[發明專利]鋁和鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑及顯示方法

無效

• 申請號: 201410187517.6
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103993319A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 梁冬;梁柱元;孫杰;王翔;仲紅剛;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23F1/20
• 分類號: C23F1/20;G01N1/32
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明屬于金相檢測分析技術領域，尤其涉及到一種鋁和鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑及顯示方法。

背景技術

金屬材料的強度、硬度、延展性等性能與內部組織結構有著直接而密切的關系，所以金相觀察是研究金屬材料內部組織結構最為直接和有效的方法，金相是指金屬和合金的化學成分在金屬或合金內部的化學狀態和物理狀態，其中，宏觀組織（亦稱為“低倍組織”）是指用肉眼或放大鏡（通常小于30倍）觀察到的金屬材料的組織，包括晶粒的大小、形態、分布和材料中存在的缺陷（如縮孔、氣孔、裂紋、偏析和夾雜物等），根據宏觀組織的形貌，可以判定金屬材料的質量、存在的缺陷以及由此而造成的金屬構件在使用過程中發生損壞失效的原因。而宏觀組織的觀察一般都需先將金屬浸入金相腐蝕劑中，使金屬的晶界顯現出來，晶界是取向不同而結構相同的晶體之間的界面，也就是晶粒之間的接觸面。在晶界面上，原子排列從一個取向轉變到另一個取向，所以與晶粒不同，晶界處的原子排列處于過渡狀態，其排列的規則性較差，自由能相對較高，因此容易被快速地腐蝕掉，形成凹處，腐蝕后除晶界完整顯示外，各個晶粒由于取向和溶解度不同，在垂直光線的照射下，會清晰地顯示出明暗不同的晶粒，很多情況下可以通過肉眼直接觀察到晶粒的大小、形態和分布。

????鋁和銅是工業上最廣泛使用的材料之一，在國防、汽車工業、船舶工業、航空航天工業和日常生活中都起著重要作用，尤其是作為電力工業中最重要的輸電材料，起著不可替代的作用。鋁銅合金是工業上應用最早的鑄造鋁合金，由于

具有良好的耐熱性和力學性能使其在實際生產中廣泛應于工業中的各類機械構件。因此其性能的微小提高，都能獲得巨大的經濟效益。而鋁和鋁銅合金的性能在很大程度上是由其宏觀組織的晶粒大小、形態和分布所決定的——細小的晶粒、較大的等軸晶比例有利于其機械性能的提高和宏觀偏析的改善，為此冶金學家們開發出了眾多的凝固細晶技術，如孕育、變質處理、微合金化和采用外場處理等，細晶處理后需及時對其宏觀組織進行觀察，了解細化效果，并根據效果及時調整細晶工藝。因此摸索得到合適的腐蝕劑，高效率地顯示出鋁和鋁銅合金的宏觀組織，及時了解其晶粒的大小、形態和分布具有重要意義。

現有顯示鋁和鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑中，在實際應用中效果大多不盡人意，例如《金相試樣制備與顯示技術》（中南大學出版社2005年版）中介紹的顯示鋁和鋁合金一般組織的腐蝕劑成分和配比為鹽酸：硝酸：氫氟酸：水=3:5:2:190，而在將該腐蝕劑實際應用于鋁銅合金時發現存在諸多問題：腐蝕耗時較長，容易在試樣表面形成一層難以去除的薄膜狀污染層，觀察表面模糊不清，難以辨認等。而本專利提供的腐蝕劑及顯示方法克服了這些問題，能將鋁和鋁銅合金的宏觀組織清晰顯現出來，晶粒的大小、形態和分布清楚可辨，且具有操作簡便、無需加熱、重現性好、腐蝕劑易于配制等優點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種顯示鋁或鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑及顯示方法,?且具有操作簡便、無需加熱、重現性好、腐蝕劑易于配制等優點。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明一種鋁和鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑及顯示方法，腐蝕劑由鹽酸、硝酸、氫氟酸和純凈水配制而成，鹽酸、硝酸、氫氟酸和純凈水的體積比為鹽酸：硝酸：氫氟酸：純凈水=9:3:3:20。

上述鹽酸、硝酸的質量濃度最好為36.0-38.0%和65.0-68.0%，上述氫氟酸的質量濃度最好至少為40.0%。

上述鹽酸、硝酸和氫氟酸的純度等級最好為化學純或分析純。

上述純凈水最好為蒸餾水或去離子水。

本發明一種顯示鋁和鋁銅合金宏觀組織的腐蝕劑及顯示方法的工藝步驟依次如下：（1）腐蝕劑的配制：將所述濃度的鹽酸、硝酸、氫氟酸和純凈水按9:3:3:20的體積比混合，攪拌均勻即可；（2）處理試樣，依次用80目、240目和400目的水砂紙打磨試樣的待腐蝕面，使最終打磨面平整且沒有過大劃痕；（3）腐蝕顯示：將處理后試樣的待腐蝕面浸入腐蝕液中，3-5分鐘后用清水沖洗表面，對于腐蝕效果較差、顯示效果模糊的部分區域，用鑷子夾住棉花蘸取腐蝕劑進行專門擦拭，直到整個面顯現出清晰均勻的宏觀組織，然后用清水沖洗，酒精噴洗吹干。

上述腐蝕劑及顯示方法適用于純鋁和銅含量在10%以下的鋁銅合金。

上述試樣的打磨最好使用預磨機或直接手磨。

上述樣品的待腐蝕面浸入腐蝕液的深度最好為1-10mm。

由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下技術效果：