Guida alla preparativa per la geologia e la mineralogia Taglio | Inglobamento | Pre-Levigatura e lucidatura | Sezioni sottili

Ottimizzate i vostri processi estrattivi con le soluzioni avanzate di QATM

La preparazione dei campioni è una fase essenziale dell'analisi qualitativa e quantitativa dei campioni geologici e mineralogici. Se volete analizzare rocce, minerali, minerali o fossili, avete bisogno di un metodo affidabile e preciso per tagliare, inglobare, levigare e lucidare i vostri campioni. Con le attrezzature e i consumabili QATM, è possibile ottimizzare questo processo e ottenere risultati di alta qualità. 

In questa guida presentiamo alcuni dei nostri prodotti e applicazioni più importanti per la preparazione di campioni materialografici per la geologia e la mineralogia. Troverete una breve descrizione delle caratteristiche e dei vantaggi delle nostre macchine da taglio, dei sistemi d'inglobamento e delle macchine per la levigatura e la lucidatura, nonché alcuni esempi di campioni tipici che potete preparare con le nostre attrezzature e i nostri materiali di consumo.

Il processo di preparazione inizia con il taglio di un campione rappresentativo dal materiale di partenza. La scelta corretta del processo di taglio assicura la produzione di un campione senza danni e con una superficie piana che facilita le fasi successive del processo. Un processo di taglio scelto o eseguito in modo errato può causare danni irrevocabili al campione. I campioni fragili, porosi o rotti devono essere impregnati con materiali d'inglobamento adeguati prima del sezionamento per evitare danni durante il taglio. 

Per le polveri o le cosiddette “rocce tenere”, è necessario assicurarsi che i campioni siano sufficientemente deagglomerati e che le particelle di polvere siano saldamente racchiuse dal materiale d'inglobamento per evitare che si stacchino in seguito.

Inglobamento per geologia e mineralogia

QATM offre diverse soluzioni per l'inglobamento e l'impregnazione dei campioni di roccia, a seconda delle preferenze e delle esigenze. È possibile scegliere tra l'inglobamento a caldo e a freddo, nonché tra diversi materiali di inglobamento, come resine epossidiche o acrilati. Con i sistemi di inglobamento di QATM è possibile stabilizzare, proteggere e preparare i campioni per il successivo processo di preparazione.

I nostri sistemi di inglobamento sono ideali per l'inglobamento di campioni geologici e mineralogici, ad es.

• Campioni di roccia che presentano elevata durezza, porosità o fessure e che richiedono un supporto uniforme e una buona connessione ai bordi.
  
  
• Campioni di minerale che presentano un'elevata densità, eterogeneità o sensibilità e che richiedono un buon riempimento.
  
  
• Campioni di minerali che presentano un'elevata trasparenza, colore o struttura e che richiedono una visione chiara e una bassa decolorazione.

Il metodo più comune per i campioni mineralogici è l'inglobamento a freddo con resine epossidiche. Per le sezioni sottili, ma anche per le sezioni sottili di campioni in polvere, si utilizzano resine epossidiche a bassa viscosità per riempire bene i pori e le fessure e, nel caso delle polveri, per racchiuderle bene con il materiale di inglobamento. L'indice di rifrazione di questi materiali di inglobamento deve essere simile a quello del vetro per evitare di distorcere i risultati in seguito durante l'analisi al microscopio ottico.

Il tempo di indurimento di queste resine epossidiche è compreso tra le 3 e le 24 ore.

Inglobamento a caldo

• L'inglobamento a caldo viene eseguito in presse d'inglobamento a caldo ad alte pressioni e temperature.
• Per l'inglobamento a caldo, sono disponibili sia agenti d'inglobamento termoindurenti per la massima durezza, sia agenti d'inglobamento termoplastici per l'inglobamento trasparente.
• L'inglobamento a caldo offre la migliore ritenzione dei bordi e planarità ed è ideale per l'incisione chimica a umido.

Inglobamento a freddo

• I materiali d'inglobamento a freddo QPREP sono adatti per campioni sensibili al calore o alla pressione.
• L'inglobamento a freddo utilizza reazioni chimiche per polimerizzare il materiale di inglobamento; sono disponibili resine acriliche, resine epossidiche e resine poliestere.
• La selezione si basa su proprietà quali il tempo di reazione, la velocità di rimozione e la durezza.
• L'inglobamento a freddo può essere utilizzato per una varietà di materiali e campioni di varie dimensioni e forme.

Inglobamento a UV

• I materiali di inglobamento a UV sono costituiti da resine acriliche modificate prive di riempimento.
• Vengono polimerizzati sotto l'irradiazione UV in un ristretto intervallo di lunghezze d'onda e richiedono un'apparecchiatura appositamente progettata.
• Gli iniziatori UV presenti nella resina assorbono le radiazioni UV per l'avvio della reazione.
• L'inglobamento a UV è il metodo più rapido, senza bisogno di pressioni elevate o di calore esterno.
• I sistemi monocomponenti utilizzati non necessitano di miscelazione, danno luogo a inglobamenti trasparenti e consentono di lavorare in sicurezza in laboratorio.

I pori e le fessure devono essere riempiti con il materiale di inglobamento sotto vuoto con l'aiuto del dispositivo di impregnazione sotto vuoto QATM. I campioni da inglobare vengono collocati nel contenitore per il vuoto, che viene poi evacuato con l'aiuto della pompa per vuoto collegata. I pori e le fessure vengono svuotati dall'aria e il materiale di inglobamento a bassa viscosità può penetrare nelle cavità sotto vuoto. Dopo aver riempito gli stampi con il materiale di inglobamento, il contenitore del vuoto può essere sfiatato e i campioni possono essere rimossi per la polimerizzazione.

Per i campioni lucidati, si è rivelato utile inglobare inizialmente solo uno strato di circa 5 mm di spessore e poi riempire il campione fino a un'altezza lavorabile in una seconda fase dopo l'etichettatura del campione.

Per evitare la formazione di bolle, i campioni possono essere conservati per due ore a una sovrapressione di 2 bar dopo aver riempito lo stampo di inglobamento con il materiale di inglobamento.

In alternativa, è possibile utilizzare un materiale di inglobamento fotopolimerizzabile (Qprep UV50 e UV55). A causa della maggiore viscosità di questi materiali di inglobamento, di solito non è possibile ottenere un'impregnazione completa di fessure e pori.

I campioni in polvere possono anche essere montati in una pressa di inglobamento a caldo sotto pressione e temperatura. I diametri comuni dei campioni sono da 25 a 30 mm, ma sono possibili anche diametri maggiori.

I campioni destinati alla levigatura e alla lucidatura possono essere preparati direttamente dopo l'inglobamento, mentre i campioni destinati alle sezioni sottili devono essere lavorati ulteriormente.

Sezioni sottili per geologia e mineralogia

I campioni destinati alle sezioni sottili vengono levigati in piano dopo il taglio e l'inglobamento. A seconda del materiale, è possibile utilizzare una grana abrasiva di 65-75 μm. La levigatura viene eseguita con una bassa pressione di contatto, una bassa velocità e un buon raffreddamento. Il campione deve essere controllato con uno stereomicroscopio dopo ogni fase di preparazione. È necessario evitare graffi grossolani.

Dopo l'essiccazione, il campione viene incollato su un vetrino con il lato smerigliato. L'adesivo utilizzato è Qpox 90, 92 o 94 oppure Qprep 50UV o 55UV con fotopolimerizzazione. Per evitare il distacco o la formazione di bolle, il campione deve essere pressato con la pressa per sezioni sottili QATM.

Il vetrino su cui viene incollato il campione deve avere uno spessore definito o noto per le successive procedure di analisi; se necessario, deve essere pre-macinato a uno spessore definito. Un lato del vetrino deve essere irruvidito per una migliore adesione dell'adesivo. I vetrini QATM soddisfano sia il requisito dello spessore definito che quello della superficie irruvidita.

Vetrini per sezioni sottili

• Vetro a bassa sollecitazione per evitare la rottura del vetro
• Spessore del vetro >1,5 mm anche per evitare la rottura del vetro
• Spessore uniforme del vetro con tolleranze ridotte (±0,05 mm)
• Per una bassa asportazione (tempo e costi) durante la levigatura di superfici
• Bordi levigati (90°) per evitare lesioni e scheggiature
• Indice di rifrazione definito
• Opacizzazione mediante processo di sabbiatura selezionato (granulometria) (opzionale)

Dopo l'indurimento dell'adesivo, il campione viene “pre-assottigliato” mediante taglio. A tal fine, il vetrino viene bloccato in un dispositivo di bloccaggio a vuoto, disponibile per QATM Qcut 150 A e Qcut 200 A. Il campione viene ora pretagliato a uno spessore compreso tra 300 e 1000 µm, mantenendo il parallelismo del piano. Lo spessore da ottenere dipende dal materiale, dall'inglobatura e dalla troncatrice.

Qprep diamond cup wheels of various grit sizes are used for grinding. Il campione viene quindi assottigliato per ottenere lo spessore finale. Questo processo di rimozione controllata può essere eseguito sulle troncatrici di precisione QATM Qcut 150 A o 200 A. Per il serraggio si utilizza il dispositivo di bloccaggio a vuoto descritto in precedenza. Per l'assottigliamento si utilizzano mole a tazza diamantate Qprep di varie grane.

Mola a tazza diamantata

Se dopo il taglio di precisione si desidera un campione con facce parallele, si raccomanda l'uso di una mola a tazza diamantata per un'ulteriore lavorazione. Utilizzata nelle nostre macchine da taglio di precisione Qcut 150 A e Qcut 200 A (in arrivo) con portacampioni sotto vuoto, la mola a tazza diamantata QPREP consente di ottenere un parallelismo planare ottimale con un'elevata qualità superficiale e riproducibilità.

Vantaggi prodotto Preparazione parallela del campione Asportazione di materiale con elevata precisione Precisione di ripetizione molto elevata

Applicazioni consigliate Preparazione del campione Analisi dei difetti Tecnologia a sezione sottile Esami petrografici

Questo processo di assottigliamento può essere eseguito sul QATM Qcut 200 A con una riproducibilità ottimale grazie all'asse Z automatico ad alta precisione. La lucidatura delle sezioni sottili ottenute non è solitamente necessaria.

Il processo di levigatura può essere eseguito anche sulla pre-levigatrice e lucidatrice QATM Qpol 300 A1. A questo scopo sono disponibili porta-campioni per la preparazione in modalità a pressione singola o centrale. La preparazione a pressione singola è particolarmente flessibile. I campioni vengono pressati in modo particolarmente uniforme utilizzando due stampi di pressione. Per la levigatura e, se necessario, la lucidatura, sono disponibili carte abrasive al carburo di silicio con diverse granulometrie. Le carte abrasive possono essere utilizzate per tutti i minerali e offrono risultati di levigatura ottimali per campioni morbidi e sensibili.

Le mole diamantate Qprep con diversi tipi di legante offrono una maggiore asportazione, un'eccellente planarità dei campioni e una bassa formazione di rilievi.
Per i campioni mineralogici si utilizzano principalmente mole diamantate con legante in resina o metallo.

VEGA Dischi diamantati

QPREP Vega è un disco di levigatura su supporto metallico zincato per la levigatura e la pre-levigatura di materiali duri. Sul retro il prodotto è rivestito con una stampa antiscivolo di alta qualità. Il disco è dotato di diamanti legati al nichel. La stampa funzionale sul retro garantisce un'adesione sicura al foglio magnetico.

Vantaggi prodotto Elevata asportazione di materiale Planarità particolarmente elevata Durata molto lunga

Applicazioni consigliate Materiali ferrosi duri Compositi Ceramici Rocce Possibilità di levigare campioni non inglobati Particolarmente indicato per le preparazioni manuali

Con questo processo di levigatura, il campione, incollato al vetrino, viene accuratamente levigato fino a raggiungere uno spessore finale di 20-30 µm. I pori o le fessure aperti dal “pre-sottilimento” (taglio a 300-700 µm di spessore) devono essere chiusi prima della levigatura. A tale scopo, si deve utilizzare un mezzo adatto, come il Qpox 94. Lo spessore finale del campione dipende dal materiale e dal compito. Un criterio per il corretto spessore è il colore intrinseco del materiale, ad esempio, il quarzo è sempre bianco. Se ci fosse una sfumatura giallastra, questa indicherebbe che il campione è ancora troppo spesso. Per facilitare la valutazione, i porta-campioni QATM hanno un'apertura al centro che consente di valutare i colori senza rimuovere i campioni. Il processo di levigatura può essere completato con una grana da 22 a 18 µm.

Per un esame in luce riflessa, è necessario procedere alla lucidatura. A tale scopo si possono utilizzare i seguenti panni per la lucidatura.