Hình 1: Phân tích SEM-AFM tương quan của hợp kim nhôm A2017 đánh bóng sau quá trình cắt phẳng *1
(a) Hình ảnh lập thể AFM (b) hình ảnh KFM *2 (c) hình ảnh BSE SEM *3 (d) hình ảnh phân bố thành phần EDX
Hình 1 thể hiện kết quả phân tích tương quan AFM-SEM của bề mặt hợp kim nhôm đánh bóng (A2017 được biết đến là hợp kim duralumin) sau quá trình cắt phẳng. Hợp kim duralumin cứng hơn các loại hợp kim khác của nhôm nhưng khả năng chống ăn mòn kém. Điều quan trọng là phải đo độ không đồng đều của sự phân bố điện thế bề mặt để đánh giá khả năng chống ăn mòn. Vì vậy, chế độ KFM cái mà có thể đo sự phân bố điện thế bề mặt được sử dụng để phân tích sự ăn mòn. Để di chuyển lớp hư hại trên bề mặt được đánh bóng, phép đo KFM được Phân tích sự tương quan KFM-SEM của bề mặt hợp kim duralumin được cắt ion giữa kính hiển vi điện tử (SEM) để bàn và kính kiển vi lực nguyên tử (AFM) loại nhỏ thực hiện sau quá trình cắt phẳng.
Cấu trúc xốp gây ra bởi lớp oxit nhôm và các vết đánh bóng có kích thước khoảng vài trăm nm có thể được quan sát từ hình ảnh lập thể AFM (hình 1a). Các vùng có điện thế bề mặt thấp được biểu thị bằng mũi tên 1 và 2 được quan sát trên ảnh KFM (hình 1b).
Hình 2: Hợp kim nhôm đánh bóng A2017 sau khi đánh dấu AFM
(a) Hình ảnh quang học của bề mặt A2017 với những dấu AFM
(b) Hình ảnh SEM SE (x800)
(c) Hình ảnh SEM BSE (x800)
Ở hình ảnh SEM điện tử tán xạ ngược (hình 1c) cùng một vị trí với hình ảnh KFM, sự tương phản độ sáng có thể được quan sát ở vùng mũi tên 1 và 2 nơi điện thế bề mặt giảm ở hình ảnh KFM. Ở hình ảnh phân bố nguyên tố EDX (hình 1d), cùng 1 vị trí với hình ảnh KFM, có thể quan sát thấy sự bao gồm Cu, Mn, Fe và Si trong kim loại mà nguyên tố chính là Al và Mg tại vùng vị trí mũi tên 1. Và có thể quan sát thấy trong vùng mũi tên 2 bao gồm nguyên tố Si.
Phân tích sự tương quan bằng SEM-EDX là một phương pháp tổng quát để xác định nguyên nhân điện thế bề mặt khác nhau ở hình ảnh KFM. Tuy nhiên, hệ máy AFM100 Plus sử dụng cho thí nghiệm này là loại nhỏ mà không có đế động cơ, và AFM100 Plus không có tọa độ thông tin có sẵn để liên kết. Do đó rất khó để tìm thấy khu vực quan tâm (AOI) được xác định bởi KFM bằng SEM vì không có điểm mốc nào xung quanh đó. Trong trường hợp đó, chức năng đánh dấu AFM của AFM100 Plus có thể giúp dễ dàng xác định AOI bằng SEM. Bằng sự điều hướng của phần mềm đánh dấu AFM, công xôn hiện tại có thể được thay thế bằng công xôn dành riêng cho việc đánh dấu AFM để sửa lỗi sai lệch. Sau đó, các vết xước được tạo tự động tại vị trí cách nhau một khoảng nhất định với AOI. Sau khi xác nhận rằng các điểm đánh dấu có thể nhìn thấy rõ được tạo ra xung quanh công xôn bằng cách gắn kính hiển vi quang học vào AFM (hình 2a, c), mẫu được chuyển sang máy SEM để bàn. Bởi vì các điểm đánh dấu có thể nhìn thấy rõ được xác định một cách nhanh chóng ngay cả ở độ phóng đại thấp và quét nhanh bằng máy SEM để bàn, vị trí AOI và góc quét dễ dàng được điều chỉnh với tốc độ quét nhanh để không làm hỏng AOI nhiều nhất có thể.
Cuối cùng, độ phóng đại được tăng lên tương đương với hình ảnh AFM và quá trình quét chụp có thể thực hiện cùng một lúc.
Phân tích SEM-AFM tương quan có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng bằng cách đánh dấu AFM ngay cả khi sử dụng thiết bị AFM loại nhỏ không có bệ đỡ có động cơ và máy SEM để bàn. Và các yếu tố chênh lệch điện thế bề mặt cái mà ảnh hưởng đến sự chống ăn mòn cũng được xác định.
* Tác giả: T. Aiso và S. Miyoshi, Phòng phát triển giải pháp Hệ thống phân tích Hitachi
******************************
Để được tư vấn, báo giá và biết thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ:
Công Ty TNHH Sao Đỏ Việt Nam
Email: thuy.le@redstarvietnam.com / info@redstarvietnam.com
