本发明属于材料分析制样领域，涉及一种适用于矿物分析的细粒度样品的制样(冷镶和磨抛)方法，具体涉及一种微细物料的冷镶制样方法。
背景技术：
矿物分析系统是一套用于材料、地质和冶金等领域的分析仪器，可以快速获取样品的工艺矿物学参数(如元素组成及分布，物相组成，粒度分布，解离情况等)，它由扫描电镜和能谱波谱仪及矿物分析软件组成。对样品的要求是：镶嵌磨抛的表面平整，无气孔，颗粒分散均匀，不团聚及无边界脱落等。
通常(矿物及合金)金相制样方法包括以下步骤：
(1)对于体积大的样品进行破碎、切割至合适的“小样品”；
(2)采用热镶或者普通环氧树脂与乙二胺固化剂冷镶，放置固化；
(3)固化后的样品从模具中拿出，采用普通砂纸逐步从粗到细粒级进行研磨，采用煅烧的氧化铬水溶液做抛光剂进行抛光。
对于粗粒度或者金属含量较高的样品，传统的“金相制样”方法，普通的环氧树脂和固化剂冷镶嵌或者热镶，传统磨抛方法可以满足要求，例如赵梅等(理化检验-物理分册，赵梅，王二平，王国红，2008年第44卷，242页)公开了一种铷铁硼厚带金相试样的冷镶制作方法，先取一块平整的玻璃，将用透明胶带封好的pvc管置于玻璃上，将欲镶嵌的长薄试样插入pvc管中，为防止牙托粉和玻璃粘连，在玻璃上铺上纸张，将牙托粉加适量的牙托水搅拌成稀胶质状并具有一定的流动性。一只手用镊子夹持或直接手持试样并保证试样与玻璃垂直，另一只手将搅拌好的牙托粉注入pvc管中，静置固化20～30min后，镶样结束。
但是，对于烟尘、粉煤灰、炉灰、土壤和尾泥等粒度在30微米以下的样品，采用传统的“金相制样”方法制样常存在团聚严重，样品脱落，气孔多，树脂发脆易碎等问题，在分析中对获取相关参数影响较大，难以达到分析要求。
技术实现要素：
针对现有“金相制样”方法无法处理粒度在30微米以下的微细物料样品镶样的问题，本发明的目的在于提出一种微细物料冷镶制样方法，解决了微细物料样品镶样过程中的团聚严重、样品脱落、气孔多、样品发脆易碎的问题，为微细物料样品的冷镶制样提供了一条途径。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种微细物料的冷镶制样方法，所述制样方法包括以下步骤：
(1)将样品与分散剂按质量比1:(0～2)混合，放入模具，然后加入复合树脂与复合固化剂的混合物，搅匀；
(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声，然后静置至树脂完全凝固，再对得到的样品块进行磨抛，得到冷镶样。
本发明的步骤(1)中，样品与分散剂的质量比为1:(0～2)，例如可为1:0、1:0.5、1:1、1:1.3、1:1.5或1:2等，其中，“样品与分散剂的质量比为1:0”是指：不包含分散剂。
优选地，所述分散剂的粒度分布为d95＜0.030mm，例如d95为0.028mm、0.025mm、0.020mm、0.016mm、0.014mm、0.010mm或0.008mm等。
优选地，所述分散剂为石墨，石墨的含碳量优选为＞99.99％。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(1)中所述样品与分散剂的质量比为1:1。
优选地，步骤(1)所述复合树脂为双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的混合物，例如：双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯的混合物，双酚a二缩水甘油醚与缩水甘油的混合物，双酚a二缩水甘油醚、丙烯酸酯和缩水甘油的混合物。
本发明中，“丙烯酸酯和/或缩水甘油”指：可以是丙烯酸酯，也可以是缩水甘油，还可以是丙烯酸酯与缩水甘油的混合物。
优选地，所述复合树脂中，双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯和/或缩水甘油的质量比为(20～4):1，例如可为20:1、18:1、15:1、12:1、10:1、8:1、7:1、6:1、5:1或4:1等，优选为10:1。
优选地，步骤(1)所述复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的混合物，例如：乙二胺与三亚乙基四胺的混合物，乙二胺与二乙烯基三胺的混合物，乙二胺、三亚乙基四胺与二乙烯基三胺的混合物。
本发明中，“三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺”指：可以是三亚乙基四胺，也可以是二乙烯基三胺，还可以是三亚乙基四胺与二乙烯基三胺的混合物。
优选地，所述复合固化剂中，乙二胺与三亚乙基四胺和/或二乙烯基三胺的质量比为1:(5～1)，例如可为1:5、1:4、1:3、1:2、1:1.5或1:1等，优选为1:3。
优选地，复合树脂与复合固化剂的质量比为(1～3):1，例如可为1:1、2:1、2.5:1或3:1等，优选为2:1。
优选地，本发明的样品为不水溶物料，即在水中不溶解的物料，可以是单一种类的不水溶物料，也可以是至少两种不水溶物料的混合物，例如可以是烟尘、炉灰、粉煤灰、土壤或尾泥等粒度在30微米以下的样品，但不限于上述列举的样品，其他粒度在30微米以下的矿物、金属或合金等不水溶物料也可以用于本发明。
本发明制样方法中使用的样品也可以是粒度大于30微米的烟尘、炉灰、粉煤灰、土壤、尾泥或其他矿物、金属或合金等不水溶物料。
优选地，步骤(1)的样品的粒度分布为d95＜0.030mm，例如d95为0.025mm、0.020mm、0.015mm或0.010mm等。
优选地，步骤(2)所述超声的时间为10分钟以上，例如可为15分钟、20分钟、23分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟或50分钟等，优选为30分钟。
优选地，步骤(2)所述超声的功率为200w以上，例如可为200w、220w、235w、250w、260w、275w、280w、300w、350w、380w或420w等。
本发明中，超声使用的仪器为超声波分散仪。
优选地，步骤(2)静置的时间为12小时以上，直至树脂完全凝固为止。静置的时间例如可为12小时、15小时、16.5小时、18小时、20小时、23.5小时、26小时、28小时、30小时、36小时、40小时或42小时等，优选为24小时。
本发明中，磨抛使用的仪器为自动磨抛机。
作为本发明所述制样方法的优选技术方案，一种微细物料的冷镶制样方法，所述方法还包括在步骤(1)之前进行步骤(1)’：去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡。
优选地，步骤(1)’中，采用抽真空的方法去除复合树脂与复合固化剂的混合物中的气泡。
作为本发明所述制样方法的优选技术方案，一种微细物料的冷镶制样方法，所述制样方法还包括在步骤(1)中样品放入模具之前，将样品与分散剂混合后，搅匀，得到分散均匀的样品，然后，再将分散均匀的样品放入模具。
优选地，所述方法还包括在步骤(2)超声完成后，向超声后的混合物中注入复合树脂与复合固化剂的混合物的步骤，而且，此注入过程优选为缓慢注入。
作为本发明所述制样方法的优选技术方法，一种微细物料的冷镶制样方法，所述方法包括以下步骤：
(1)’：抽真空以去除复合树脂和复合固化剂的混合物中的气泡，至完全去除为止，其中，复合树脂为双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯的混合物，且双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯的质量比为10:1；复合固化剂为乙二胺与三亚乙基四胺的混合物，且乙二胺与三亚乙基四胺的质量比为1:3；复合树脂与复合固化剂的质量比为2:1；
(1)将样品与分散剂按1:1的质量比混合并搅匀，得到分散均匀的样品，将分散均匀的样品放入模具，然后，加入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂和复合固化剂的混合物，搅匀；
(2)对步骤(1)搅匀后的混合物进行超声30分钟，缓慢注入步骤(1)’的已去除气泡的复合树脂与复合固化剂的混合物至测试刻度，然后静置24小时至树脂完全凝固，将完全固化的样品块从模具中取出，再对样品块进行磨抛至100倍显微镜下无划痕，得到冷镶样。
本发明提供的微细物料的冷镶样制样方法，与现有的大颗粒样品和金相镶样工艺相比，具有明显的优越性：
(1)本发明在制样过程中加入了复合树脂和复合固化剂的混合物，并引入超声的工序，并调节超声的工艺参数，解决了细粒级样品的镶嵌样品团聚的问题，以及镶样过程中树脂粘度大，易产生气泡，样品易脱落，以及固化后样品发脆易碎的问题。
(2)进一步的，本发明采用石墨作为分散剂，与样品混合，并配合性的与复合树脂和复合固化剂作用，经超声等工序，更好地解决了镶嵌样品团聚的问题，并克服了样品脱落、气孔多和样品发脆易碎的问题。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
试验样品为粉煤灰，粒度分布为d95为0.030mm。首先将双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照4:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:5的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照1:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.3g粉煤灰置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声10分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂完全凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。
实施例2
试验样品为粉煤灰，粒度分布为d95为0.030mm。首先将双酚a二缩水甘油醚与缩水甘油按照4:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与二乙烯基三胺按照1:5的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照1:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.3g粉煤灰置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声10分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。
实施例3
试验样品为尾泥，粒度分布为d95为0.025mm。首先将双酚a二缩水甘油醚与缩水甘油按照20:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:1的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照3:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g尾泥和0.5g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声15分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。
实施例4
试验样品为尾泥，粒度分布为d95为0.025mm。首先将双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照20:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与二乙烯基三胺按照1:1的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照2:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g尾泥和1g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声30分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置12小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。
实施例5
试验样品为土壤，粒度分布为d95为0.020mm。首先将双酚a二缩水甘油醚与丙烯酸酯按照10:1的比例混合配制复合树脂，同时将乙二胺与三亚乙基四胺按照1:3的比例混合配制复合固化剂，将复合树脂和复合固化剂按照2:1的比例混合后，抽真空至混合物中无气泡备用。称取0.5g土壤和0.3g高纯石墨的混合物置于模具中，加入5ml复合树脂与复合固化剂的混合物，充分搅拌，然后采用超声波分散仪超声30分钟，添加复合树脂与复合固化剂的混合物至所需刻度值，静置24小时至树脂凝固，得到样品块，然后采用自动抛光设备对样品块进行磨抛，从粗到细依次磨抛，得到了100倍显微镜下无划痕、无气泡、样品分散均匀、无脱落的冷镶样。
对比例1
除将复合树脂替换为环氧树脂外，其他制备方法和制备条件与实施例5相同。
本对比例得到的冷镶样在100被显微镜下有少量气泡，且有少量样品团聚。
对比例2
除将复合固化剂替换为乙二胺外，其他制备方法和制备条件与实施例5相同。
本对比例得到的冷镶样在100被显微镜下有少量气泡，磨抛的过程中发生了碎裂，部分样品脱落。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。