CN108166049B - 一种用于高熵合金的电解液及电解浸蚀处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：硝酸2％～15％，盐酸2％～20％，草酸2％～20％，乙醇1％～10％，十二烷基硫酸钠0.1％～1％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.1％～1％，丙烯基硫脲0.1％～1％，余量为蒸馏水。将所述电解液用于高熵合金的电解浸蚀处理方法，包括以下步骤：(1)将高熵合金进行磨光和/或抛光处理；(2)将所述电解液倒入电解槽中，将步骤(1)处理后的高熵合金放入所述电解液中，设置阳极和阴极，用直流电电解浸蚀；(3)将步骤(2)处理后的高熵合金进行清洗，风干即可。可以清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷。

Description

一种用于高熵合金的电解液及电解浸蚀处理方法
技术领域
本发明属于电解技术领域，涉及用于高熵合金的电解液，具体涉及一种用于高熵合金的电解液及电解浸蚀处理方法。
背景技术
传统的合金都是基于一种或者两种金属为主体，通过添加其它合金元素来获得所需要的性能。即使是大尺寸非晶材料，其设计理念也是以多种元素构成基体再添加其它合金元素。高熵合金是一种新型的合金设计理念，打破了传统的合金设计理念。
高熵合金是无单一主元素的合金，由5至10种合金元素组成，每种元素的含量摩尔百分比在5％至35％之间。它是传统合金以外的新合金领域，在合金设计上有更大的自由度，由于多主元素的高熵效应，其相的种类反而趋向简单的固溶体，而很少形成金属间化合物；高熵合金具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性、高热阻、高电阻等，从而成为在材料科学和凝聚态物理领域中继大块非晶之后一个新的研究热点。目前，高熵合金的研究多是集中在铸态下的性能测试，铸态下的产品有着天然的性能缺陷(如由于热胀冷缩造成的空洞、疏松等)，未来几十年内，最有发展潜力的三大研究热点是大块非晶、复合材料和高熵合金。
含Cr或Al的高熵合金耐盐酸、硫酸和硝酸的腐蚀，具有高达1100℃的优异抗氧化性能。五元和六元高熵合金体积电阻率在105×10-8至175×10-8Ω·m之间。
高熵合金在性能上，也是非常独特的。元素间不同的尺寸和结合力，导致了合金具有晶格畸变和缓慢扩散效应，保证了合金强硬；凝固过程中保留的大量缺陷和能量，使得铸态的合金即保留了很大的残余能量，有利于孪晶等的发生，变现出一系列优异的和特殊的力学行为；多种主元素，保证了合金的钝化层复杂，耐腐蚀性能优越。
高熵合金具有极好的耐蚀性，目前一般只能使用王水进行腐蚀处理，不仅非常的不环保，并且可控性差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于高熵合金的电解液及电解浸蚀处理方法。
本发明采用以下技术方案：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
按总量百分之百计，余量为蒸馏水。
一种用于高熵合金的电解液的制备方法，包括以下步骤：按照配比称取各原料，硝酸2％～15％，盐酸2％～20％，草酸2％～20％，乙醇1％～10％，十二烷基硫酸钠0.1％～1％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.1％～1％，丙烯基硫脲0.1％～1％，余量为蒸馏水，混合均匀配制成电解液。
一种用于高熵合金的电解液的电解浸蚀处理方法，包括以下步骤：
(1)将高熵合金进行磨光和/或抛光处理；
(2)将所述电解液倒入电解槽中，将步骤(1)处理后的高熵合金放入所述电解液中，设置阳极和阴极，用直流电电解浸蚀；
(3)将步骤(2)处理后的高熵合金进行清洗，风干即可。
进一步地，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的阳极电流密度为1～20A/dm2。
进一步地，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的电解温度为0℃～40℃。
进一步地，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的电解时间为10秒～30分钟。
进一步地，步骤(2)中将高熵合金作为阳极。
进一步地，步骤(2)中将碳棒作为阴极。
进一步地，步骤(3)中所述清洗是在蒸馏水中进行超声波清洗15秒～60秒，随后用乙醇清洗。
本发明通过电解方法，使腐蚀液的浓度大大下降，显著提高了环保性和可控性。
进一步地，所述高熵合金的组成元素包括Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti、Nb、Mn、V、Zr、Ta中的至少5种。
进一步优选地，所述高熵合金的组成元素包括Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti、Nb、Mn、V、Zr、Ta中的5种到10种。
进一步优选地，所述高熵合金的组成元素包括Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti、Nb、Ta中的5种到10种。
进一步优选地，所述高熵合金的组成元素包括Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti、Nb、Mn、V、Zr、Ta中的6种到9种。
进一步优选地，所述高熵合金的组成元素由Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti组成。
进一步优选地，所述高熵合金的化学式可以是例如AlCoCrCu0.5FeMoNiTi，Al2CoCrCu0.5FeMoNiTi，Al3CoCrCu0.5FeMoNi3Ti3，(AlTi)2CoCrCu1/2FeMoNi。
本发明的有益效果：
(1)高熵合金具有极好的耐蚀性，目前一般只能使用王水进行腐蚀处理，不仅非常的不环保，并且可控性差，本发明通过电解方法，使腐蚀液的浓度大大下降，显著提高了环保性和可控性；
(2)本发明的电解浸蚀处理方法步骤简便，效率高；
(3)本发明的电解液和电解浸蚀处理方法可以清晰地观察到高熵合金电解腐蚀显示出的晶界和其它晶体缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例6腐蚀后的(AlTi)2CoCrCu1/2FeMoNi高熵合金的电子显微镜观察的图片，腐蚀均匀。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。
实施例1
(1)配制电解液和抛光高熵合金：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
称量硝酸50克、盐酸50克、草酸20克、乙醇50克、十二烷基硫酸钠2克、脂肪醇聚氧乙烯醚3克、丙烯基硫脲5克、蒸馏水820克，混合配制成电解液。
(2)把电解液倒入1升的电解槽中，以抛光好的AlCoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金作阳极，碳棒作阴极，在室温、10A/dm2电流密度条件下电解30秒。
(3)把步骤(2)电解后的高熵合金进行超声波清洗25秒，随后用乙醇清洗，最后用冷风吹干。
(4)测试效果：在50～800倍的显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。
实施例2
(1)配制电解液和抛光高熵合金：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
称量硝酸30克、盐酸50克、草酸10克、乙醇50克、十二烷基硫酸钠2克、脂肪醇聚氧乙烯醚3克、丙烯基硫脲5克、蒸馏水850克，混合配制成电解液。
(2)把电解液倒入1升的电解槽中，以抛光好的Al2CoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金作阳极，碳棒作阴极，在室温、10A/dm2电流密度条件下电解30秒。
(3)把步骤(2)电解后的高熵合金进行超声波清洗30秒，随后用乙醇清洗，最后用冷风吹干。
(4)测试效果：在50～800倍的显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。
实施例3
(1)配制电解液和抛光高熵合金：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
称量硝酸10克、盐酸80克、草酸20克、乙醇30克、十二烷基硫酸钠2克、脂肪醇聚氧乙烯醚3克、丙烯基硫脲5克、蒸馏水850克，混合配制成电解液。
(2)把电解液倒入1升的电解槽中，以抛光好的Al3CoCrCu0.5FeMoNi3Ti3高熵合金作阳极，碳棒作阴极，在室温、15A/dm2电流密度条件下电解5分钟。
(3)把步骤(2)电解后的高熵合金进行超声波清洗30秒，随后用乙醇清洗，最后用冷风吹干。
(4)测试效果：本实施例在肉眼下可观察到晶界等晶体缺陷被电解浸蚀后形成的凹条纹，在50～800倍的显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。
实施例4
(1)配制电解液和抛光高熵合金：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
称量硝酸20克、盐酸20克、草酸20克、乙醇10克、十二烷基硫酸钠1克、脂肪醇聚氧乙烯醚1克、丙烯基硫脲1克、蒸馏水927克，混合配制成电解液。
(2)把电解液倒入电解槽中，以抛光好的AlCoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金作阳极，碳棒作阴极，在0℃、1A/dm2电流密度条件下电解30分钟。
(3)把步骤(2)电解后的高熵合金进行超声波清洗15秒，随后用乙醇清洗，最后用冷风吹干。
(4)测试效果：在50～800倍的显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。
实施例5
(1)配制电解液和抛光高熵合金：
一种用于高熵合金的电解液，按重量百分比计，包括以下组分：
称量硝酸150克、盐酸200克、草酸200克、乙醇100克、十二烷基硫酸钠10克、脂肪醇聚氧乙烯醚10克、丙烯基硫脲10克、蒸馏水320克，混合配制成电解液。
(2)把电解液倒入电解槽中，以抛光好的Al2CoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金作阳极，碳棒作阴极，在40℃、20A/dm2电流密度条件下电解10秒。
(3)把步骤(2)电解后的高熵合金进行超声波清洗60秒，随后用乙醇清洗，最后用冷风吹干。
(4)测试效果：在50～800倍的显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。
实施例6
本实施例与实施例1的条件相同，除了高熵合金为(AlTi)2CoCrCu1/2FeMoNi以外，其余的条件都相同。
测试效果：在显微镜下，可清晰观察到经过本发明电解浸蚀处理后的高熵合金显示出的晶界和其它晶体缺陷，比用王水腐蚀后的晶界明显更清晰。图1为本实施例腐蚀后的(AlTi)2CoCrCu1/2FeMoNi高熵合金的电子显微镜观察的图片，腐蚀均匀。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于高熵合金的电解液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
所述高熵合金的组成元素由Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Ti组成。
2.根据权利要求1所述的用于高熵合金的电解液，其特征在于，所述高熵合金的化学式为AlCoCrCu0.5FeMoNiTi、Al2CoCrCu0.5FeMoNiTi、Al3CoCrCu0.5FeMoNi3Ti3、(AlTi)2CoCrCu0.5FeMoNi。
3.一种根据权利要求1-2中任一项所述的用于高熵合金的电解液的电解浸蚀处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高熵合金进行磨光和/或抛光处理；
(2)将所述电解液倒入电解槽中，将步骤(1)处理后的高熵合金放入所述电解液中，设置阳极和阴极，用直流电电解浸蚀；
(3)将步骤(2)处理后的高熵合金进行清洗，风干即可。
4.根据权利要求3所述的电解浸蚀处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的阳极电流密度为1～20A/dm2。
5.根据权利要求3所述的电解浸蚀处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的电解温度为0℃～40℃。
6.根据权利要求3所述的电解浸蚀处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述直流电电解浸蚀的电解时间为10秒～30分钟。
7.根据权利要求3所述的电解浸蚀处理方法，其特征在于，步骤(2)中将高熵合金作为阳极。
8.根据权利要求3所述的用于高熵合金的电解液，其特征在于，步骤(2)中将碳棒作为阴极。
9.根据权利要求3所述的电解浸蚀处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述清洗是在蒸馏水中进行超声波清洗15秒～60秒，随后用乙醇清洗。
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