[發明專利]一種雙金屬接頭界面金相組織腐蝕試劑及顯示方法

有效

• 申請號: 201210088936.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103364253A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王曉峰;李文竹;隋曉紅;張鵬遠;黃磊;馬惠霞;高玉明
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;C23F1/18;C23F1/28;C23F1/34;C23F1/40
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技術領域

本發明屬于化學分析領域，涉及一種雙金屬接頭界面金相組織腐蝕試劑及顯示方法，具體是一種銅合金/鋼雙金屬接頭界面金相組織腐蝕試劑及顯示方法。

技術背景

雙金屬復合材料是一種集兩種材料的物理、化學、力學性能和價格差別等優勢于一體的新型材料。近年來，雙金屬復合材料在制造、生產中得到了快速發展和廣泛應用。已開始廣泛使用銅包鋁、銅包鋼、鋼鍍銅等金屬復合材料。一些設備制造商為降低成本使用雙金屬材料代替原有的單一貴金屬零、部件。設備的復合材料部件在使用過程中會發生斷裂、撕裂等失效缺陷，有效迅速的對雙金屬零部件接頭處進行金相組織觀察分析，能夠明確失效原因，指導制定解決方案。

雙金屬材料接頭界面性能對材料功能影響較大，為了更好的研究這種新型材料的接頭性能，迫切需要對其結合界面的組織進行準確的分析。尤其是銅合金/鋼兩種金屬抗腐蝕性能差異較大，目前所采用的針對單一銅金屬的腐蝕劑或是含有高濃度硝酸溶液、三氯化鐵鹽酸溶液等酸性溶液，對銅基金屬腐蝕的同時，會對鋼基金屬組織產生不同程度的腐蝕影響，或是強氧化劑反應過程劇烈，將其應用于雙金屬接頭腐蝕時，很難控制腐蝕過程及效果，成功率低，無法獲得邊界清晰的接頭金相組織。另有通過加設注射器，腐蝕時控制試劑流向等方法，也使得過程復雜不易操作，并且也無法保證獲得清晰的邊界組織形貌，因此現有的方法已經不能夠滿足生產、分析需要。

發明內容

本發明公開一種銅合金/鋼雙金屬接頭界面金相組織腐蝕試劑及顯示方法，目的在于能夠提供一種快速清晰顯示銅合金/鋼雙金屬材料接頭界面金相組織的方法，有效適用于這種復合材料的組織觀察、性能檢驗和失效分析。

本發明雙金屬接頭界面金相組織腐蝕試劑成分為包括：蒸餾水、雙氧水、氨水、重鉻酸鉀、硝酸、無水乙醇溶液，包括第一浸蝕劑和第二浸蝕劑，其中第一浸蝕劑由質量百分比6％～10％的H₂O₂水溶液與質量百分比為27％的氨水按體積比為1∶1制成混合溶液，并加有重鉻酸鉀0.5～1ml飽和水溶液，用于銅及銅合金/鋼雙金屬復合材料銅基組織顯示；第二浸蝕劑采用體積百分比為4％～6％的HNO₃無水乙醇溶液，用于銅及銅合金/鋼雙金屬復合材料鋼基體組織顯示。

本發明的技術方案包括以下步驟：

1)取樣

在要分析的銅合金/鋼復合材料構件接頭處，采用線切割方法截取同時具有雙側金屬的分析試樣，用線切割法避免普通機械加工對雙金屬結合界面造成的質量損傷。

2)制樣

用樹脂鑲嵌試樣，以雙金屬結合面的橫截面為分析面，使試樣的兩種金屬層磨制后，良好的保持在同一水平面，不會因兩種金屬硬度差異而在研磨時形成明顯的臺階，將試樣分別在500^#、800^#、1000^#、1200^#水砂紙上進行研磨，以水為潤滑劑，直至表面磨痕均勻為止，精磨時砂紙要至1200^#以上，然后在蘸有3.5^#金剛石研磨膏的細綢布上對試面進行拋光處理。拋光過程中以含20％～50％(質量百分比)無水乙醇的水溶液為潤滑劑，同時采用細綢布、縮短拋光時間，來使制樣困難的銅側金屬，能夠獲得合格拋光面的同時又不會產生降低腐蝕質量的氧化膜，拋光時間控制在5min以下，最終至表面光滑無劃痕(粗糙度≤0.025μm)，最后將試樣清洗干凈并吹干。

3)配制浸蝕液試劑

浸蝕液試劑成分為包括：雙氧水、氨水、重鉻酸鉀、硝酸、無水乙醇溶液、蒸餾水，在常溫狀態下，分別制成第一浸蝕劑和第二浸蝕劑。其中第一浸蝕劑由6％～10％(質量百分比)的H₂O₂水溶液與飽和氨水體積比為1∶1制成混合溶液，并加入重鉻酸鉀飽和水溶液，用于銅合金/鋼雙金屬復合材料銅基金屬組織顯示；第二浸蝕劑由體積百分比為4％～6％的濃HNO₃無水乙醇溶液，用于銅合金-鋼雙金屬復合材料鋼基金屬組織顯示；

4)雙金屬接頭試樣金相組織顯示

用第一浸蝕劑腐蝕試樣，試樣浸入深度2～4mm，持續時間8～15s，然后用無水乙醇溶液沖洗5～10s；用第二浸蝕劑腐蝕試樣，試樣浸入深度2～4mm，持續時間8～20s，用無水乙醇溶液沖洗5～10s。最后試樣面用85℃的蒸餾水沖洗5～10s，用吹風機吹干試樣表面水漬，清除表面殘留試劑，提高試樣腐蝕質量。