CN104006994A - 一种显示纯铝彩色金相组织的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示纯铝彩色金相组织的方法，属于金相样品制备技术领域。其包括以下步骤：依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂纸对样品进行打磨；在蘸有1μm金刚石抛光膏的绒布上进行机械抛光；使用振动抛光机给样品作三个小时的振动抛光；进行阳极覆膜，其中阳极覆膜溶液由硼氟酸和蒸馏水配制而成（其中硼氟酸质量浓度为40%以上,体积比为1.6%-2.0%），电流密度为0.3-0.5A/cm²，阳极覆膜时间为60-80s；之后洗净吹干，使用偏光显微镜就能观察到清晰鲜艳的纯铝彩色金相组织，且晶界完整清晰。本发明方法具有操作简便、劳动强度低、着色效果好的优点。

Description

一种显示纯铝彩色金相组织的方法

技术领域

本发明属于金相检测分析技术领域，尤其涉及一种显示纯铝彩色金相组织的方法。

背景技术

金属材料的强度、硬度、延展性等性能与内部组织结构有着直接而密切的关系，所以金相观察是研究金属材料内部组织结构最为直接和有效的方法，金相是指金属的化学成分在金属内部的化学状态和物理状态，其中，宏观组织（亦称为“低倍组织”）是指用肉眼或放大镜（通常小于30倍）观察到的金属材料的组织，包括晶粒的大小、形态、分布和材料中存在的缺陷（如缩孔、气孔、裂纹、偏析和夹杂物等），根据宏观组织的形貌，可以判定金属材料的质量、存在的缺陷以及由此而造成的金属构件在使用过程中发生损坏失效的原因。而宏观组织的观察一般都需先将金属用砂纸打磨至一定程度（很多情况下不用抛光），直接浸入金相腐蚀剂中，使金属的晶界显现出来，晶界是取向不同而结构相同的晶体之间的界面，也就是晶粒之间的接触面。在晶界面上，原子排列从一个取向转变到另一个取向，所以与晶粒不同，晶界处的原子排列处于过渡状态，其排列的规则性较差，自由能相对较高，因此容易被快速地腐蚀掉，形成凹处，腐蚀后除晶界完整显示外，各个晶粒由于取向和溶解度不同，在垂直光线的照射下，会清晰地显示出明暗不同的晶粒，很多情况下可以通过肉眼直接观察到晶粒的大小、形态和分布。但是,要定量测量很多金属的晶粒度（晶粒度指多晶体中的晶粒大小，一般晶粒度越小，机械性能越好），仅仅观察宏观组织是不够的，一般需要将样品研磨到2000目砂纸的程度，并经过抛光、腐蚀工序，才能在显微镜下拍到晶界完整清晰的晶粒照片，从而使用截线法等手段统计晶粒度。

铝是工业上最广泛使用的材料之一，在国防、汽车工业、船舶工业、航空航天工业和日常生活中都起着重要作用，尤其是作为电力工业中重要的输电材料，发挥着巨大的作用。由于纯铝很软（如工业纯铝的布氏硬度仅为24-32HB），在制备金相样品时，较易研磨，但在普通机械抛光手段下，表面极易划伤，很难抛光到理想的程度，而这种表面不光亮的样品在腐蚀后，会造成微观组织的晶界很难显示，甚至不能分辨晶界，给统计晶粒度带来很大的误差和困难。为了解决这个问题，本发明不同于一般仅采用机械抛光的方式，在使用机械抛光将纯铝抛光至表面划痕不明显的程度后，又使用振动抛光，将纯铝表面抛光至镜面般光滑亮洁、肉眼看不到划痕的程度。之后再使用阳极覆膜的技术，从而获得纯铝清晰鲜艳的彩色金相组织——与传统的黑白金相组织相比，彩色金相具有辨识力更高、更加美观等优点，从而可以观察到清楚完整的晶界和每个晶粒的具体形态，给统计晶粒度带来很大的方便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种显示纯铝彩色金相组织的方法, 且具有操作简便、劳动强度低、着色效果好等优点。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种显示纯铝彩色金相组织的方法，其特征在于具体步骤如下：

a粗磨：依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂纸对样品进行打磨，每一道工序中，将样品表面磨到划痕只朝一个方向且均匀分布的程度，并用清水冲洗干净，将样品转九十度，再进入下一道打磨工序。

b.机械抛光：在机械抛光机上，将样品按在蘸有1μm金刚石抛光膏的绒布上抛光，抛至样品表面光滑洁净且没有较大划痕。

c.振动抛光：将机械抛光后的样品放在振动抛光机上，进行150—240分钟的振动抛光，使样品表面如镜面一般光洁，肉眼看不到一丝划痕。

d.阳极覆膜：将样品在电解抛光机上进行覆膜处理，阳极覆膜溶液由质量浓度为40%以上的硼氟酸和蒸馏水配制成体积比为1.6%-2.0%的溶液；阳极覆膜溶液配制过程为：先将16-20ml的硼氟酸倒入烧杯中，再倒入蒸馏水稀释至1000ml，并用玻璃棒搅拌5min，使溶液混合均匀；阳极覆膜的电流密度为0.3-0.5A/cm²，阳极覆膜的时间为60-80s，阳极覆膜完成后酒精冲洗样品，并用冷风吹干，使用偏光显微镜即可观察到清晰的纯铝彩色金相组织。

上述样品的打磨最好使用预磨机或直接手磨。

上述水砂纸最好为碳化硅或氧化铝材质。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

1.      操作简便，阳极覆膜溶液成分易于获得，配制简便。

2.      无需加热，常温下即可进行。

3.      耗时少，重现性佳，着色效果好，劳动强度低。

4.      能将纯铝的彩色金相组织清晰显现出来，偏光显微镜观察下晶粒的大小、形态和分布清楚可辨，非常有利于晶粒度的统计。

附图说明

图1是工业纯铝经实施例中的步骤后偏光拍摄得到的彩色金相组织。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

对工业纯铝（纯度为99.7%）样品进行打磨处理。所述打磨处理具体包括：以水作为润湿剂将样品润湿，然后进行打磨。依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂纸打磨需要观察的表面，每次打磨的时间一般可以为1-5分钟，这样可以得到大致平整且没有过大划痕的磨面。在打磨时，水砂纸安放在预磨机上，由其带动旋转，预磨机的转速可以为200-500r/min，预磨机上方不断有水流下以起到润湿和冷却砂纸的作用，使待观察的表面朝向砂纸，并保持表面和砂纸均匀接触，按住样品在砂纸上磨。每次更换砂纸后将所述样品旋转九十度，直到将上一道工序的划痕完全磨掉，使新的划痕方向一致、大小均匀，每次换砂纸前需用水将样品和新的砂纸清洗干净，以除去砂粒。打磨后用清水将样品表面清洗干净，并喷上酒精吹干。

在磨抛机上装入黑色抛光绒布，并涂上1μm的金刚石抛光膏，开动磨抛机，转速可以为100-700r/min，上方不断有水流下，起到润湿和冷却砂纸的作用，将磨好的样品轻轻放在绒布上并与抛光膏接触，抛光膏和样品的摩擦使样品表面越来越平整光滑，约15min后，取出样品并用酒精洗净吹干后，肉眼观察可知其表面已被抛光到较为光亮、划痕较小且较少的程度；之后将样品放入振动抛光机中，加上抛光膏，开动三个小时后取出样品并清洗干净，样品表面已如镜面一般光滑亮洁。

然后将样品放入电解抛光机中进行覆膜处理，阳极覆膜溶液由硼氟酸和蒸馏水配制，其中硼氟酸质量浓度为40%以上，所占体积比为2.0%（阳极覆膜溶液配制过程为：先将20ml的硼氟酸倒入烧杯中，再倒入蒸馏水稀释至1000ml，并用玻璃棒搅拌5min，使溶液混合均匀；阳极覆膜的电流密度为0.5A/cm²，阳极覆膜的时间为80s，阳极覆膜完成后酒精冲洗样品，并用冷风吹干，使用带有偏光显微镜即可观察到清楚的工业纯铝彩色金相组织，如图1所示。 

Claims (3)

1.一种显示纯铝彩色金相组织的方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

a.       粗磨：依次使用80目、240目、400目、800目、1000目、1500目和2000目的水砂纸对样品进行打磨，每一道工序中，将样品表面磨到划痕只朝一个方向且均匀分布的程度，并用清水冲洗干净，将样品转90°，再进入下一道打磨工序；

b.      机械抛光：在机械抛光机上，将样品按在蘸有1μm金刚石抛光膏的绒布上抛光，抛至样品表面光滑洁净且没有较大划痕；

c.       振动抛光：将机械抛光后的样品放在振动抛光机上，进行150-240min的振动抛光；

d.      阳极覆膜：将样品在电解抛光机上进行覆膜处理，阳极覆膜溶液由质量浓度为40%以上的硼氟酸和蒸馏水配制成体积比为1.6%-2.0%的溶液；阳极覆膜溶液配制过程为：先将16-20ml的硼氟酸倒入烧杯中，再倒入蒸馏水稀释至1000ml，并用玻璃棒搅拌5min，使溶液混合均匀；阳极覆膜的电流密度为0.3-0.5A/cm²，阳极覆膜的时间为60-80s，阳极覆膜完成后酒精冲洗样品，并用冷风吹干，使用偏光显微镜即可观察到清晰的纯铝彩色金相组织。

2.根据权利要求书1所述的一种显示纯铝彩色金相组织的方法，其特征在于所述样品的打磨使用预磨机或直接手磨。

3.根据权利要求书1所述的一种显示纯铝彩色金相组织的方法，其特征在于所述水砂纸为碳化硅或氧化铝材质。