利用有效的金相技术制备铜的微观结构

铜是一种柔软且延展性极强的金属，具有高导电性、良好的耐腐蚀性和一定的强度。铜合金使用可以追溯到古代，包括各种黄铜、青铜以及其它铜合金。大多数铜合金会进行退火或冷加工处理，保持延展性的同时增加硬度。还有一些合金，如铍铜和黄铜，使用时效硬化处理到高强度水平。铜具有面心立方晶体结构，金相学家通常会遇到紫铜，它是通过电解或化学精炼的，含有少量的银或砷添加物。其他常见有无氧高导电铜以及磷脱氧铜，其中可能含有砷或碲的添加物。本文介绍了传统的铜试样制备方法，这些方法可以减少制备时间，更有效地制备微观结构。

试样制备

一般来说，制备铜和铜合金试样并不困难，至少可以看到真实结构。但是，去除所有的划痕可能比较困难，冷加工试样的结构不容易清晰地呈现。特别是退火试样的晶粒结构很难通过腐蚀完全显示出来。许多铜基合金含有少量的元素，如铅和碲，以提高可加工性，但在试样中保留这些沉淀物也是一个挑战。同样，保留紫铜中存在的氧化亚铜也不是一件容易的事。电解抛光是一个选择，但它往往会破坏这些相。*常见的腐蚀剂是等量的氢氧化铵、过氧化氢（3%浓度）和水的混合物。虽然有点臭，但通过擦拭效果很好，但使用寿命很短，每次都需要重新调配。许多不同的腐蚀剂是基于氯化铁、盐酸、水或乙醇的混合物，还有一些是基于过硫酸铵等。这些可以在标准中找到。彩色腐蚀技术对铜及其合金非常有效，但成功的应用主要取决于能否去除细小的划痕。抛光后的表面在蚀刻之前可能看起来很完 美，但是通过着色腐蚀会发现表面出现划痕。彩色腐蚀剂可以显示晶粒结构，任何的偏析及变形。

传统技术
表1显示了久经考验的“传统”试样制备方法。这种做法在一定程度上是有效的，但对于去除存在的细小划痕并不真正有效。

表1 - 手动或自动的传统制备程序

为了获得“良好”的彩色蚀刻结果，在蚀刻失败后必须重复*后一步制备步骤，再重新蚀刻试样，反复进行才能得到较好的结果。
为了改善结果，可在*终抛光液中添加了一种侵蚀剂。
例如，已发现1%硝酸铁水溶液有一定效果。但样品表面的浮凸严重，是反复腐蚀-抛光的结果。如果划痕*终得到控制，但浮凸会很严重。图1显示了一个退火的弹壳的H70，使用重复的蚀刻-抛光手动制备，并在二氧化硅悬浮液中加入硝酸铁。效果尚可，但并不完 美。

图1 - 这种退火弹壳黄铜H70是使用传统方法制备的，该过程包括多个腐蚀-抛光循环（Klemm的I试剂，100X）。

由于标准程序无法使真正的结构达到彩色腐蚀所要求的完 美程度，因此需要研究新的方法。在过去的十年中金相制备的方法不断发展产生了更为精简的程序。

当代方法

图2.- 采用当代方法制备的退火和冷拉砷、磷脱氧铜（Klemm’s I 试剂，50X，交叉偏振光加敏感色调)。
表2显示了当前的首 选方法，通常在使用二氧化硅悬浮液再进行一到两小时的振动抛光，但不加入腐蚀剂。
表2 - 当代制备的五步

图4显示在371°C下退火30分钟后部分再结晶、冷加工的α晶粒结构的微观结构。大的细长晶粒是未再结晶的晶粒，而背景是大量非常细小的新再结晶的晶粒。

图3-通过传统方法制备的冷加工弹壳黄铜H70， 显示出严重的滑移变形(Klemm I试剂)100X，近交叉偏振光，带有敏感的色调。	图4 – 通过当代方法制备的部分再结晶的冷加工弹壳黄铜（Klemm III试剂，100X，近交叉偏振光）。