專業(yè)指南 | 鑲嵌該如何選擇樹脂

背景

使用樹脂鑲嵌是我們金相制樣步驟中重要的一步。樹脂鑲嵌有很多好處：可以為樣品提供邊緣保護(hù)、可以用于固定小樣品，可以用于樣品封存保管、方便使用自動(dòng)化設(shè)備、便于保護(hù)精細(xì)樣品等等。而鑲嵌又分為冷鑲嵌和熱鑲嵌。顧名思義，冷鑲嵌的溫度比較低，對(duì)一些溫度敏感的樣品會(huì)相對(duì)友好，但代價(jià)是時(shí)間相對(duì)慢；熱鑲嵌需要用到熱壓鑲嵌機(jī)，鑲嵌過程會(huì)加熱加壓，時(shí)間快但是樣品需要耐熱耐壓。

01.熱鑲嵌

熱鑲嵌熱鑲嵌適合耐熱耐壓的樣品。
熱鑲嵌過程中，通常會(huì)加熱到180℃左右，并且伴有290bar的壓力。對(duì)常規(guī)的金屬來(lái)說(shuō)，使用熱鑲嵌是一種很好的選擇。

1)它時(shí)間短，通常在幾分鐘內(nèi)就可以鑲嵌完成；

2)熱鑲嵌樹脂本身的硬度較高，能達(dá)到94D(邵氏硬度)，更接近金屬的硬度，在后續(xù)磨拋的時(shí)候樣品和樹脂之間硬度差異越小，產(chǎn)生浮凸就會(huì)越少，磨拋時(shí)質(zhì)量就會(huì)越好；

3)熱鑲嵌中有丙烯酸和酚醛樹脂兩種選擇，它們的價(jià)格相對(duì)便宜；

4)熱鑲嵌樹脂化學(xué)上更耐腐蝕、平整度高，對(duì)于后續(xù)的磨拋更加友好。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，熱鑲嵌的優(yōu)勢(shì)就是小批量樣品鑲嵌時(shí)間快，鑲嵌出來(lái)的質(zhì)量高。

             標(biāo)樂Buehler 熱壓鑲嵌機(jī) SimpliMet 4000

02 冷鑲嵌

冷鑲嵌適用于大批量處理樣品、對(duì)保邊性能、溫度、壓力等有要求的樣品。冷鑲嵌跨度大，分為丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、光固化樹脂，它們具有不同的固化時(shí)間、保邊性能等特性。

01.丙烯酸樹脂

丙烯酸樹脂固化時(shí)間快、價(jià)格低廉，但是氣味大，并且保邊性能相對(duì)較差。

丙烯酸樹脂通常的固化時(shí)間為5-10min，峰值放熱量在100℃左右，硬度在60-80D不等。一些工廠的大批量的金屬件、PCB板或?qū)囟炔幻舾械碾娮釉骷?/span>通常會(huì)用到。但丙烯酸樹脂固化時(shí)間快帶來(lái)的卻是保邊性能相對(duì)較差的缺點(diǎn)，因?yàn)楸┧針渲旧硎账俾瘦^高，一些需要高保邊性的如涂鍍層、粉末類的樣品就不適合使用。另外丙烯酸樹脂的氣味很大，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)也有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

02.環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂保邊性能優(yōu)秀、放熱溫度低，可以抽真空，但是時(shí)間久。

環(huán)氧樹脂是目前實(shí)驗(yàn)室使用的主流樹脂，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室對(duì)于固化時(shí)間要求不高，更關(guān)注的是對(duì)樣品的保護(hù)性以及放熱峰值溫度。環(huán)氧樹脂固化時(shí)間通常在1-12h，甚至有24-48h固化的環(huán)氧樹脂，其硬度一般在70-80D。長(zhǎng)時(shí)間緩慢地放熱使得環(huán)氧樹脂峰值溫度在40-60℃，使得本就不高的收縮率能達(dá)到0.2-0.6%，遠(yuǎn)低于丙烯酸2-2.5%的收縮率，因此對(duì)一些精細(xì)電子樣品、鍍層或者薄膜、粉末樣品的用戶而言，環(huán)氧樹脂的低收縮高保護(hù)性為他們所喜愛。另外較長(zhǎng)的固化時(shí)間可以搭配上真空鑲嵌機(jī)一起使用，以更好地排出空氣，為一些帶孔隙的樣品帶來(lái)更好的保護(hù)。

03 光固化樹脂

光固化樹脂保邊性能良好、放熱溫度適中、固化時(shí)間短、氣味也小，也可以抽真空，最重要的是價(jià)格也不貴。

光固化樹脂顧名思義，需要用光照來(lái)進(jìn)行固化。相比與丙烯酸和環(huán)氧樹脂的二組分（樹脂混合固化劑），光固化樹脂僅有樹脂單組分，固化的條件為使用特定波長(zhǎng)的紫外光進(jìn)行固化。因此在進(jìn)行紫外光照前，光固化樹脂都能保持良好的流動(dòng)性和滲透性，進(jìn)而使樣品內(nèi)的氣泡有足夠的時(shí)間浮出，給予樣品良好的保護(hù)性。另外單組分意味著不需要混合攪拌，不會(huì)產(chǎn)生多余的氣泡，也不會(huì)有紙杯內(nèi)的殘留。

光固化的固化時(shí)間通常為5-20min，在放熱溫度這一塊其峰值溫度在80-90℃，通過特定的鑲嵌方式可以控制在60℃左右。整體的收縮性則能達(dá)到1%左右。對(duì)絕大多數(shù)樣品，尤其是電阻、電容、電感，金屬，陶瓷，印刷電路板來(lái)說(shuō)，既可以做大批量快速鑲嵌，又可以為實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)帶來(lái)便利?？偟膩?lái)說(shuō)，光固化樹脂集環(huán)氧和丙烯酸之長(zhǎng)處，是效率與質(zhì)量的結(jié)合。

丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂為市面上主流的冷鑲嵌樹脂，但是使用丙烯酸樹脂的用戶想要更低的收縮率和保護(hù)性，而使用環(huán)氧樹脂的用戶想要更短的固化時(shí)間。光固化樹脂恰巧能滿足這一點(diǎn)。