Poliermittel

Poliermittel

Bei bestimmten Materialien können auch Ceroxid, Chromoxid, Magnesiumoxid oder Eisenoxid verwendet werden.

Ende der 1920-er Jahre berichtet Hoyt [7] von einem Besuch im Carboloy-Werk in West Lynn, Massachusetts, bei dem er sah, wie Saphirlager mit Diamantstaub in einem Ölträger poliert wurden. Er verwendete dieses Material dann zur Präparation von gesinterten Karbiden und veröffentlichte seine Arbeit 1930.

Diamant-Schleifmittel

Diamant-Schleifmittel wurden zunächst in einer Trägerpaste angeboten, später kamen auch Aerosole oder Suspensionen auf den Markt. Anfangs wurde reiner Naturdiamant eingesetzt, der auch heute noch z.B. in Form der MetaDi-Diamantpaste angeboten wird. Später wurden auch synthetische Diamanten verwendet, erst in monokristalliner, dann auch in polykristalliner Form.

In den MetaDi-II-Diamantpasten und MetaDi-Suspensionen wird synthetischer monokristalliner Diamant eingesetzt, während MetaDi Supreme -Suspensionen und MetaDi Ultra-Pasten synthetische polykristalline Diamanten enthalten. Abbildung 3.13 zeigt die Unterschiede in der Form zwischen monokristallinen und polykristallinen Diamanten. Studien haben gezeigt, dass die Schnittraten bei Verwendung von polykristallinem Diamant bei vielen Werkstoffen höher sind als bei monokristallinem Diamant.

Kolloidales Siliziumdioxid

Kolloidales Siliziumdioxid wurde zunächst zum Polieren von Wafern aus einkristallinem Silizium verwendet, bei denen die gesamte Schädigung auf der Oberfläche des Wafers beseitigt werden muss, bevor darauf Bauteile hergestellt werden können. Das Siliziumdioxid ist amorph und die Lösung hat einen pH-Wert im alkalischen Bereich von ~10. Die Silizium¬dioxid-Partikel haben praktisch eine Kugelform (siehe Figure 3.14), der Poliervorgang erfolgt langsam und sowohl durch mechanischen Abtrag als auch durch eine chemische Reaktion.

Schädigungsfreie Oberflächen lassen sich bei der Feinstpolitur mit kolloidalem Siliziumdioxid einfacher erzielen als mit anderen Schleifmitteln. Ätzmittel können auf Oberflächen, die mit kolloidalem Siliziumdioxid poliert wurden, unterschiedlich reagieren. Ein Ätzmittel, das bei Politur mit Aluminiumoxid eine Kornflächenätzung ergibt, kann z.B. bei einer Politur mit kolloidalem Silizium mit einer "flachen" Ätzung die Korn- und Zwillingsgrenzen freilegen.

Farbätzmittel reagieren oft besser bei Verwendung von kolloidalem Silizium und ergeben eine ansprechendere Farbpalette und ein schärferes Bild. Andererseits kann die Reinigung der Probe schwieriger sein.

Beim manuellen Arbeiten verwendet man am besten einen Wattebausch, der in eine Reinigungslösung getaucht wurde. Bei automatisierten Systemen sollte man 10-15 Sekunden vor Ende des Zyklus keine Suspension mehr zugeben und während der letzten 10 Sekunden die Oberfläche des Tuchs mit fließendem Wasser spülen. Dies vereinfacht die Reinigung. Amorphes Siliziumdioxid kristallisiert, wenn man es verdampfen lässt. Kristallines Siliziumdioxid verkratzt die Proben, und dies muss vermieden werden. Beim Öffnen der Flasche muss deshalb kristallines Siliziumdioxid, das sich an der Öffnung gebildet hat, entfernt werden. Das sicherste Verfahren ist es, die Suspension vor Verwendung zu filtern. Zur Vermeidung von Kristallisation werden Zusätze verwendet, die die Kristallisierung erheblich verzögern, z.B. in MasterMet 2 kolloidalem Siliziumdioxid.

Feinstpolitur

Bei routinemäßigen Anwendungen kann ein feines Diamantschleifmittel, z.B. mit einer Korngröße von 1 µm als letzte Polierstufe ausreichen.

Traditionell werden feinkörnige Aluminiumoxidpulver und wässrige Lösungen wie z.B. die MicroPolish II deagglomerierten Aluminiumoxidpulver und Suspensionen auf einem mittelflorigen Tuch zur Feinstpolitur verwendet. Suspensionen mit Alpha-Aluminiumoxid (Korngröße 0,3µm) und Gamma-Aluminiumoxid (Korngröße 0,05µm) werden für die Feinstpolitur ebenfalls einzeln oder nacheinander eingesetzt. Die MasterPrep-Aluminiumoxid-Suspension enthält Aluminiumoxid, das im Sol-Gel-Verfahren hergestellt wird, und das eine bessere Oberflächenqualität ergibt als Aluminium¬oxid-Schleifmittel, die mit dem konventionellen Kalzinierungsprozess hergestellt wurden.

Schleifmittel aus kalziniertem Aluminiumoxid weisen immer ein bestimmtes Maß an Agglomeration auf, unabhängig davon, welche Maßnahmen zur Deagglomeration ergriffen werden. Dieses Problem besteht bei Sol-Gel-Aluminiumoxid nicht. MasterMet kolloidale Siliziumdioxid-Suspensionen (~10pH) sind neuere Schleifmittel für die Feinstpolitur, die sowohl mechanisch als auch chemisch wirken, was besonders für schwer zu präparierende Werkstoffe nützlich ist. Vibrationspoliergeräte wie in Abbildung 3.15 gezeigt werden oft zur Feinstpolitur vor der Bildanalyse oder für hochwertige zur Veröffentlichung bestimmte Arbeiten eingesetzt.