一種透射電鏡樣品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于試樣制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋼中碳化物的透射電鏡樣品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于鋼鐵材料而言，鋼中析出的尺寸細小的碳化物具有強烈的強化作用，可明顯提高鋼鐵材料的強度。透射電子顯微分析是研宄鋼中析出碳化物的常用有效手段。通常用于透射電鏡分析的樣品為金屬薄片或碳萃取復(fù)型。金屬薄片的制備方法為:將樣品磨制成厚50 μ m、直徑3_的圓片試樣，再通過雙噴電解腐蝕或離子減薄將試樣中心穿孔，形成透射電鏡觀察用的薄區(qū)。這種制備方法得到的樣品薄區(qū)少，有效觀察區(qū)域面積小，且磁性的鐵基體對電子束衍射容易產(chǎn)生干擾，給透射電鏡分析碳化物帶來困難。碳萃取復(fù)型的制備方法:用濃度1-10%的硝酸酒精溶液腐蝕試樣表面，表面噴碳膜后，再用濃度3-10%的硝酸酒精溶液中化學(xué)腐蝕或電解方法脫膜。這種制備方法比較繁瑣，腐蝕液容易對碳化物產(chǎn)生腐蝕，碳膜樣品的制備成功率很低。因此，制備出高質(zhì)量的鋼中碳化物的透射電鏡樣品，對于研宄鋼中碳化物的析出行為、開發(fā)高強度鋼具有重要意義。
[0003]金屬薄片和碳萃取復(fù)型是兩種常用的透射電鏡樣品制備方法。然而，以上兩種方法存在制備周期長、效率低，樣品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。本發(fā)明提出一種新的鋼中碳化物的透射電鏡樣品制備方法。其基本過程在于:首先將碳化物從試樣中提取出來，再將碳化物與其他雜質(zhì)分離，而后將碳化物均勻分散在特定溶劑中，最后滴在銅網(wǎng)上、烘干，得到透射電鏡樣品。要實現(xiàn)上述過程，存在以下難點:
[0004]現(xiàn)有的化學(xué)腐蝕提取或電解腐蝕提取，因腐蝕液較強的腐蝕性和腐蝕工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，導(dǎo)致提取出的碳化物被嚴(yán)重腐蝕，形態(tài)和結(jié)構(gòu)破損，不適用于電鏡分析。如何完好無損地從試樣中提取出碳化物，是試樣制備的主要難題之一。在大量實驗的基礎(chǔ)上，本發(fā)明選用了乙二胺四乙酸二鈉、氯化鉀、檸檬酸的水溶液作為電解液，并控制電解電流，最終提取出未被腐蝕、形態(tài)完整的碳化物。
[0005]電解過程中不可避免地產(chǎn)生一些副產(chǎn)物，并覆蓋在試樣表面，對電鏡分析產(chǎn)生干擾。同時，鋼中可能同時存在納米級和微米級碳化物，碳化物尺寸范圍寬。如何將電解過程產(chǎn)生的雜質(zhì)與碳化物，以及不同尺寸范圍的碳化物分離開，是試樣制備的另一難題。本發(fā)明提出了碳化物二步提純法，首先將超聲振蕩得到的碳化物懸浮液進行多次離心，再依次采用不同孔徑的微孔濾膜進行過濾，從而將電解雜質(zhì)與碳化物，以及將不同尺寸范圍的碳化物有效分離。
[0006]此外，提取出的碳化物，因顆粒尺寸小和表面極性，在懸浮液中非常容易團聚，給電鏡分析帶來很大困難。如何使提取出的碳化物顆粒均勻分散，是試樣制備過程需要解決的另一技術(shù)難題。[wl]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種透射電鏡樣品的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備周期長、效率低，樣品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種透射電鏡樣品的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)機械研磨拋光:對試樣進行機械研磨、拋光，直至表面光潔、無明顯劃痕；
[0011](2)電解腐蝕:將試樣置于電解液中電解腐蝕；所述電解液為乙二胺四乙酸二鈉、氯化鉀、檸檬酸的水溶液；
[0012](3)超聲振蕩:將電解腐蝕的試樣置于盛有去離子水的容器中超聲振蕩，使試樣表面的碳化物脫離，得到碳化物懸浮液；
[0013](4)離心處理:將碳化物懸浮液倒入離心管，而后置于離心機中進行離心處理，使碳化物與雜質(zhì)分離；離心結(jié)束后，離心管中加入去離子水，超聲振蕩，而后重新離心，如此重復(fù)；
[0014](5)過濾提純:離心得到的碳化物用無水乙醇清洗，而后用不同孔徑且孔徑依次減小的微孔濾膜分多次將碳化物過濾、分離、提純；
[0015](6)分散:上一步得到的碳化物，加入分散劑，而后進行超聲分散；
[0016](7)滴銅網(wǎng):將碳化物懸浮液滴在銅網(wǎng)上，烘干。
[0017]進一步的，步驟(2)中，所述電解液中各溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:乙二胺四乙酸二鈉2-10%、氯化鉀 0.5-3%、檸檬酸 0.1-0.3%。
[0018]進一步的，步驟⑵中，電解電流為1-10毫安，時間為2-10小時。
[0019]進一步的，步驟(4)中，離心次數(shù)為2-4次，每次離心10-20分鐘，離心機轉(zhuǎn)速4000-6000 轉(zhuǎn) / 分鐘。
[0020]進一步的，步驟(5)中，采用孔徑在0.02-0.45微米范圍內(nèi)的不同孔徑的微孔濾膜對碳化物懸浮液進行多次過濾、提純。
[0021]進一步的，步驟(5)中，采用孔徑在0.02-0.45微米范圍內(nèi)的不同孔徑且孔徑依次減小的微孔濾膜對碳化物懸浮液依次進行多次過濾、提純。
[0022]進一步的，步驟(5)中，采用不同孔徑且孔徑依次減小的微孔濾膜對碳化物懸浮液進行過濾、提純的次數(shù)為2-4次。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明選用乙二胺四乙酸二鈉、氯化鉀、檸檬酸的水溶液中對試樣進行電解腐蝕，克服了傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的碳化物腐蝕問題；采用離心處理和微孔濾膜過濾，對碳化物懸浮液進行提純，使碳化物與電解雜質(zhì)，以及不同尺寸范圍的碳化物有效分離；采用丙酮-無水乙醇溶液作為分散劑，克服碳化物團聚問題，使碳化物均勻分散在溶劑中。
[0025]相比于傳統(tǒng)的金屬薄片和碳萃取復(fù)型制樣方法，本發(fā)明提供的鋼中碳化物的透射電鏡樣品制備方法，具有制備周期短，操作簡單易行等優(yōu)點，可用于透射電鏡分析不同粒度級別的碳化物。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的制樣方法進行詳細說明。
[0027]實施例1
[0028](I)機械研磨拋光:對試樣進行機械研磨、拋光，直至表面光潔、無明顯劃痕。
[0029](2)電解腐蝕:將試樣置于質(zhì)量含量為:2%乙二胺四乙酸二鈉、0.5%氯化鉀、0.1 %檸檬酸的水溶液中電解腐蝕，電解電流10毫安，時間2小時。
[0030](3)超聲振蕩:將電解腐蝕的試樣置于盛有去離子水的小燒杯中超聲振蕩，使試樣表面的碳化物脫離，得到碳化物懸浮液。
[0031](4)離心處理:將碳化物懸浮液倒入離心管，而后置于離心機中進行離心處理，使碳化物與雜質(zhì)分離；離心結(jié)束后，離心管中加入去離子水，超聲振蕩，而后重新離心；離心次數(shù)2次，離心機轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分鐘，每次離心時間10分鐘。
[0032](5)過濾提純:離心得到的碳化物用無水乙醇清洗，而后依次用孔徑0.45,0.22、0.1,0.02微米的微孔濾膜將碳化物與電解雜質(zhì)，以及不同尺寸范圍的碳化物分離、提純。
[0033](6)分散:分離得到的碳化物，加入丙酮-無水乙醇溶液，而后進行超聲分散。
[0034](7)滴銅網(wǎng):將碳化物懸浮液滴在銅網(wǎng)上，烘干。
[0035]實施例2
[0036](I)機械研磨拋光:對試樣進行機械研磨、拋光，直至表面光潔、無明顯劃痕。
[0037](2)電解腐蝕:將試樣置于質(zhì)量含量為:10%乙二胺四乙酸二鈉、3%氯化鉀、0.2%檸檬酸的水溶液中電解腐蝕，電解電流I毫安，時間10小時。
[0038](3)超聲振蕩:將電解腐蝕的試樣置于盛有去離子水的小燒杯中超聲振蕩，使試樣表面的碳化物脫離，得到碳化物懸浮液。
[0039](4)離心處理:將碳化物懸浮液倒入離心管，而后置于離心機中進行離心處理，使碳化物與雜質(zhì)分離；離心結(jié)束后，離心管中加入去離子水，超聲振蕩，而后重新離心；離心次數(shù)4次，離心機轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/分鐘，每次離心時間20分鐘。
[0040](5)過濾提純:離心得到的碳化物用無水乙醇清洗，而后依次用孔徑0.45、0.22、0.1微米的微孔濾膜將碳化物與電解雜質(zhì)，以及不同尺寸范圍的碳化物分離、提純。
[0041](6)分散:分離得到的碳化物，加入丙酮-無水乙醇溶液，而后進行超聲分散。
[0042](7)滴銅網(wǎng):將碳化物懸浮液滴在銅網(wǎng)上，烘干。
[0043]實施例3
[0044](I)機械研磨拋光:對試樣進行機械研磨、拋光，直至表面光潔、無明顯劃痕；
[0045](2)電解腐蝕:將試樣置于質(zhì)量含量數(shù)為:4%乙二胺四乙酸二鈉、1%氯化鉀、0.3%檸檬酸的水溶液中電解腐蝕，電解電流5毫安，時間6小時。
[0046](3)超聲振蕩:將電解腐