专业指南 | 镶嵌该如何选择树脂

背景

使用树脂镶嵌是我们金相制样步骤中重要的一步。树脂镶嵌有很多好处：可以为样品提供边缘保护、可以用于固定小样品，可以用于样品封存保管、方便使用自动化设备、便于保护精细样品等等。而镶嵌又分为冷镶嵌和热镶嵌。顾名思义，冷镶嵌的温度比较低，对一些温度敏感的样品会相对友好，但代价是时间相对慢；热镶嵌需要用到热压镶嵌机，镶嵌过程会加热加压，时间快但是样品需要耐热耐压。

01.热镶嵌

热镶嵌热镶嵌适合耐热耐压的样品。
热镶嵌过程中，通常会加热到180℃左右，并且伴有290bar的压力。对常规的金属来说，使用热镶嵌是一种很好的选择。

1)它时间短，通常在几分钟内就可以镶嵌完成；

2)热镶嵌树脂本身的硬度较高，能达到94D(邵氏硬度)，更接近金属的硬度，在后续磨抛的时候样品和树脂之间硬度差异越小，产生浮凸就会越少，磨抛时质量就会越好；

3)热镶嵌中有丙烯酸和酚醛树脂两种选择，它们的价格相对便宜；

4)热镶嵌树脂化学上更耐腐蚀、平整度高，对于后续的磨抛更加友好。

简单来说，热镶嵌的优势就是小批量样品镶嵌时间快，镶嵌出来的质量高。

             标乐Buehler 热压镶嵌机 SimpliMet 4000

02 冷镶嵌

冷镶嵌适用于大批量处理样品、对保边性能、温度、压力等有要求的样品。冷镶嵌跨度大，分为丙烯酸树脂、环氧树脂、光固化树脂，它们具有不同的固化时间、保边性能等特性。

01.丙烯酸树脂

丙烯酸树脂固化时间快、价格低廉，但是气味大，并且保边性能相对较差。

丙烯酸树脂通常的固化时间为5-10min，峰值放热量在100℃左右，硬度在60-80D不等。一些工厂的大批量的金属件、PCB板或对温度不敏感的电子元器件通常会用到。但丙烯酸树脂固化时间快带来的却是保边性能相对较差的缺点，因为丙烯酸树脂本身收速率较高，一些需要高保边性的如涂镀层、粉末类的样品就不适合使用。另外丙烯酸树脂的气味很大，对于使用者来说也有很大的安全风险。

02.环氧树脂

环氧树脂保边性能优秀、放热温度低，可以抽真空，但是时间久。

环氧树脂是目前实验室使用的主流树脂，因为实验室对于固化时间要求不高，更关注的是对样品的保护性以及放热峰值温度。环氧树脂固化时间通常在1-12h，甚至有24-48h固化的环氧树脂，其硬度一般在70-80D。长时间缓慢地放热使得环氧树脂峰值温度在40-60℃，使得本就不高的收缩率能达到0.2-0.6%，远低于丙烯酸2-2.5%的收缩率，因此对一些精细电子样品、镀层或者薄膜、粉末样品的用户而言，环氧树脂的低收缩高保护性为他们所喜爱。另外较长的固化时间可以搭配上真空镶嵌机一起使用，以更好地排出空气，为一些带孔隙的样品带来更好的保护。

03 光固化树脂

光固化树脂保边性能良好、放热温度适中、固化时间短、气味也小，也可以抽真空，最重要的是价格也不贵。

光固化树脂顾名思义，需要用光照来进行固化。相比与丙烯酸和环氧树脂的二组分（树脂混合固化剂），光固化树脂仅有树脂单组分，固化的条件为使用特定波长的紫外光进行固化。因此在进行紫外光照前，光固化树脂都能保持良好的流动性和渗透性，进而使样品内的气泡有足够的时间浮出，给予样品良好的保护性。另外单组分意味着不需要混合搅拌，不会产生多余的气泡，也不会有纸杯内的残留。

光固化的固化时间通常为5-20min，在放热温度这一块其峰值温度在80-90℃，通过特定的镶嵌方式可以控制在60℃左右。整体的收缩性则能达到1%左右。对绝大多数样品，尤其是电阻、电容、电感，金属，陶瓷，印刷电路板来说，既可以做大批量快速镶嵌，又可以为实验室检测带来便利。总的来说，光固化树脂集环氧和丙烯酸之长处，是效率与质量的结合。

丙烯酸树脂和环氧树脂为市面上主流的冷镶嵌树脂，但是使用丙烯酸树脂的用户想要更低的收缩率和保护性，而使用环氧树脂的用户想要更短的固化时间。光固化树脂恰巧能满足这一点。