揭秘 | 扫描电镜下的圆珠笔芯球珠
时间：2023-06-12 阅读：936
小小圆珠笔虽然普通，曾经却是一道横亘在国人面前的难题。我们曾被嘲笑能造出航母来，而圆珠笔头却依赖进口。直到2016年太钢集团生产出高性能笔尖专用钢材，我国才摆脱了这种尴尬局面。
图1 下含Fe样品的截面形貌图
圆珠笔的制造需要掌握特种钢材的制造能力和较高的微米级精细加工能力。需要确保给笔尖稳定地供给墨水而不露墨，防止中断飞白，达到顺畅书写长久耐用的效果。
那么我们日常使用的圆珠笔和水性笔笔尖是什么样的构造呢？我们随机拆开了两支笔芯，对其镶嵌磨抛后，放到Axia ChemiSEM扫描电镜下，去看看它们内部结构有什么差异。
图2 子弹头笔芯和针管式笔芯的内部结构
图3 子弹头笔芯大面积截面图
图4 针管式笔芯大面积截面图
对此样品截面的尺寸进行测量如图5，球珠直径在400μm以上，而其底座既要保证球珠稳定，又需保证球珠顺畅滚动：球座稍偏大些，球珠就掉出来了；球座偏小些，则球珠受到限制，无法流畅书写。
图5 笔芯尺寸测量图
同时，通过Axia的多通道成像和实时能谱功能，我们可以同时得到材料形貌和成分信息，得到更全面的认识。下图6为实时观察的界面，通过双导航直观找到笔芯样品的位置，直观得到其形貌和成分信息结果，如图7所示。
图6 Axia ChemiSEM 多通道同时成像界面
图7 笔芯实时能谱面分布图
参考文献
[1]洪鸿. 圆珠笔芯技术解决折射中国制造困境与希望[J]. 先锋队, 2017(3Z):2.
[2]石井佳秀. 圆珠笔头、圆珠笔芯、圆珠笔以及圆珠笔头的制造方法.
[3]https://www.sohu.com/a/657860891_121617550
https://zhuanlan.zhihu.com/p/137574283