CN104634640A - 一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于连铸金相分析技术领域，具体涉及一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂及其制备和使用方法。本发明的枝晶腐蚀试剂由6~18克氯化亚锡、50~70克氯化铁、50~100毫升盐酸、15~30毫升烷基苯磺酸钠、10~60毫升无水乙醇和40~300毫升蒸馏水组成，使用时，将枝晶腐蚀试剂直接浇在试样检验面上进行浇蚀腐蚀，待15~30秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗被检验面，然后用吹风机吹干；用体视光学显微镜观察样品的检验面枝晶组织及凝固组织缺陷。本发明检验步骤简单方便，枝晶腐蚀的检测结果清晰准确。

Description

一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于连铸金相分析技术领域，具体涉及一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂及其制备和使用方法。

背景技术

枝晶腐蚀低倍检验方法是随着连铸技术的发展而日益完善的连铸坯低倍检验方法。与传统的硫印和热酸蚀等低倍检验方法相比，它不仅可以准确地显示连铸坯的内部缺陷，而且还能清晰地显示连铸坯的凝固组织。通过观察连铸坯的凝固枝晶组织，可以计算等轴晶率，测量柱状晶偏斜角度及树枝晶二次枝晶臂间距等数据，进而推测其凝固条件，这就为进一步分析连铸坯缺陷与凝固组织之间的相关信息、探求改善连铸坯质量的途径和措施而创造了有利条件。该方法还具有操作简单，枝晶形貌显示速度快，检验结果准确清晰等特点。

镍基耐腐蚀合金因其优异的抗腐蚀性能和卓越的机械性能而广泛地应用于石油和天然气等强腐蚀服役环境。然而镍基耐腐蚀合金传统的模铸和电渣重熔等生产工艺存在能耗高、成材率低等缺点，极大限制了生产效率和产品产量而无法满足当前的市场需求。目前只有日本已经实现了Incoloy800和Incoloy825等镍基耐腐蚀合金的连铸工业化生产，在其成材率提高的同时工业成本也显著降低，在国际的竞争市场中处于领先地位。由于国外的相关技术的封锁和保护，具体的镍基耐腐蚀合金连铸工艺处于保密状态，而近几年我国的研究机构和钢铁企业也开始自行研发镍基耐腐蚀合金连铸制造方法，专利公开号为CN102899582A的中国专利，在这方面取得了突破性的进展。但是由于该技术还不成熟还有很多实际生产上的问题有待解决。其中一点就是由于镍基耐腐蚀合金属于特种合金而有别于其他合金钢的组织，在实际生产中的连铸坯缺少相应的低倍组织和缺陷检测方法以及枝晶腐蚀试剂的制备技术。

在专利及文献的检索中，申请人发现公开号为CN102023112B的中国专利“一种显示超低碳钢凝固枝晶组织的腐蚀剂及制备方法”，其内容涉及显示超低碳钢的凝固枝晶组织的腐蚀剂。该方法虽然可以清晰地显示超低碳钢铸坯的枝晶组织，但是由于镍基耐腐蚀合金的镍和铬的含量很高，耐腐蚀能力很强，该试剂不能清晰地显示出镍基耐腐蚀合金凝固组织的枝晶形态。

在公开号CN102174699B的中国专利“连铸坯凝固组织和缺陷枝晶腐蚀低倍检验试剂及制备方法”中，其内容涉及显示了Q235钢和16Mn钢等常见钢种的铸坯凝固枝晶组织，并不适合镍基耐腐蚀合金这种特殊钢种。

经专利检索，在CN200610047773.0“一种显示硅钢凝固组织的腐蚀剂及其配制方法”中，其公开的枝晶腐蚀技术只适用于硅钢，也无法显示镍基耐腐蚀合金的凝固枝晶组织。目前，从专利文献的查询中，所涉及的枝晶腐蚀试剂多为适用于有色金属或者普通碳钢等常见钢种的凝固枝晶组织，未见适用于显示的镍基耐腐蚀合金连铸坯凝固组织的枝晶腐蚀技术的专利报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂及其制备和使用方法，目的是清晰地显示镍基耐腐蚀合金连铸坯凝固组织中枝晶形态和凝固缺陷。

本发明的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂，由氯化亚锡、氯化铁、盐酸、烷基苯磺酸钠、无水乙醇和蒸馏水组成，具体的成分比例为：

氯化亚锡                        SnCl₂·2H₂O           6~18克；

氯化铁                          FeCl₃·6H₂O           50~70克；

盐酸                            HCl                   50~100毫升；

无水乙醇                        C₂H₅OH                10~60毫升；

烷基苯磺酸钠                    R-C₆H₄-SO₃Na          15~30毫升；

蒸馏水                                                40~300毫升。

其中，所述的盐酸浓度的重量百分比36~38%。

本发明的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的制备方法，按照以下步骤进行：

先在容器中加入40~300毫升蒸馏水，然后再加入50~70克氯化铁、6~18克氯化亚锡和50~100毫升盐酸，搅拌均匀后待固体完全溶解后，再加入10~60毫升无水乙醇和15~30毫升烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后放入恒温水浴锅中，于50~70℃保温。

本发明的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的使用方法，按照以下步骤进行：

（1）将镍基耐腐蚀合金的连铸坯样品表面打磨、研磨并抛光，直到样品表面光滑并且无明显划痕为止，然后用酒精冲洗干净，用吹风机吹干；

（2）试样的待检验面朝上，将配制好的枝晶腐蚀试剂直接浇在检验面上进行浇蚀腐蚀，待15~30秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗被检验面，然后用吹风机吹干；

（3）用体视光学显微镜在15倍左右的放大倍率下观察样品的检验面枝晶组织及凝固组织缺陷。

    与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂中增加了氯化铁和盐酸的用量比例，这主要是因为本腐蚀剂是专门应用于腐蚀镍基耐腐蚀合金的凝固枝晶组织，而镍基耐腐蚀合金钢中镍和铬的含量很高，具有很强的耐腐蚀能力，同时钢中的碳、硫、磷的含量也非常低，因此，现有技术中的试剂的腐蚀能力不足以在枝晶间形成腐蚀微电池，以致腐蚀效果不明显。

其中，增加盐酸的用量，能够起到加剧枝晶间的腐蚀强度和腐蚀深度，让枝晶浮凸效果更加明显，在此基础上，增加氯化铁的用量，能够加快枝晶间的腐蚀进程，使参与反应的铁离子尽可能得到还原，同时在其它药剂的共同作用下，防止枝晶间形成沉淀膜，改善凝固组织的枝晶形态的显现效果。

本发明解决了其它枝晶腐蚀试剂无法清晰地显示镍基耐腐蚀合金连铸坯树枝晶凝固组织的问题，而且本发明检验步骤简单方便，枝晶腐蚀的检测结果清晰准确，通过清晰的枝晶形貌可以准确地计算树枝晶枝晶间间距等数据，进而推测连铸坯凝固条件，同时对其连铸坯内部缺陷具有等比例显示的特点，而且对环境也不产生污染。

附图说明

图1为实施例1的Incoloy800镍基耐腐蚀合金连铸坯的中心等轴晶的枝晶组织形貌图；

图2为实施例1的Incoloy800镍基耐腐蚀合金连铸坯的柱状晶的枝晶组织形貌图；

图3为实施例1的Incoloy800镍基耐腐蚀合金连铸坯的带有中间裂纹缺陷的枝晶组织形貌图；

其中：A代表中间裂纹；

图4为实施例2的Incoloy825镍基耐腐蚀合金铸坯的枝晶组织形貌图。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂，由氯化亚锡、氯化铁、盐酸、烷基苯磺酸钠、无水乙醇和蒸馏水组成，具体的成分比例为：

氯化亚锡                        SnCl₂·2H₂O          6克；

氯化铁                          FeCl₃·6H₂O          50克；

盐酸                            HCl                  50毫升；

无水乙醇                        C₂H₅OH              60毫升；

烷基苯磺酸钠                    R-C₆H₄-SO₃Na         20毫升；

蒸馏水                                               270毫升。

其中盐酸浓度的重量百分比36%。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的制备方法，按照以下步骤进行：

先在容器中加入270毫升蒸馏水，然后再加入50克氯化铁、6克氯化亚锡和50毫升盐酸，搅拌均匀后待固体完全溶解后，再加入60毫升无水乙醇和20毫升烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后放入恒温水浴锅中，于50℃保温。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的使用方法，按照以下步骤进行：

（1）本实施例分析的为Incoloy（因科洛尔）800镍基耐腐蚀合金钢连铸坯试样，其成分质量百分比为：C 0.08，Si 0.52，Mn 0.80，P 0.023，S 0.002，Cr 20.13，Ni 30.88，Ti 0.52，Al 0.28，Fe为余量；将经过砂轮打磨完的试样，依次在200#、400#、800#、1000#和2000#的水砂纸上研磨，然后用2.5μm的抛光膏抛光，直到样品表面光滑并且无明显划痕为止，然后用酒精冲洗干净，用吹风机吹干；

（2）试样检验面朝上，将配制好的枝晶腐蚀试剂直接浇在处理好的样品的检验面上进行浇蚀腐蚀，待15秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗检验面，然后用吹风机吹干；

（3）用体视光学显微镜在15倍左右的放大倍率下观察样品的枝晶组织及凝固组织缺陷，结果如图1、图2和图3所示，从图中能够清晰地观察到Incoloy800镍基耐腐蚀合金连铸坯的等轴晶枝晶组织、柱状晶枝晶组织以及中间裂纹等缺陷。

实施例2

本发明的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂，由氯化亚锡、氯化铁、盐酸、烷基苯磺酸钠、无水乙醇和蒸馏水组成，具体的成分比例为：

氯化亚锡                        SnCl₂·2H₂O          18克；

氯化铁                          FeCl₃·6H₂O          65克；

盐酸                            HCl                  80毫升；

无水乙醇                        C₂H₅OH              35毫升；

烷基苯磺酸钠                    R-C₆H₄-SO₃Na         15毫升；

蒸馏水                                               40毫升。

其中盐酸浓度的重量百分比38%。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的制备方法，按照以下步骤进行：

先在容器中加入40毫升蒸馏水，然后再加入65克氯化铁、18克氯化亚锡和80毫升盐酸，搅拌均匀后待固体完全溶解后，再加入35毫升无水乙醇和15毫升烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后放入恒温水浴锅中，于70℃保温。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的使用方法，按照以下步骤进行：

（1）本实施例分析的为Incoloy825镍基耐腐蚀合金钢铸坯试样，其成分质量百分比为：C 0.024，Si 0.358，Mn 0.566，P 0.021，S 0.002，Cr 22.50，Ni 38.51，Ti 0.709，Al 0.13，Mo 3.28，Cu 2.36，Fe为余量；

将镍基耐腐蚀合金的连铸坯样品经过砂轮打磨完的试样，依次在200#、400#、800#、1000#和2000#的水砂纸上研磨，然后用2.5μm的抛光膏抛光，直到样品表面光滑并且无明显划痕为止，然后用酒精冲洗干净，用吹风机吹干；

（2）试样检验面朝上，将配制好的枝晶腐蚀试剂直接浇在处理好的样品表面进行浇蚀腐蚀，待25秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗检验面，然后用吹风机吹干；

（3）用体视光学显微镜在15倍左右的放大倍率下观察样品的枝晶组织及凝固组织缺陷，结果如图4所示，从图中能够清晰地观察到Incoloy825镍基耐腐蚀合金连铸坯的晶枝晶组织。

实施例3

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂，由氯化亚锡、氯化铁、盐酸、烷基苯磺酸钠、无水乙醇和蒸馏水组成，具体的成分比例为：

氯化亚锡                        SnCl₂·2H₂O          12克；

氯化铁                          FeCl₃·6H₂O          70克；

盐酸                            HCl                  100毫升；

无水乙醇                        C₂H₅OH              10毫升；

烷基苯磺酸钠                    R-C₆H₄-SO₃Na         30毫升；

蒸馏水                                               300毫升。

其中盐酸浓度的重量百分比37%。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的制备方法，按照以下步骤进行：

先在容器中加入300毫升蒸馏水，然后再加入70克氯化铁、12克氯化亚锡和100毫升盐酸，搅拌均匀后待固体完全溶解后，再加入10毫升无水乙醇和30毫升烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后放入恒温水浴锅中，于60℃保温。

本实施例的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的使用方法，按照以下步骤进行：

（1）本实施例分析的为Incoloy825镍基耐腐蚀合金钢铸坯试样，其成分质量百分比为：C 0.024，Si 0.358，Mn 0.566，P 0.021，S 0.002，Cr 22.50，Ni 38.51，Ti 0.709，Al 0.13，Mo 3.28，Cu 2.36，Fe为余量；

将镍基耐腐蚀合金的连铸坯样品经过砂轮打磨完的试样，依次在200#、400#、800#、1000#和2000#的水砂纸上研磨，然后用2.5μm的抛光膏抛光，直到样品表面光滑并且无明显划痕为止，然后用酒精冲洗干净，用吹风机吹干；

（2）试样检验面朝上，将配制好的枝晶腐蚀试剂直接浇在处理好的样品表面进行浇蚀腐蚀，待30秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗检验面，然后用吹风机吹干；

（3）用体视光学显微镜在15倍左右的放大倍率下观察样品的枝晶组织及凝固组织缺陷，中能够清晰地观察到Incoloy825镍基耐腐蚀合金连铸坯的晶枝晶组织。

Claims (3)

1.一种镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂，其特征在于由氯化亚锡、氯化铁、盐酸、烷基苯磺酸钠、无水乙醇和蒸馏水组成，具体的成分比例为：

氯化亚锡              6~18克；

氯化铁                50~70克；

盐酸                  50~100毫升；

无水乙醇              10~60毫升；

烷基苯磺酸钠          15~30毫升；

蒸馏水                40~300毫升。

2.一种权利要求1所述的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

先在容器中加入40~300毫升蒸馏水，然后再加入50~70克氯化铁、6~18克氯化亚锡和50~100毫升盐酸，搅拌均匀后待固体完全溶解后，再加入10~60毫升无水乙醇和15~30毫升烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后放入恒温水浴锅中，于50~70℃保温。

3.一种权利要求1所述的镍基耐腐蚀合金的枝晶腐蚀试剂的使用方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）将镍基耐腐蚀合金的连铸坯样品表面打磨、研磨并抛光，直到样品表面光滑并且无明显划痕为止，然后用酒精冲洗干净，用吹风机吹干；

（2）试样的待检验面朝上，将配制好的枝晶腐蚀试剂直接浇在检验面上进行浇蚀腐蚀，待15~30秒后，观察到检验面出现清晰的枝晶组织时，立即用水冲去腐蚀液再用酒精冲洗被检验面，然后用吹风机吹干；

（3）用体视光学显微镜在15倍左右的放大倍率下观察样品的检验面枝晶组织及凝固组织缺陷。