Guide des préparations pour la géologie et la minéralogie Découpe | Enrobage | Prépolissage & ; Polissage | Coupe fine

Optimisez vos processus miniers grâce aux solutions avancées de QATM

La préparation matérialographique des échantillons est une étape essentielle pour l'analyse qualitative et quantitative des échantillons géologiques et minéralogiques. Que vous souhaitiez étudier des roches, des minerais, des minéraux ou des fossiles, vous avez besoin d'une méthode fiable et précise pour séparer, enrober, prépolir et polir vos échantillons. Les équipements et les consommables de QATM vous permettent d'optimiser ce processus et d'obtenir des résultats de haute qualité.

Dans ce guide, nous vous présentons quelques-uns de nos principaux produits et applications pour la préparation matérialographique d'échantillons pour la géologie et la minéralogie. Vous y trouverez une brève description des fonctions et avantages de nos machines de tronçonnage, systèmes d'enrobage et machines de prépolissage et polissage, ainsi que quelques exemples d'échantillons typiques que vous pouvez préparer avec nos appareils et consommables.

Le processus de préparation commence par la séparation d'un échantillon représentatif du matériau de base. Le bon choix du processus de séparation garantit la production d'un échantillon non endommagé avec une surface dont la planéité facilite les étapes ultérieures du processus. Un processus de séparation mal choisi ou mal exécuté peut entraîner des dommages irréversibles à l'échantillon. Les échantillons fragiles, poreux ou cassés doivent être imprégnés de matériaux d'enrobage appropriés avant le tronçonnage afin d'éviter tout dommage pendant le tronçonnage.

Pour les poudres ou les 'soft rocks', il faut s'assurer que les échantillons sont suffisamment désagglomérés et que les particules de poudre sont bien enrobées par le matériau d'enrobage afin d'éviter toute rupture ultérieure.

Enrobage pour la géologie et la minéralogie

QATM propose différentes solutions pour l'enrobage et l'imprégnation de vos échantillons de roche, en fonction de vos préférences et de vos exigences. Vous pouvez choisir entre l'enrobage à chaud ou à froid, ainsi qu'entre différents milieux d'enrobage, comme les résines époxy ou les acrylates. Les systèmes d'enrobage de QATM vous permettent de stabiliser et de protéger vos échantillons et de les préparer pour la suite du processus de préparation.

Nos systèmes d'enrobage sont idéaux pour l'enrobage d'échantillons géologiques et minéralogiques, comme par ex :

• Échantillons de roche qui présentent une dureté, une porosité ou une fissuration élevées et qui nécessitent un support uniforme et un bon ajustement des bords.
• Échantillons de minerai qui présentent une densité, une hétérogénéité ou une sensibilité élevées et qui nécessitent un bon remplissage et un faible rétrécissement.
• Échantillons minéraux qui présentent une transparence, une couleur ou une structure élevées et qui nécessitent une vision claire et une faible décoloration.

La méthode la plus courante pour les échantillons minéralogiques est l'enrobage à froid avec des résines époxy. Pour les coupes minces, mais aussi pour les coupes d'échantillons poudreux, on utilise des résines époxydes fluides afin de bien remplir les pores et les fissures et, dans le cas des poudres, de bien les entourer de matériau d'enrobage. L'indice de réfraction de ces matériaux d'enrobage doit être similaire à celui du verre afin de ne pas fausser les résultats lors de l'analyse au microscope optique. Le temps de durcissement de ces résines époxydes se situe entre trois et 24h.

Enrobage à chaud

• L'enrobage à chaud est réalisé dans des presses d'enrobage à chaud à des pressions et des températures élevées.
• Pour l'enrobage à chaud, il existe des résines d'enrobage thermodurcissables pour une dureté maximale et des résines d'enrobage thermoplastiques pour des enrobages transparents.
• L'enrobage à chaud assure une netteté maximale des bords et un parallélisme des plans, et est idéal pour la gravure chimique humide.

Enrobage à froid

• Les résines d'enrobage à froid QPREP sont appropriées pour les échantillons sensibles à la chaleur ou à la pression.
• Les enrobages à froid utilisent des réactions chimiques pour durcir les résines d'enrobage utilisées. Il existe des résines acryliques, des résines époxy et des résines polyester.
• La sélection se fait sur la base de propriétés telles que le temps de réaction, le taux d'enlèvement et la dureté.
• L'enrobage à froid permet d'enrober de manière flexible les formes d'échantillons les plus diverses et de tailles variées et de les préparer pour d'autres étapes de la préparation.

Enrobage UV

• Les résines d'enrobage UV sont composées de résines acryliques modifiées sans charge.
• Ils sont durcis par irradiation UV dans une gamme de longueurs d'onde étroite et nécessitent des appareils conçus à cet effet.
• Les initiateurs UV contenus utilisent le rayonnement UV absorbant pour la réaction d'initiation.
• L'enrobage par UV est le procédé le plus rapide, sans nécessité de pressions élevées ou de chaleur externe.
• Les systèmes monocomposants utilisés ne nécessitent pas de mélange, résultent en des enrobages transparents et permettent de travailler en toute sécurité dans le laboratoire.

Les pores et les fissures doivent être remplis avec la résine d'enrobage sous vide à l'aide de l'appareil d'imprégnation sous vide QATM. Les échantillons à enrober sont placés dans le récipient sous vide, qui est ensuite mis sous vide à l'aide de la pompe à vide raccordée. Grâce à la dépression appliquée, les pores et les fissures sont vidés de leur air et la résine d'enrobage fluide peut alors pénétrer dans les cavités sous vide lors du remplissage des moules d'enrobage. Après le remplissage des moules avec la résine d'enrobage, le récipient sous vide peut être aéré et les échantillons peuvent être retirés pour durcir.

Pour les échantillons de prépolissage, il s'est avéré utile de n'appliquer dans un premier temps qu'une couche d'env. 5 mm d'épaisseur et ensuite, dans une deuxième étape, après un éventuel marquage de l'échantillon, de le remplir jusqu'à une hauteur utilisable.

Pour éviter la formation de bulles, on peut, après avoir rempli le moule d'enrobage avec la résine d'enrobage, stocker les échantillons pendant deux heures sous une surpression de 2 bars.

Il est également possible d'enrober avec une résine d'enrobage photopolymérisable (Qprep UV50 & ; UV55). En raison de la viscosité plus élevée de ces résines d'enrobage, il n'est généralement pas possible d'obtenir une imprégnation complète des fissures et des pores.

Les échantillons en poudre peuvent également être enrobés dans une presse d'enrobage à chaud sous pression et température.

Les diamètres courants des échantillons sont de 25 à 30 mm, des formats plus grands sont possibles.

Les échantillons destinés à être polis peuvent être préparés directement après l'enrobage, les échantillons destinés aux coupes minces doivent être traités ultérieurement.

Coupes minces pour la géologie et la minéralogie

Les échantillons destinés aux coupes minces sont prépolis après enrobage. Selon le matériau, on peut pour cela utiliser une granulométrie abrasive de 65-75 µm. Le prépolissage est effectué avec une faible pression de contact, une faible vitesse de rotation et un bon refroidissement. Après chaque étape, l'échantillon doit être examiné au stéréomicroscope. Il convient d'éviter les rayures grossières.

Après le séchage de l'échantillon, la face polie est collée sur une lame de verre. L'adhésif utilisé est soit du Qpox 90, 92 ou 94, soit du Qprep 50UV ou 55UV sous photopolymérisation. Pour éviter le décollement ou la formation de bulles, l'échantillon doit être pressé avec la presse à lame mince QATM.

La lame de verre sur laquelle l'échantillon est collé doit avoir une épaisseur définie ou connue pour les processus d'analyse ultérieurs, elle doit être pré-poncée à une épaisseur définie si nécessaire. Une face de la lame doit être rugueuse pour une meilleure adhérence de l'adhésif. Les lames de verre QATM répondent à la fois à l'exigence d'une épaisseur définie et à l'exigence d'une surface rugueuse.

Lames de verre pour coupes minces

• Verre à faible tension pour éviter les bris de verre
• Epaisseur du verre >1,5 mm également pour éviter les bris de verre
• Épaisseur de verre uniforme avec de faibles tolérances (±0,05 mm)
• pour un enlèvement de matière réduit (temps et coûts) lors du prépolissage plan
• Bords polis (90°) pour éviter les blessures et les éclats
• Indice de réfraction défini
• Matage par sablage sélectionné (granulométrie) (en option)

Après le durcissement de la colle, l'échantillon est maintenant 'pré-affiné' par séparation. Pour cela, la lame de verre est fixée dans un dispositif de serrage sous vide, disponible pour les QATM Qcut 150 A et Qcut 200 A. L'échantillon est alors pré-découpé à une épaisseur de 300 à 700 µm en respectant le parallélisme des plans. L'épaisseur à atteindre dépend du matériau, de l'enrobage et de la tronçonneuse.

L'échantillon est ensuite meulé à une épaisseur finale. Ce processus de rectification peut être effectué sur les machines de tronçonnage de précision QATM Qcut 150 A ou 200 A. Pour le serrage, on utilise également le dispositif de serrage sous vide déjà décrit ci-dessus. Le meulage est effectué avec des meules boisseau diamantées Qprep de différentes granulométries.

Meule boisseau diamantée

Si, après le tronçonnage de précision, un échantillon à faces parallèles est souhaité pour un usinage ultérieur, il est recommandé d'utiliser une meule-boisseau diamantée. Utilisées sur nos machines de tronçonnage de précision Qcut 150 M, Qcut 150 A et Qcut 200 A avec prise d'échantillon sous vide, les meules-boisseau diamantées QPREP permettent à l'utilisateur d'obtenir une planéité optimale avec une qualité de surface et une reproductibilité élevées.

Avantages Produit Traitement des échantillons en plan parallèle Enlèvement précis du matériau Très grande répétabilité

Applications recommandées Préparations ciblées Analyses des erreurs Technique de la couche mince Analyses pétrographiques

Sur la QATM Qcut200A, ce processus de prépolissage peut être réalisé avec une excellente reproductibilité grâce à l'axe Z automatique de haute précision. Un polissage des coupes minces ainsi obtenues n'est généralement pas nécessaire.

Mais le processus de prépolissage peut aussi être réalisé, par exemple, sur la machine de prépolissage et de polissage QATM Qpol 300 A1. Pour cela, des porte-échantillons sont disponibles pour la préparation en impression individuelle ou en impression centrale. La préparation en pression individuelle est particulièrement flexible. La pression des échantillons est particulièrement régulière grâce à deux poinçons de pression. Pour le prépolissage et, le cas échéant, le polissage, des papiers de prépolissage en carbure de silicium sont disponibles avec différentes tailles de grains abrasifs. Les papiers abrasifs peuvent être utilisés pour tous les minéraux et minerais. Ils offrent un résultat de prépolissage optimal pour les échantillons souples et sensibles.

Les disques de prépolissage diamantés Qprep avec différents types de liants offrent un enlèvement de matière plus important, une excellente planéité des échantillons et un faible relief.

Pour les échantillons minéralogiques, on utilise surtout des disques de prépolissage diamantés à liant résine ou métal.

VEGA Disque abrasif diamanté

QPREP Vega est un disque abrasif sur un support métallique galvanisé pour le prépolissage et le planage des matériaux durs. La face arrière du produit est recouverte d'une impression antidérapante de haute qualité. Le disque abrasif est équipé de diamants liés au nickel. L'impression fonctionnelle au verso offre une adhérence sûre sur le film magnétique.

Avantages Produit Taux d'enlèvement élevé Ponçage particulièrement plan Durée de vie très élevée

Applications recommandées Matériaux ferreux durs Matériaux composites Céramiques Roches Possibilité d'échantillons non-enrobés Particulièrement recommandé pour les préparations manuelles

Ce processus de prépolissage permet de prépolir soigneusement l'échantillon collé sur la lame de verre jusqu'à une épaisseur finale de 20 à 30 µm. Les pores ou fissures ouverts par le 'pré-affinage' (séparation à une épaisseur de 300 à 700 µm) doivent être obturés avant le prépolissage. Pour ce faire, il convient d'utiliser un milieu approprié, comme par exemple le Qpox 94. L'épaisseur finale de l'échantillon dépend du matériau et de la tâche à accomplir. La couleur propre du matériau est un critère pour déterminer la bonne épaisseur. Par exemple, un quartz est toujours blanc, si un reflet jaunâtre est présent, l'échantillon est encore trop épais. Pour faciliter l'évaluation, les porte-échantillons QATM pour l'impression individuelle ont une ouverture au milieu pour permettre l'évaluation des couleurs sans avoir à retirer les échantillons. Le processus de prépolissage peut être achevé avec une granulométrie de 22 à 18 µm.

Pour un examen en lumière réfléchie, il faut ensuite polir. Les toiles de polissage suivants peuvent être utilisés à cet effet.