CN107740102A - 一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法 - Google Patents

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隋忠学
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Abstract

本发明涉及一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，首先从断裂的输变电设备铜导线上取样，对试样进行打磨，然后抛光至肉眼看不到划痕后，将抛光面向上，浸入腐蚀剂中进行腐蚀，得到腐蚀后的试样然后取出，放入补充液中继续腐蚀，取出后进行清洗、干燥，即可。本发明采用的腐蚀剂和补充液配方简单，易于配制，成本低，其对铜导线具有良好的腐蚀效果，本发明方法能够降低划痕等对腐蚀后组织的影响，使铜导线的金相组织的晶界显示效果好，有助于实现对铜导线金相组织的快速、准确检测。

Description

一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法
技术领域
本发明涉及一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
铜导线广泛应用于输变电设备中，导线断裂是输变电设备运行时的常见故障之一，铜导线往往是在承受较大的电动力和电流，在高温下发生断裂，从而影响输变电设备的正常运行。为查明输变电设备铜导线的断裂原因，对铜导线的金相组织观察显得尤为重要。而在金相分析方法中，一种好的金相腐蚀剂有事半功倍的效果。
化学腐蚀和组织显示原理：一种金属插入溶液中发生溶解，则部分金属离子进入溶液中，金属失去离子带负电荷，溶液得到金属离子带正电荷。由于正、负电荷相吸，所以溶液中大部分带电离子聚在金属表面，阻止金属的进一步溶解。在金相试样上，不同组织处的电极、电位都不相同，在侵蚀过程中，金属磨面和溶液界面就形成了很多微小的原电池。电极电位较负的晶界和合金相就成为阳极，不断以离子状态溶入溶液。而电位较正的金属基体则为阴极，接受阳极来的电子与介质中的则放出氢气。因此，金属在溶液中某些部分被溶出，呈凹陷状，可见金相试样的腐蚀实际上是一种电化学溶解过程。由于晶界等地方要优先腐蚀溶解，形成沟槽。在显微镜下，因反射关在晶界沟槽处的漫反射而呈黑色线条，将多面体晶粒勾划出来。继续腐蚀，晶内也开始溶解，而且溶解大多数是沿着原子密排面进行，但磨面上各晶粒的位向是不同的，因此各个晶粒腐蚀平面和原来倾斜角度不同，在垂直光线照射下将显示明暗不一的晶粒。
化学腐蚀剂一般根据所需要显示组织的特性来选择，常用的金相腐蚀剂包括以下四类：
a.各种有机酸和无机酸。例如腐蚀钢铁用的硝酸，腐蚀钛合金用的氢氟酸等。
b.各种碱。例如腐蚀铝合金用的氢氧化钠。
c.各种盐酸。例如铜盐、镁盐、铁盐及锰盐等。
d.溶剂。这是附加在化学腐蚀剂内起稀释作用的必要成分。例如酒精构成硝酸酒精溶液；水构成氢氧化钠水溶液等。
常规的铜导线金相组织腐蚀剂有：三氯化铁-盐酸-水溶液、三氯化铁-盐酸-酒精溶液或者氢氧化铵-双氧水溶液、饱和氢氧化铵-氯化铜溶液等。由于铜导线本身的质地比较软，在研磨的时候容易出现划痕，利用上述方法进行腐蚀的时候，对过热组织显示不太明显，同时对划痕敏感，晶界模糊，影响组织的观察。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，该方法能够降低划痕等对腐蚀后组织的影响，晶界清晰，能够实现对铜导线金相组织的快速、准确检测。
技术方案
一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，包括如下步骤：
(1)从输变电设备铜导线的断裂点开始沿铜导线长度方向取10mm长的试样，对试样截面进行打磨，然后对试样抛光至肉眼看不到划痕后，将抛光面向上，浸入腐蚀剂中进行腐蚀，得到腐蚀后的试样；
(2)将腐蚀后的试样取出，放入补充液中继续腐蚀，然后取出，清洗后进行干燥，即可。
步骤(1)中，所述腐蚀剂为正磷酸、冰醋酸和浓硝酸形成的混合液。
步骤(2)中，所述补充液为三氯化铁在浓盐酸、乙醇和水组成的混合溶剂中形成的溶液。
进一步，步骤(1)中，所述腐蚀剂是体积比为25:14：11的正磷酸、冰醋酸和浓硝酸形成的混合液。
进一步，步骤(1)中，所述腐蚀时间为4-10s。
进一步，步骤(1)中，所述打磨包括预磨和精磨，预磨用的是粒度为320的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，时长10分钟；精磨用的是粒度为800的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，时长10分钟。
进一步，步骤(1)中，所述抛光用的是W2.5研磨膏和抛光机。
进一步，步骤(2)中，所述补充液为三氯化铁在体积比为1:5:1的浓盐酸、乙醇和水组成的混合溶剂中形成的溶液，三氯化铁的浓度为0.05-0.08g/ml。
进一步，步骤(2)中，试样在补充液中的腐蚀时间为3-7s。
进一步，步骤(2)中，清洗采用的是乙醇作为清洗液。
有益效果：本发明采用的腐蚀剂和补充液配方简单，易于配制，成本低，其对铜导线具有良好的腐蚀效果，本发明方法能够降低划痕等对腐蚀后组织的影响，使铜导线的金相组织的晶界显示效果好，有助于实现对铜导线金相组织的快速、准确检测。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，包括如下步骤：
(1)采用硬质SiC切割轮从输变电设备铜导线的断裂点开始沿铜导线长度方向取10mm长的试样，对试样进行打磨(包括预磨和精磨，预磨用的是粒度为320的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，，时长10分钟；精磨用的是粒度为800的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，，时长10分钟)，然后用W2.5研磨膏和抛光机对试样抛光至肉眼看不到划痕后，将抛光面向上，浸入腐蚀剂中腐蚀6s，得到腐蚀后的试样；所述腐蚀剂由50ml正磷酸、28ml冰醋酸和22ml浓硝酸混合而成。
(2)将腐蚀后的试样取出，放入补充液(补充液为8g三氯化铁在10ml浓盐酸、50ml乙醇和50ml水组成的混合溶剂中形成的溶液)中继续腐蚀4s，然后取出，用乙醇清洗后再进行干燥，即可。
经步骤(2)处理后的试样可直接用金相显微镜进行观察，经化学腐蚀后，晶界被显现出来，这样就能够分辨出各个晶粒，以此判断晶粒的大小、形状和取向等。

Claims (8)

1.一种输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)从输变电设备铜导线的断裂点开始沿铜导线长度方向取10mm长的试样，对试样进行打磨，然后抛光至肉眼看不到划痕后，将抛光面向上，浸入腐蚀剂中进行腐蚀，得到腐蚀后的试样；
(2)将腐蚀后的试样取出，放入补充液中继续腐蚀，然后取出，清洗后进行干燥，即可；
步骤(1)中，所述腐蚀剂为正磷酸、冰醋酸和浓硝酸形成的混合液；
步骤(2)中，所述补充液为三氯化铁在浓盐酸、乙醇和水组成的混合溶剂中形成的溶液。
2.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(1)中，所述腐蚀剂是体积比为25:14：11的正磷酸、冰醋酸和浓硝酸形成的混合液。
3.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(1)中，所述腐蚀时间为4-10s。
4.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(1)中，所述打磨包括预磨和精磨，预磨用的是粒度为320的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，时长10分钟；精磨用的是粒度为800的SiC砂纸，润滑剂为水，转速为300转/分钟，施加外力150N，时长10分钟。
5.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(1)中，所述抛光用的是W2.5研磨膏和抛光机。
6.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(2)中，所述补充液为三氯化铁在体积比为1:5:1的浓盐酸、乙醇和水组成的混合溶剂中形成的溶液，三氯化铁的浓度为0.05-0.08g/ml。
7.如权利要求1所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(2)中，试样在补充液中的腐蚀时间为3-7s。
8.如权利要求1至7任一项所述的输变电设备铜导线的金相腐蚀方法，其特征在于，步骤(2)中，清洗采用的是乙醇作为清洗液。
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