CN113005457B - 一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂、腐蚀方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂、腐蚀方法及应用，属于金属材料金相检验技术领域，所述的腐蚀剂配方为100ml水+3~5ml过氧化氢+0.5g~1g氢氧化钠，所述的腐蚀剂配制为称量水至塑料容器中，在水中倒入过氧化氢，再倒入氢氧化钠，搅拌均匀后待用，所述的使用方法为40℃浸蚀8分钟~12分钟后擦拭掉表面腐蚀产物即可。本发明所述腐蚀方法易操作、成功率极高且效果颇佳，能够清晰完整地显示剪切带，满足剪切带检测的目的。

Description

一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂、腐蚀方法及应用

技术领域

本发明属于金属材料金相检验技术领域，具体地，涉及一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂、腐蚀方法及应用。

背景技术

铝合金材料内部存在组织不均匀性和晶粒位向的不同，也就是材料内部存在不均一性，这就导致材料变形时会发生不均匀性。当材料受到应力较小时，首先在部分晶粒上发生晶内滑移，而后在位向基本相同的几个相邻晶粒内部形成滑移带。随着应力增加，变形不均匀程度也增加，造成很大的应力集中，为了协调晶粒间的变形不均匀性，原来几个晶粒尺度的滑移带迅速扩展至整个试样尺度，形成了剪切变形局部化并集中于狭长的带内，这就是剪切带。

铝合金在加工变形过程中容易形成剪切带。剪切带在试样长度方向贯穿试样尺度，在宽度和厚度方向具有一定尺寸，空间上类似于不同宽度和厚度的一条长带。在不同试样中，由于加工工艺的不同，剪切带的数量变化明显。剪切带的形成和发展已被认为是铝合金大变形时的一种普遍机制，剪切带对铝合金材料成型加工和应用很重要。但是铝合金中的剪切带采用一般的金相腐蚀方法难以显现。

查阅资料和专利，发现铝合金中常用的金相腐蚀剂有：氢氟酸+硝酸+盐酸的混合酸水溶液，硝酸水溶液，氢氟酸水溶液，硫酸水溶液，磷酸水溶液，80g/L~250g/L氢氧化钠水溶液，以及专利ZL 2018 1 1325953.X《一种加工态的变形铝合金晶界腐蚀剂及其制备方法与应用》中提供的100ml水+1g~1.5g氢氧化钠+2~3ml氨水试剂。这些金相腐蚀剂主要是用来腐蚀低倍组织、金相组织和晶粒度，都未涉及剪切带的腐蚀方法。

为了腐蚀并观察剪切带，目前只能选择阳极覆膜+光学显微镜的偏光观察方式。阳极覆膜是一种电解腐蚀方法，它在铝合金表面附着一层不同厚度的各向异性薄膜，在偏光下观察，不但能观察到晶粒，而且也能观察到剪切带。但该方法操作上稍繁复，电解腐蚀时对技巧的要求也较高，有时甚至多次试验而未果。因此，急需找到一种能够直接采用化学腐蚀的方法就将剪切带腐蚀出来的好方法来减轻工作量，同时也降低对工作技巧的要求，提高成功率。

发明内容

为了解决铝合金中剪切带的腐蚀问题，本发明的目的一在于提供一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂，目的二在于提供利用所述腐蚀剂进行铝合金剪切带的金相腐蚀方法，目的三在于提供所述腐蚀剂或腐蚀方法在铝合金材料加工成型方面的应用。所述腐蚀方法易操作、成功率极高且效果颇佳，能够清晰完整地显示剪切带，满足剪切带检测的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂，所述腐蚀剂的配制如下：向每100mL水中加入3-5mL过氧化氢和0.5-1.0g氢氧化钠后搅拌均匀制得。

一种铝合金剪切带的金相腐蚀方法，将试样置于所述腐蚀剂中，于40-45℃下浸蚀8-12min后取出，冲洗或擦拭试样即可。

本发明还请求保护所述腐蚀剂或腐蚀方法在铝合金材料加工成型方面的应用。

有益效果：

采用本发明所述的腐蚀方法，能够将铝合金的剪切带清晰完整地显示，其优越性主要有以下几点：

1.剪切带显示效果好。

2.试剂普通，配置方便。

3.成功率极高。

附图说明

图1是氢氟酸（2ml）+硝酸（5ml）+盐酸（3ml）+水（190ml）腐蚀5083铝合金的金相组织照片（200×）；

图2是氢氟酸（2ml）+硝酸（5ml）+盐酸（3ml）+水（190ml）腐蚀5083铝合金的金相组织照片（500×）；

图3是100ml水+1g氢氧化钠+2ml氨水腐蚀5083铝合金晶界的照片（100×）；

图4是阳极覆膜+偏光观察得到的剪切带形貌的照片（100×）；

图5是100ml水+3ml过氧化氢+0.5g氢氧化钠在45℃腐蚀5083铝合金剪切带的照片（100×）；

图6是100ml水+5ml过氧化氢+1g氢氧化钠在40℃腐蚀5083铝合金剪切带的照片（100×）。

具体实施方式

一种铝合金剪切带的金相腐蚀方法，包括腐蚀剂配方、腐蚀剂配制和使用方法。所述的腐蚀剂配方为100ml水+3~5ml过氧化氢+0.5g~1g氢氧化钠，所述的腐蚀剂配制为称量水至塑料容器中，在水中倒入过氧化氢，再倒入氢氧化钠，搅拌均匀后待用，所述的使用方法为40℃浸蚀8分钟~12分钟后擦拭掉表面腐蚀产物即可。

采用氢氟酸（2ml）+硝酸（5ml）+盐酸（3ml）+水（190ml）的混合酸水溶液腐蚀加工态5083铝合金，腐蚀后的微观特征见图1和图2，这是正常腐蚀状态下的金相组织，各种析出相清晰可辨，金相组织正常，但剪切带不显示。其它酸类的腐蚀剂腐蚀后的效果与此相同。

采用100ml水+1g~1.5g氢氧化钠+2~3ml氨水试剂腐蚀加工态5083铝合金，腐蚀后的微观特征见图3，晶界清晰显示，但是无法观察到剪切带。

采用阳极覆膜+偏光的方式观察加工态5083铝合金晶粒度，形貌见图4，晶粒因为明暗不同而显示，同时在晶粒内部观察到长条状的剪切带（见图中箭头所示），可见剪切带在长度方向上贯穿试样尺度。

采用本发明的腐蚀方法，腐蚀后的微观特征见图5和图6，各种析出相被过腐蚀而呈现黑色，剪切带形貌清晰可见，见图中箭头所示。

在铝合金中，最易腐蚀的是各种相的界面，所以铝合金的金相组织比较容易显示。其次是铝合金中原子能量更高的晶界，比如采用100ml水+1g~1.5g氢氧化钠+2~3ml氨水可以显示晶界。最难腐蚀的是因为加工变形而形成的剪切带，一个晶粒内部能够出现多条剪切带，剪切带也能够穿越晶界发展。100ml水中加入3~5ml过氧化氢和0.5g~1g氢氧化钠，过氧化氢是强氧化剂，氢氧化钠是强碱，在40~45℃下两者混合后的低浓度水溶液对剪切带非常敏感，能够择优腐蚀剪切带。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

5083铝合金金相试样经过粗磨、细磨、抛光、清洗、干燥，得到光亮无划痕的抛光表面。

实施例一：

1）配置腐蚀剂，量取100ml水倒入塑料容器中，再量取3ml过氧化氢加入其中，称取0.5g氢氧化钠倒入该溶液中，搅拌均匀后放置于45℃的水浴炉中。

2）将抛光好的试样放置于上述腐蚀剂中，采用浸蚀的方法，试样抛光面朝上或向侧面均可，浸蚀12分钟后取出。

3）用流水冲洗试样，用无水乙醇冲洗试样，用电吹风吹干后观察。

4）在光学金相显微镜下观察剪切带特征，可见剪切带清晰完整，剪切带腐蚀效果极佳。

实施例二：

1）配置腐蚀剂，量取100ml水倒入塑料容器中，再量取5ml过氧化氢加入其中，称取1g氢氧化钠倒入该溶液中，搅拌均匀后放置于40℃的水浴炉中。

2）将抛光好的试样放置于上述腐蚀剂中，采用浸蚀的方法，试样抛光面朝上或向侧面均可，浸蚀8分钟后取出。

3）用流水冲洗试样，用无水乙醇冲洗试样，用电吹风吹干后观察。

4）在光学金相显微镜下观察剪切带特征，可见剪切带清晰完整，剪切带腐蚀效果极佳。

需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种铝合金剪切带的金相腐蚀剂在铝合金材料加工成型方面的应用，其特征在于：所述腐蚀剂的配制如下：向每100mL水中加入3-5mL过氧化氢和0.5-1.0g氢氧化钠后搅拌均匀制得；铝合金剪切带的金相腐蚀方法为将试样置于所述的腐蚀剂中，于40-45℃下浸蚀8-12min后取出，冲洗或擦拭试样即可。

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