Guía de preparación para la geología y la mineralogía Corte | Embutición | Lijado y pulido | Secciones finas

Optimize your mining processes with QATM’s advanced solutions

La preparación materialográfica de muestras es un paso esencial en el análisis cualitativo y cuantitativo de muestras geológicas y mineralógicas. Tanto si desea analizar rocas, menas, minerales o fósiles, necesita un método fiable y preciso para cortar, embutir, lijar y pulir sus muestras. Con los aparatos y consumibles de QATM, puede optimizar este proceso y obtener resultados de alta calidad.

En esta guía presentamos algunos de nuestros principales productos y aplicaciones para la preparación materialográfica de muestras para la geología y la mineralogía. Encontrará una breve descripción de las funciones y las ventajas de nuestras máquinas de corte, sistemas de embutición y lijadoras y pulidoras, así como algunos ejemplos de muestras típicas que puede preparar con nuestros aparatos y consumibles.

El proceso de preparación comienza con el corte de una muestra representativa del material de partida. La selección correcta del proceso de corte garantiza la obtención de una muestra sin daños y con una superficie cuya planitud facilite los pasos posteriores del proceso. Un proceso de corte seleccionado o realizado incorrectamente puede provocar daños irreparables en la muestra. Las muestras frágiles, porosas o rotas deben impregnarse con materiales de embutición adecuados antes del proceso de corte para evitar daños durante el mismo.

En el caso de los polvos o los denominados "rocas blandas", hay que asegurarse de que las muestras estén suficientemente desaglomeradas y de que las partículas de polvo queden bien encerradas por el material de embutición, de modo que se evite su posterior desprendimiento.

Embutición para la geología y la mineralogía

QATM ofrece varias soluciones para la embutición e impregnación de sus muestras de roca, en función de sus preferencias y requisitos. Puede elegir entre la embutición en caliente o en frío, así como entre distintas resinas de embutición, como resinas epoxi o acrilatos. Con los sistemas de embutición de QATM, podrá estabilizar y proteger sus muestras y prepararlas para el posterior proceso de preparación.

Nuestros sistemas de embutición son ideales para embutir muestras geológicas y mineralógicas, tales como:

• Muestras de rocas que presenten una gran dureza, porosidad o agrietamiento y que requieran un soporte uniforme y una buena conexión de borde.
• Muestras de menas que presenten una gran densidad, heterogeneidad o sensibilidad y que requieran un buen relleno y una baja contracción.
• Muestras minerales que tengan una gran transparencia, color o estructura y que requieran una visión clara y poca decoloración.

El método más común para las muestras mineralógicas es la embutición en frío con resinas epoxi. Las resinas epoxi de baja viscosidad se utilizan para secciones finas, así como para el corte metalográfico de muestras en polvo, con el fin de rellenar bien los poros y las grietas y, en el caso de los polvos, para encerrarlos bien con el material de embutición. El índice de refracción de estos materiales de embutición debe ser similar al del vidrio para que los resultados no se distorsionen al analizarlos con un microscopio óptico. El tiempo de curado de estas resinas epoxi oscila entre tres y 24 horas.

embutición en caliente

• La embutición en caliente se realiza en prensas de embutición en caliente con altas presiones y temperaturas.
• Para la embutición en caliente, se dispone tanto de resinas de embutición termoendurecibles para una dureza máxima como de resinas de embutición termoplásticas para una embutición transparente.
• La embutición en caliente proporciona la máxima retención de bordes y planaridad, y es ideal para el ataque químico húmedo.

embutición en frío

• Los materiales de embutición en frío QPREP son adecuados para muestras sensibles al calor o a la presión.
• La embutición en frío utiliza reacciones químicas para curar las resinas de embutición utilizadas, entre las que se encuentran resinas acrílicas, resinas epoxi y resinas de poliéster.
• Su selección se basa en propiedades como el tiempo de reacción, la tasa de remoción y la dureza.
• La embutición en frío permite embutir de forma flexible una amplia variedad de formas de muestras de diferentes tamaños y prepararlas para los pasos de preparación posteriores.

embutición UV

• Los materiales de embutición UV consisten en resinas acrílicas modificadas sin relleno
• Se curan bajo radiación UV en una estrecha gama de longitudes de onda y requieren dispositivos diseñados para este fin.
• Los iniciadores UV que contiene utilizan radiación UV absorbente para la reacción de iniciación.
• La embutición UV es el proceso más rápido, sin necesidad de altas presiones ni calor externo.
• Los sistemas monocomponentes utilizados no requieren mezcla, dan lugar a incrustaciones transparentes y permiten trabajar con seguridad en el laboratorio.

Los poros y las grietas deben rellenarse con el material de embutición al vacío mediante el dispositivo de impregnación al vacío QATM. Las muestras que se van a embutir se colocan en el recipiente de vacío, que se evacúa con ayuda de la bomba de vacío conectada. El vacío aplicado vacía de aire los poros y las grietas, y el material de embutición de baja viscosidad puede penetrar en las cavidades bajo vacío cuando se llenan los moldes de embutición. Una vez rellenados los moldes con material de embutición, puede purgarse el recipiente de vacío y retirarse las muestras para el curado.

En el caso de las muestras pulidas, ha resultado útil embutir inicialmente sólo una capa de aprox. 5 mm de espesor y, a continuación, rellenar la muestra hasta una altura manejable en un segundo paso después de un eventual etiquetado de la muestra.

Para evitar la formación de burbujas, las muestras pueden almacenarse durante dos horas bajo una sobrepresión de 2 bares después de llenar el molde de embutición con el material de embutición.

Alternativamente, también se puede utilizar un material de embutición fotopolimerizable (Qprep UV50 & UV55) para la embutición. Debido a la mayor viscosidad de estos materiales de embutición, normalmente no se puede conseguir una impregnación completa de las grietas y poros.

Las muestras en polvo también pueden embutirse en una prensa de embutición en caliente a presión y temperatura.

Los diámetros de muestra habituales son de Ø 25 a 30 mm, aunque también son posibles formatos mayores.

Las muestras destinadas a secciones pulidas pueden prepararse directamente después de la embutición, mientras que las muestras destinadas a secciones finas deben seguir procesándose.

Secciones finas para la geología y la mineralogía

Las muestras destinadas a secciones finas se someten a un rectificado plano después de la embutición. Dependiendo del material, puede utilizarse un tamaño de grano abrasivo de 65-75 µm. El rectificado se realiza con baja presión de contacto, baja velocidad y buena refrigeración. La muestra debe comprobarse con un microscopio estereoscópico después de cada paso de preparación. Es preciso evitar cualquier arañazo grueso.

Una vez que la muestra se ha secado, la cara rectificada se pega a un portaobjetos de vidrio. El adhesivo utilizado es Qpox 90, 92 o 94 o Qprep 50UV o 55UV con fotopolimerización. Para evitar el desconchado o la formación de burbujas, la muestra debe prensarse con la prensa para secciones finas QATM.

El portaobjetos de vidrio en el que se pega la muestra debe tener un espesor definido o conocido para los análisis posteriores; si es necesario, debe ser rectificado previamente a un espesor definido. Uno de los lados del portaobjetos debe ser rugoso para mejorar la adherencia del adhesivo. Los portaobjetos de vidrio QATM cumplen tanto el requisito del espesor definido como el de la superficie rugosa.

Portaobjetos de vidrio para secciones finas

• Vidrio de baja tensión para evitar la rotura del vidrio
• Espesor del vidrio >1,5 mm también para evitar la rotura del vidrio
• Espesor uniforme del vidrio con bajas tolerancias (±0,05 mm)
• Para una menor remoción (tiempo y costes) durante el rectificado plano de la superficie
• Bordes rectificados (90°) para evitar lesiones y desconchados
• Índice de refracción definido
• Matizado mediante un proceso de chorro de arena (tamaño de grano) seleccionado (opcional)

Tras el curado del adhesivo, la muestra se 'preafina' mediante corte. Para ello, el portaobjetos de vidrio se sujeta en un dispositivo de sujeción por vacío, disponible para la Qcut 150 A y Qcut 200 A de QATM. La muestra se precorta a un espesor de 300 a 700 µm manteniendo el paralelismo del plano. El espesor que debe alcanzarse depende del material, de la embutición y de la máquina de corte.

A continuación, la muestra se rectifica hasta alcanzar el espesor final. Este proceso de rectificado puede realizarse en las máquinas de corte de precisión QATM Qcut 150 A o 200 A. Para la sujeción se utiliza también el dispositivo de sujeción por vacío descrito anteriormente. El rectificado se realiza con discos de copa de diamante Qprep de distintos tamaños de grano.

Disco de copa de diamante

Si tras el corte de precisión se desea obtener una muestra planoparalela para su procesamiento posterior, se recomienda utilizar un disco de copa de diamante. Cuando se utilizan en nuestras máquinas de corte de precisión Qcut 150 M, Qcut 150 A y Qcut 200 A con portamuestras de vacío, el disco de copa de diamante QPREP permite al usuario obtener un paralelismo plano óptimo con acabado superficial de alta calidad y reproducibilidad.

Ventajas Preparación planoparalela de muestras Remoción de material con alta precisión Precisión de repetibilidad muy alta

Aplicaciones recomendadas Preparaciones de objetivos Análisis de defectos Tecnología de secciones micrometalográficas Examen petrográfico

Este proceso de rectificado puede llevarse a cabo en la QATM Qcut200A con una reproducibilidad óptima gracias al eje Z automático de alta precisión. Normalmente no es necesario pulir las secciones finas resultantes.

El proceso de rectificado también puede llevarse a cabo, por ejemplo, en la lijadora y pulidora QATM Qpol 300 A1. Para ello, hay disponibles portamuestras para la preparación con presión individual o central. La preparación en presión individual es especialmente flexible en este caso. Las muestras se presionan de forma especialmente homogénea con dos pistones. Para el lijado y, en caso necesario, el pulido, se dispone de papeles de lija de carburo de silicio con diferentes tamaños de grano. Los papeles abrasivos pueden utilizarse para todos los minerales y menas. Ofrecen unos resultados de lijado óptimos para muestras blandas y sensibles.

Los discos abrasivos de diamante Qprep con diferentes tipos de aglutinante ofrecen una mayor remoción de material, una excelente planeidad de las muestras y una baja formación de relieves.

Para las muestras mineralógicas se utilizan principalmente discos abrasivos de diamante con aglutinante de resina sintética o metal.

POLARIS H Disco abrasivo de diamante

QPREP Polaris H es un disco abrasivo sobre un soporte de metal galvanizado para el lijado previo y fino de materiales duros. La parte posterior del producto está recubierta con una impresión antideslizante de alta calidad. El disco abrasivo está provisto de diamantes con aglomerante de resina sintética dura. La impresión funcional de la parte posterior proporciona una adhesión segura a la lámina magnética.

Ventajas Alta tasa de remoción Planaridad especialmente alta con acabado superficial de alta calidad Gran durabilidad

Aplicaciones recomendadas Materiales metálicos de mayor dureza > 500 HV Plásticos reforzados con fibra Materiales compuestos Cerámica Rocas

VEGA Disco abrasivo de diamante

QPREP Vega es un disco abrasivo sobre un soporte de metal galvanizado para el lijado plano y previo de materiales duros. La parte posterior del producto está recubierta con una impresión antideslizante de alta calidad. El disco abrasivo está provisto de diamantes con aglomerante de níquel. La impresión funcional de la parte posterior proporciona una adhesión segura a la lámina magnética.

Ventajas Alta tasa de remoción Planaridad especialmente alta Durabilidad muy elevada

Aplicaciones recomendadas Materiales ferrosos duros Materiales compuestos Cerámica Rocas Posibilidad de lijar muestras no embutidas Especialmente recomendado para preparaciones manuales

Con este proceso de lijado, la muestra pegada al portaobjetos de vidrio se lija cuidadosamente hasta alcanzar un espesor final de 20 a 30 µm. Los poros o grietas abiertos por el "preafinado" (corte a un espesor de 300 - 700 µm) deben sellarse antes del lijado. Para ello debe utilizarse un medio adecuado, como Qpox 94. El espesor final de la muestra depende del material y de la tarea a realizar. Un criterio para determinar el espesor correcto es el color inherente del material. Por ejemplo, el cuarzo es siempre blanco; si hay un tinte amarillento, la muestra sigue siendo demasiado gruesa. Para facilitar la evaluación, los portamuestras QATM para impresiones individuales tienen una abertura en el centro que permite evaluar los colores sin retirar las muestras. El proceso de lijado puede ser completado con un tamaño de grano de 22 a 18 µm.

Para el examen con luz reflejada, debe procederse al pulido. Para ello pueden utilizarse los siguientes paños de pulido.