金属材料基礎講座-131

埋込樹脂のポイント

 樹脂埋込のポイントとして5種類あげます。

 

1 試料への熱影響

2 硬化時間

3 試料と樹脂の密着性

4 試料と樹脂の硬さバランス

5 導電性

 

1 試料への熱影響

 樹脂埋込では常温硬化樹脂でも数十℃から100℃付近まで加熱され、加熱加圧樹脂では150~180℃程度に加熱されます。金属試料によってはこの温度で焼戻し、ひずみの解放や再結晶などの組織変化を起こす材料もあります。埋込温度が試料に与える影響をあらかじめ確認します。

 

2 硬化時間

 作業効率を考えると短時間で硬化する樹脂がよいです。一方、エポキシ樹脂は、硬化時間は長いですが密着性がよいという特徴もあります。また常温硬化樹脂では多くの試料を用意して一度に埋込できますが、加熱加圧樹脂では1試料ずつ埋込む必要があります。樹脂の性能と作業効率を考慮して埋込方法を選択します。

 

3 試料と樹脂の密着性

 次の工程である研磨、エッチング作業において最も重要になるのが、試料と樹脂の密着性です。試料と樹脂の密着性が悪いとμm単位のすき間が生じます。このようなすき間があると、研磨中の研磨された金属粉や研磨粉がすき間に入り込みます。すると、研磨工程においてコンタミとなり、試料にキズがつき、仕上がり品質に悪影響を及ぼします。さらに、エッチングにおいてもエッチング液がすき間に侵入して洗浄しても取り切れず、腐食の原因となってしまいます。

 

4 試料と樹脂の硬さバランス

 樹脂の硬さは樹脂の種類によっておおよそ決まってきます。硬い試料には硬い樹脂を使用するとよいです。そうすれば試料と樹脂が同じように研磨されていきます。樹脂の方が軟らかいと、樹脂の方が先に研磨されてしまい、試料の端がダレたり、研磨面が斜めになってしまうこともあります。

 

5 導電性

 研磨作業と直接な関係はありませんが、光学顕微鏡観察の後にSEMなどの電子顕微鏡観察をすることはよくあります。その場合、試料の導通が必要になります。通常の樹脂は導電性がないので、SEM観察のためには金属コーティングなどの処理が必要になります。しかし、あらかじめ樹脂に導電性フィラーなどを混合していれば、導通が取れて、研磨した試料をそのままSEM観察できます。最近では常温硬化樹脂、加熱加圧樹脂ともに導電性フィラーや導電性フィラー入りの樹脂が購入できます。光学顕微鏡だけでなくSEM観察も行うのであれば、これらの樹脂を使用するとよいです。