应用案例 | 微小零件的微纳镀层截面CP制备方法
时间：2024-04-17 阅读：166
机械零部件通过表面加工技术，可使其获得良好的力学性能、优异的光学性能或者提高其对复杂的工作环境的耐受能力。通过各种喷涂、沉积等方法获得镀层是实现零部件表面性能提升的重要手段。
获得镀层后，其厚度、均匀性、界面结合情况等信息，可通过对其进行适当的截面制备来获得。其中CP可制备微米、甚至纳米级别的镀层截面。
因此本次试验以某毫米探针部件为样品，通过离子束切割获得无损的平整面，以满足后续的SEM测试与分析。原试样（尺寸不超过4mm）如下图所示，需要测量箭头所指平面的镀层厚度，位置在任意方向直径1/4处。
图1. 试样原貌制备流程
镶嵌
将样品镶嵌成约14X5X3mm大小的尺寸，如下图2所示。
机械研磨
样品极小，用普通研磨机难以高效精准定位加工，因此使用徕卡精研一体机Leica EM TXP对样品进行预处理，处理流程示意图如下：
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样品截面加工
图3. 样品离子束加工前的TXP机械加工流程
左：样品原始形貌，红点为目标点；
左二：TXP加工去掉的多余截面部分；
右二：TXP加工去掉的多余侧面部分；
右：TXP机械加工完成后
使用徕卡EM TXP扁平样品夹固定样品，通过TXP加工截面，使目标位置与截面距离控制在20-100um范围内，流程如下图：
图4. TXP加工截面流程图
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样品坡面加工
使用徕卡EM TXP插件样品夹固定样品，调节样品臂角度为-10°，通过TXP加工坡面，使目标位置与坡面距离控制在20-50um范围内，流程如下图：
图5. TXP加工侧面流程图
样品离子束加工
图6. TXP加工后的样品离子束加工时的示意图
样品离子束加工结果
图8. 徕卡EM TIC3X离子束加工效果（SEM）
小结
1、样品极小，形状不是简单的长方体状，且测试位置在样品内部，需用树脂镶嵌成易处理的长方体状后切割。尽量选用与样品切割速率相近的镶嵌树脂。
2、预处理用徕卡精研一体机EM TXP代替普通研磨机更高效精准，形状尺寸按图3所示加工后，才可大大提高离子束加工速率。
3、镀层极薄，仅需沿厚度方向加工约30um即可。
本次试验所用设备如下
Leica EM TXP 精研一体机
Leica EM TIC3X离子束切割抛光仪