成。然而，由于該合金層很薄，并處于外層金屬鍍層與鋼基體之間的界面，所以無法使用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡等方法進行觀察，而只能通過透射電鏡對其進行微觀組織結構的研宄。
[0003]通常，制備合金層薄膜試樣的方法主要有兩種，其中一種方法是雙噴電解拋光法，該方法的制備過程主要包括:首先，從鍍層試樣上沿截面線切割下厚度為0.3mm的薄片，并沖成直徑為Φ3_的圓片試樣；然后，將直徑為Φ3_的圓片在水磨金相砂紙上磨薄到0.1?0.2mm ;最后，通過雙噴電解拋光將厚度為0.1?0.2mm的薄片試樣減薄到200nm以下。這種方法的缺點是制備困難、耗時較長、成功率較低，并且電解拋光時對電壓、電流的控制要求嚴格，不易掌握。
[0004]制備合金層薄膜試樣的另一種方法是聚焦離子束(Focused 1n Beam，簡稱FIB)減薄法。該方法采用的離子源主要為鎵離子，通過加速的鎵離子轟擊預先減薄至50 μπι以下的試樣表面，達到減薄試樣的目的。這種方法的制樣耗時長、費用高，需要考慮鎵離子對試樣的污染，并且在試樣減薄過程中容易磁化試樣，影響最終的觀察效果。
[0005]因此，在現有技術中，仍然沒有行之有效的制備合金層薄膜試樣的方法。


【發明內容】

[0006]本發明的一個目的在于提供一種便捷、有效的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法，從而避免采用雙噴電鏡拋光法和FIB技術制備合金層樣品而產生的諸多問題。
[0007]根據本發明的一方面，提供一種制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法，所述方法包括如下步驟:將帶有金屬鍍層的試樣浸入到體積百分比濃度為5%?10%的硝酸酒精溶液中，以去除試樣的金屬鍍層的外層并暴露出金屬鍍層的合金層；將暴露出金屬鍍層的合金層的試樣用去離子水清洗、吹干；將吹干后的試樣浸入到體積百分比濃度為2%?4%的硝酸酒精溶液中，以使合金層從試樣的基體脫離，其中，脫離下來的合金層以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面；將漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金層撈出并置于含有酒精的去離子水中，以使合金層展平，之后撈出已展平的合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。
[0008]根據本發明的實施例，所述方法還可以包括:在浸泡帶有金屬鍍層的試樣以去除試樣的金屬鍍層的外層之前，對試樣進行剪切、清洗、吹干。
[0009]根據本發明的實施例，可以將帶有金屬鍍層的試樣剪切成3mmX 3mm?5mmX 5mm的試樣。
[0010]根據本發明的實施例，可以使用銅網撈出漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金層。
[0011]根據本發明的實施例，所述銅網可以為400目的銅網。
[0012]根據本發明的實施例，可以分別在室溫條件下執行將帶有金屬鍍層的試樣浸入到硝酸酒精溶液中的步驟和將吹干后的試樣浸入到硝酸酒精溶液中的步驟。
[0013]根據本發明的實施例，帶有金屬鍍層的試樣可以是鍍鋅鋼板試樣、鍍鋁鋅硅鋼板試樣或鍍鋅鈦鋼板試樣。
[0014]根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法，與現有技術相比，本發明的方法簡便易行，在制備過程中不會對合金層樣品造成污染。另外，本發明的方法制備得到的合金層樣品可以直接用于透射電鏡觀察，不需要再進行其它處理。另外，本發明的方法具有易于控制、便于實施、工作量小、費用低、耗時少和成功率高等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過下面結合附圖進行的對實施例的描述，本發明的上述和/或其它目的和優點將會變得更加清楚，其中:
[0016]圖1是示出了根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的流程圖；
[0017]圖2a是示出了在透射電鏡下觀察到的根據本發明的一個示例性實施例的合金層樣品的微觀組織形貌的照片；
[0018]圖2b是示出了根據本發明的一個示例性實施例的合金層樣品中包含的FeAlJg的照片；
[0019]圖2c是示出了根據本發明的一個示例性實施例的合金層樣品中包含的Fe2Al5ffi的照片；
[0020]圖3a是示出了在透射電鏡下觀察到的根據本發明的另一示例性實施例的合金層樣品的微觀組織形貌的照片；
[0021]圖3b是示出了根據本發明的另一示例性實施例的合金層樣品中包含的T5相和其它合金相的照片；
[0022]圖4a是示出了在透射電鏡下觀察到的根據本發明的另一示例性實施例的合金層樣品的微觀組織形貌的照片；
[0023]圖4b是示出了根據本發明的另一示例性實施例的合金層樣品中包含的T5相和其它合金相的照片。

【具體實施方式】
[0024]下面將詳細描述本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法。
[0025]本發明可以以許多不同的形式來體現，并且不應被解釋為局限于在此闡述的特定實施例，相反，提供這些實施例使得本發明將是徹底的和完整的，并且將向本領域技術人員充分地傳達本發明的范圍。
[0026]下面將參照附圖詳細地描述根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法。
[0027]圖1是示出了根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的流程圖。
[0028]參照圖1，根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法包括順序執行的下述步驟:浸泡帶有金屬鍍層的試樣，以去除金屬鍍層的最外層并暴露出金屬鍍層的合金層；用去離子水清洗金屬鍍層的合金層的表面并吹干；浸泡吹干后的試樣，以使合金層從試樣的基體脫離，其中，脫離下來的合金層以薄膜的形式漂浮于浸泡溶液的表面；撈出脫離下來的合金層并置于含有酒精的去離子水中使合金層展平，之后撈出已展平的合金層并對其進行晾干。
[0029]具體地講，在浸泡帶有金屬鍍層的試樣，以去除金屬鍍層的最外層并暴露出金屬鍍層的合金層的步驟中，將帶有金屬鍍層的試樣浸入到體積百分比濃度為5%?10%的硝酸酒精溶液中，以去除試樣的金屬鍍層的最外層并暴露出金屬鍍層的合金層。在本發明中，可以使用體積百分比濃度在65%以上的發煙硝酸和體積百分比濃度多99.7%的無水乙醇來配制硝酸酒精溶液。
[0030]在本發明的實施例中，可以在室溫條件下浸泡帶有金屬鍍層的試樣。然而，對于浸泡的時間，本領域技術人員可根據試樣的金屬鍍層的外層的材質來確定。
[0031]在本發明的實施例中，還可以包括在浸泡試樣之前對試樣進行預處理的步驟。具體地，將帶有金屬鍍層的試樣剪切成3mmX 3mm?5mmX 5mm的試樣，并且用去離子水進行清洗、吹干。
[0032]在用去離子水清洗試樣的金屬鍍層的合金層的表面并吹干的步驟中，將暴露出合金層的試樣置于去離子水中進行清洗，然后對其進行吹干。通過執行該步驟，可以將殘留在金屬鍍層的合金層的表面上的硝酸酒精溶液去除，從而避免硝酸酒精溶液對金屬鍍層的合金層造成影響。
[0033]在浸泡吹干后的試樣的步驟中，將吹干后的試樣浸入到體積百分比濃度為2%?4%的硝酸酒精溶液中，以使合金層從試樣的基體上脫離下來，并且脫離下來的合金層以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液的表面。在本發明的實施例中，可以在室溫條件下浸泡吹干后的試樣。另外，本領域技術人員可以根據浸泡的情況來確定浸泡時間，使得合金層從試樣的基體上脫離下來。
[0034]在展平合金層并晾干的步驟中，可以使用銅網將漂浮在浸泡溶液的表面上的合金層撈出并置于含有酒精的去離子水中，使得依靠水的表面張力來展平合金層；當合金層展平之后，可以使用銅網(例如，可以使用400目的銅網)撈出已展平的合金層，并對其進行晾干，從而得到可用于透射電鏡分析用的合金層樣品。在該步驟中，由于去離子水的表面張力較大，容易將漂浮的合金層撕裂，因此，本發明通過向去離子水中添加酒精，可以減小去離子水的表面張力，從而避免因去離子水的表面張力過大而導致的合金層的撕裂。另外，添加到去離子水中的酒精的量可以以剛好使卷曲的合金層展平為宜。
[0035]本發明的帶有金屬鍍層的試樣是一種在試樣的金屬鍍層與試樣的基體界面之間形成合金層，并且金屬鍍層的最外層能溶于硝酸酒精溶液，而金屬鍍層的合金層不溶于或難溶于硝酸酒精溶液的試樣。例如，帶有金屬鍍層的試樣可以是鍍鋅鋼板試樣、鍍鋁鋅硅鋼板試樣或鍍鋅鈦鋼板試樣。
[0036]在本發明中，根據金屬鍍層的最外層能溶于硝酸酒精溶液而金屬鍍層的合金層不溶于或難溶于硝酸酒精溶液，通過硝酸酒精溶液可以很快地腐蝕掉金屬鍍層的外層，從而暴露出附著于鋼基體的表面的合金層。在合金層暴露之后，通過使用比第一次浸泡的硝酸酒精溶液的濃度小的濃度，以盡可能使合金層免于或減少溶液對其的腐蝕，并且在浸泡的過程中，由于合金層不溶于或難溶于硝酸酒精溶液，而鋼基體則在硝酸酒精溶液的浸泡下發生腐蝕，最終使得合金層與鋼基體界面處由于鋼基體受到的腐蝕而成功將合金層從鋼基體上剝離下來。
[0037]本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法簡便易行，在制備過程中不會對合金層樣品造成污染。
[0038]另外，通過本發明的方法制備得到的合金層樣品可以直接用于透射電鏡觀察，不需要再進行其它處理。
[0039]另外，本發明的方法具有易于控制、便于實施、工作量小、費用低、耗時少和成功率尚等優點。
[0040]下面結合具體實施例對根據本發明的制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法進行更詳細的描述。
[0041]實施例1
[0042]樣品的制備:將鍍鋅鋼板剪切成3mmX 3mm的試樣，并且用去離子水洗凈、吹干。將上述鋼板浸入到體積百分比濃度為7%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡12分鐘，以徹底去除鋼板的金屬鍍層的外層純鋅層，并暴露出金屬鍍層的合金層組織。對暴露出合金層的鋼板進行清洗并吹干。將吹干后的鋼板浸入體積百分比濃度為2%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡93分鐘，以使合金層從鋼基體上脫離下來，脫離下來的合金層漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用銅網平展撈出，并將合金層放入滴加了 8滴酒精的去離子水中進行清洗，以展平合金層。用400目的銅網平展撈出合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。該合金層樣品可以直接用在透射電鏡上觀察。
[0043]將上述制備的合金層樣品直接用在透射電鏡上觀察，并得到如圖2a至圖2c的照片。圖2a是示出了在透射電鏡下觀察到的實施例1的合金層樣品的微觀組織形貌的照片，圖2b示出了實施例1的合金層樣品中包含的FeAlJg的照片，圖2c示出了實施例1的合金層樣品中包含的Fe2Al5相的照片。通過圖2b和圖2c可以看出，合金層中包含FeAl 3相和Fe2Aljg兩種不同的合金相。
[0044]實施例2
[0045]樣品的制備:將鍍鋅鋁硅鋼板剪切成3mmX3mm的試樣，并且用去離子水洗凈、吹干。將上述鋼板浸入到體積百分比濃度為10%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡30分鐘，以徹底去除鋼板的金屬鍍層的外層鋅鋁層，并暴露出金屬鍍層的合金層組織。對暴露出合金層的鋼板進行清洗并吹干。將吹干后的鋼板浸入到體積百分比濃度為4%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡120分鐘，以使合金層從鋼基體上脫離下來，脫離下來的合金層漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用銅網平展撈出，并將合金層放入滴加了 8滴酒精的去離子水中進行清洗，以展平合金層。用400目的銅網平展撈出合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。該合金層樣品可以直接用在透射電鏡上觀察。
[0046]將上述制備的合金層樣品直接用在透射電鏡上觀察，并得到如圖3a和圖3b的照片。圖3a是示出了在透射電鏡下觀察到的實施例2的合金層樣品的微觀組織形貌的照片，圖3b是示出了實施例2的合金層樣品中包含的T5相和其它合金相的照片。通過圖3b的照片可以看出，合金層中包含有T5相和其它合金相。
[0047]實施例3
[0048]樣品的制備:將Zn-Ti鍍層鋼板剪切成3mmX3mm試樣，并且用去離子水洗凈、吹干。將上述鋼板浸入到體積百分比濃度為8%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡15分鐘，以徹底去除鋼板的金屬鍍層的外層Zn-Ti鍍層，并暴露出金屬鍍層的合金層組織。對暴露出合金層的鋼板進行清洗并吹干。將吹干后的鋼板浸入到體積百分比濃度為3%的硝酸酒精溶液中，并且在室溫下浸泡110分鐘，以使合金層從鋼基體上脫離下來，脫離下來的合金層漂浮于硝酸酒精溶液的表面。用銅網平展撈出，并將合金層放入滴加了 8滴酒精的去離子水中進行清洗，以展平合金層。用400目的銅網平展撈出合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。該合金層樣品可以直接用在透射電鏡上觀察。
[0049]將上述制備的合金層樣品直接用在透射電鏡上觀察，并得到如圖4a和圖4b的照片。圖4a是示出了在透射電鏡下觀察到的實施例3的合金層樣品的微觀組織形貌的照片，圖4b是示出了實施例3的合金層樣品中包含的T5相和其它合金相的照片。通過圖4b的照片可以看出，合金層中包含有T5相和其它合金相。
[0050]綜上所述，通過本發明的方法制備得到的透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品干凈致密，沒有受到任何污染，并且能夠直接觀察到諸如鍍了鋅、鋁鋅硅合金或鋅鈦合金等的鋼板的合金層的微觀組織形貌和相組成。另外，整個制備過程簡單易行，避免了采用雙噴電解拋光法和FIB技術制備合金層樣品而產生的諸多問題。
[0051]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型和組合，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種制備透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 將帶有金屬鍍層的試樣浸入到體積百分比濃度為5%?10%的硝酸酒精溶液中，以去除試樣的金屬鍍層的外層并暴露出金屬鍍層的合金層； 將暴露出金屬鍍層的合金層的試樣用去離子水清洗、吹干； 將吹干后的試樣浸入到體積百分比濃度為2%?4%的硝酸酒精溶液中，以使合金層從試樣的基體脫離，其中，脫離下來的合金層以薄膜的形式漂浮于硝酸酒精溶液表面； 將漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金層撈出并置于含有酒精的去離子水中，以使合金層展平，之后撈出已展平的合金層并晾干，從而得到透射電鏡用金屬鍍層的合金層樣品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:在浸泡帶有金屬鍍層的試樣以去除試樣的金屬鍍層的外層之前，對試樣進行剪切、清洗、吹干。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，將帶有金屬鍍層的試樣剪切成3mm X 3mm ?5mm X 5mm 的試樣。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用銅網撈出漂浮于硝酸酒精溶液表面的合金層。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述銅網為400目的銅網。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，分別在室溫條件下執行將帶有金屬鍍層的試樣浸入到硝酸酒精溶液中的步驟和將吹干后的試樣浸入到硝酸酒精溶液中的步驟。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，帶有金屬鍍層的試樣是鍍鋅鋼板試樣、鍍鋁鋅硅鋼板試樣或鍍鋅鈦鋼板試樣。
【文檔編號】G01N1/32GK104502172SQ201410720975
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】張啟富, 陳斌鍇, 仲海峰, 郝曉東, 于武剛, 江社明, 俞鋼強, 劉燦樓 申請人:中國鋼研科技集團有限公司, 新冶高科技集團有限公司