재료공학 기초실험 – 광학현미경 조직검사 실험 보고서
재료공학 기초실험 – 광학현미경 조직검사 실험
재료공학 기초실험 – 광학현미경 조직검사 실험
`재료공학기초실험보고서`
– 광학현미경 조직검사 실험
◎이론적 배경
– Etching : 화학약품을 사용하여 금속, 세라믹스, 반도체 등의 표면을 부식시키는 것. 부식 이라고도 한다. 표면 연마와 반도체의 정밀가공, 인쇄제판 공정 등에서 재료를 패턴상으로 부식시키기 위해서 한다. 최근 반도체 공업에서는 에칭액을 사용하 지 않는 드라이 에칭이 많이 사용되고 있다.
– 광학 현미경 : 표본에 빛을 비추어 그 표본을 통과한 빛이 대물렌즈에 의해 확대된 실상 을 맺고, 이것을 접안렌즈를 통해 재 확대된 상을 관찰할 수 있도록 고안 된 장치를 말한다.
◎실험결과
– 만든 시편을 에칭을 하여 광학현미경으로 관찰하였다.
시편의 종류는 다음과 같다.
Sample ; 적절한 에칭 이후 산화가
일어나기 전 시편을 관찰했을 때.
무에칭 ; 에칭을 하지 않고 시편을 관찰했을 때.
적절한 에칭 ; 에칭을 하고 시편을
관찰 했지만 철의 산화가
조금 발견된 시편.
과에칭 ; 에칭을 과하게 하여 시편을 관찰했을 때.
시편을 살펴보면,
1) sample 시편에서는 깨끗하고 깔끔하게 grain과 grain boundary를 관찰 할 수 있다.
2) 에칭을 하지 않고 관찰한 시편에서는 아무것도 볼 수 없었다.
(위의 사진에서는 시편을 떨어뜨려 조금 긁힘을 알 수는 있지만 시편의 grain과 grain boundary는 관찰 할 수 없다.)즉 에칭이 없으면 광학현미경으로 시편을 관찰 할 수가 없다. 3) 또 적절한 에칭을 한 시편에서는 grain과 grain boundary를 잘 관찰 할 수 있지만, 산소에 의한 철의 산화가 발견이 되어 sample보다는 덜 깨끗한 사진이 나왔다.
4) 과에칭 시편의 경우에는 grain boundary가 두꺼워짐을 알 수 있다. 여기
서도 grain 부분의 얼룩을 보고 알 수 있듯이 산소에 의한 철의 산화가 발견되어 얼룩진 것처럼 보임이 발견된다.
◎토의 사항 및 문제
1. 본 실험에서 관찰한 미세구조를 바탕으로 저탄소강의 미세조직에 대해 설명하시오.
– 저탄소강의 미세구조를 관찰해 보면 서로 다른 결정 방향을 갖는 결정들이 관찰되고
이 결정들 사이에 경계면이 존재함을 알 수 있다.
즉, 이 미세조직은 계면결함이 나타나고 따라서 결정립계(grain boundary)를 관찰 할 수 있다.
2. 에칭을 하는 이유
– 에칭이란 쉽게 말해 부식을 말하며 실험에서의 에칭은 현미경으로 관찰하는데 필요없는
부분을 부식시킴을 의미 한다.
따라서 에칭을 하는 이유는grain boundary, 상의경계, 상의 종류, 결정방향 등이 부식정도에 따라 다르게 나타나므로 이를 이용해 조직을 관찰할 수 있기 위함이다.
(에칭을 하지 않는다면 위의 실험결과에서 보듯이 아무것도 관찰 할 수 없게 된다.)
◎논의 및 고찰
– 실험을 하여 사진을 얻으니 grain과 grain boundary를 관찰 할 수 있었다.
여기서 금속 미세구조내의 grain이 작을수록 grain boundary는 길어지고 이로 인해 금 속의 강도는 강해 질 것이라 생각한다.
(grain boundary를 따라 원자의 결합이 불완전하고 배열이 불규칙함에도 불구하고 grain내부와 grain사이에 강한 결합력이 아직 존재 – 재료공학개론)
즉, 강한 금속은 그 금속의 grain의 크기가 작은 금속이고 연한 금속은 그 금속의 grain 의 크기가 큰 금속일 것이라 생각한다.
또 한주환 교수님이 일본도 만드는 것을 예로 말씀하신 것이 있다. 이는 칼을 만들 때
뜨거운 쇳물에 녹였다가 칼 모양을 만들고, 이를 또 녹여 접어 두드리고 또 녹여 접는
방법을 반복해 단단한 칼을 만든다 하신 것 인데 여기서 열을 가해 녹여 접는 방법을 반 복하는 행위가 grain과 grain boundary를 만드는 행위라 생각한다.
– 실험을 해보니 에칭을 하여야 현미경으로 관찰 할 수 있는데 첫 시간에 조교님이 에칭의
종류에도 여러 종류가 있다고 하였다.
그 부분에 대해 살펴보면 1)Wet Etching 2) Dry Etching 에 대해 공부해 보았다.
Wet Etching은 화학적 약품을 이용해 부식을 행하는 것을 말한다. 화학적 약품내에 포함 된 성분이 부식 시키려는 물질과 화학 반응을 일으켜 부식하고자 하는 성분이 약품 용액
중에 녹아 내린다. ex) 희석한 불산(HF)을 이용한 에칭
Dry Etching은 화학적 약품 대신 가스를 사용하여 플라즈마 상태에서 물리적 반응을 일
으켜 부식 시키는 것을 말한다. ex) 이온을 이용
◎참고문헌
– 에칭
http://terms.naver.com/entry.nhncid=2916&docId=1583916&mobile&categoryId=2916 (네이버 지식 백과)
http://me.cau.ac.kr/~microsys/kor/mari_board/data/data/(5)%20Etching(10)STD.pdf
– 광학현미경
http://terms.naver.com/entry.nhncid=200000000&docId=1065194&mobile&categoryId=200000457 (네이버 지식백과)
– 재료공학개론 : 4장 참조
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11077086&sid=leesk55&key=
[문서정보]
문서분량 : 3 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 재료공학 기초실험 – 광학현미경 조직검사 실험
파일이름 : 재료공학 기초실험 – 광학현미경 조직검사 실험.hwp
키워드 : 재료공학,기초실험,광학현미경,조직검사,실험
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