发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提供一种铝合金晶粒度侵蚀剂及其应用,以解决现有技术中10%氢氧化钠水溶液等试剂试验效率低、侵蚀效果欠佳、适用范围较小、重复利用率低和试验成本较高的问题。
一方面,本发明提供一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括:混合酸、表面活性剂和稀释剂,其中,以容量计,所述混合酸和所述表面活性剂的组分比为1:1。
优选地或可选地,以容量计,所述混合酸和所述表面活性剂的组分比为1:1。
优选地或可选地,所述混合酸为氢氟酸和盐酸。
优选地或可选地,以容量计,所述氢氟酸和所述盐酸的组分比为1:1.6~1:2.4。
优选地或可选地,所述表面活性剂为磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠中任一种或组合。
优选地或可选地,所述稀释剂为水。
优选地或可选地,以容量计,所述混合酸和所述表面活性剂的组分总和与所述稀释剂的组分之比为27:100~27.5:100。
另一方面,一种铝合金晶粒度侵蚀剂在铝合金材料侵蚀方面的应用,其特征在于,采用如权利要求1~7中任一项所述的铝合金晶粒度侵蚀剂。
优选地或可选地,所述铝合金材料为ZL101铝硅合金、ZL104铝硅合金、2004铝铜合金、4032铝硅合金、6005A铝镁硅合金、6043铝镁硅合金、6201铝镁硅合金、7075铝镁锌铜合金和7A02铝镁锌铜合金中的一种。
本发明涉及一种铝合金晶粒度侵蚀剂及其应用,相较于现有技术,具有如下有益效果:
1、现有技术中,10%氢氧化钠水溶液侵蚀铝合金材料晶粒试验时间长,在浸蚀表面易形成和附着深黑色腐蚀产物,需要增加酸洗去除深色腐蚀产物步骤,试验效率较低;而本发明提供的侵蚀剂可以直接清晰完整地显示试样的大晶粒、小晶粒、大小混晶及变形晶粒的晶界,100倍和200倍下晶粒度清晰完整且容易进行晶粒度评级,试验时间短,无深色腐蚀产物形成,步骤简单直接,试验效果良好,试验效率较高。
2、现有技术中,10%氢氧化钠水溶液侵蚀后无法清晰完整显示2004铝铜合金、6005A铝镁硅合金、6043铝镁硅合金、6201铝镁硅合金、7075铝镁锌铜合金和7A02铝镁锌铜合金的晶粒;本发明提供的侵蚀剂可清晰完整显示ZL101铝硅合金、ZL104铝硅合金、2004铝铜合金、4032铝硅合金、6005A铝镁硅合金、6043铝镁硅合金、6201铝镁硅合金、7075铝镁锌铜合金和7A02铝镁锌铜合金的晶粒,相对于10%氢氧化钠水溶液适用范围更广。
3、现有技术中,采用10%氢氧化钠溶液腐蚀铝合金晶界试验过程中,伴随着稀释剂水的蒸发及与空气中二氧化碳的反应,10%氢氧化钠溶液的浓度及成分会发生明显变化,使其变质,不便储存,故为现配现用,不能重复利用,试验成本较高;本发明提供的侵蚀剂相对于10%氢氧化钠水溶液性质稳定,便于储存,可重复利用,试验成本较低。
4、现有技术中,针对纯铝、变形铝和铸铝材料往往要配制不同比例的氢氟酸、盐酸和硝酸中的两种或三种混合酸水溶液显示其晶界,通用性不强,且硝酸和铝合金反应,往往在试样表面会形成氧化铝保护膜,这会阻碍晶界的进一步显示,且深色的保护膜会干扰晶粒度的评定;本发明提供的侵蚀剂相对于氢氟酸、盐酸和硝酸混合酸水溶液,未选用硝酸,采用磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种或组合作为表面活性剂,活性剂中的磺酸基酸性基团可以溶解酸蚀过程中形成的氧化铝保护膜,其中的疏水基团又可以起到缓蚀作用,防止试样过腐蚀。
因此,本发明提供的侵蚀剂相对于10%氢氧化钠水溶液具有更高的试验效率、更广的使用范围和更低的试验成本,相对于氢氟酸、盐酸和硝酸混合酸水溶液适用范围更广、效果更好。
附图说明
图1示出了采用本发明实施例1方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图2示出了采用本发明实施例2方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图3示出了采用本发明实施例3方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图4示出了采用本发明实施例4方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图5示出了采用本发明实施例5方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图6示出了采用本发明实施例6方案侵蚀后得到的ZL101铝硅合金金相组织示意图;
图7示出了采用本发明实施例7方案侵蚀后得到的ZL104铝硅合金金相组织示意图;
图8示出了采用本发明实施例7方案侵蚀后得到的2004铝铜合金金相组织示意图;
图9示出了采用本发明实施例7方案侵蚀后得到的4032铝硅合金金相组织示意图;
图10示出了采用本发明实施例7方案侵蚀后得到的7075铝镁锌铜合金金相组织示意图;
图11示出了采用对比例1方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图12示出了采用对比例2方案侵蚀后得到的7075铝镁锌铜合金金相组织示意图;
图13示出了采用对比例3方案侵蚀后得到的ZL104铝硅合金金相组织示意图;
图14示出了采用对比例4方案侵蚀后得到的2004铝铜合金金相组织示意图;
图15示出了采用对比例5方案侵蚀后得到的4032铝硅合金金相组织示意图。
图16示出了采用对比例6方案侵蚀后得到的6201铝镁硅合金金相组织示意图;
图17示出了采用对比例7方案侵蚀后得到的ZL104铝硅合金金相组织示意图。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
下面结合实施例,对本发明作进一步说明,所述的实施例的示例旨在解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:1.6,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图1所示。由图1可知,本实施例的侵蚀效果良好,6201铝镁硅合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
实施例2:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:1.6,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.5:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图2所示。由图2可知,本实施例的侵蚀效果良好,6201铝镁硅合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
实施例3:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2.4,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图3所示。由图3可知,本实施例的侵蚀效果良好,6201铝镁硅合金的组织结构及晶界(白色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
实施例4:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2.4,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.5:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图4所示。由图4可知,本实施例的侵蚀效果良好,6201铝镁硅合金的组织结构及晶界(白色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
实施例5:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.3:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图5所示。由图5可知,本实施例的侵蚀效果良好,6201铝镁硅合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
实施例6:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2.3,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.1:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对ZL101铝硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图6所示。由图6可知,本实施例的侵蚀效果良好,ZL101铝硅合金的组织结构及晶界(深色线条)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。
实施例7:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2.2,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.2:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对ZL104铝硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图7所示。由图7可知,本实施例的侵蚀效果良好,ZL104铝硅合金的组织结构及晶界(深色线条)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。
实施例8:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:1.7,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.4:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对2004铝铜合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图8所示。由图8可知,本实施例的侵蚀效果良好,2004铝铜合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。
实施例9:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:2.1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对4032铝硅合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图9所示。由图9可知,本实施例的侵蚀效果良好,4032铝硅合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。
实施例10:
一种铝合金晶粒度侵蚀剂,包括混合酸、表面活性剂和稀释剂。其中,混合酸是氢氟酸和盐酸,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,稀释剂为水。以容量计,氢氟酸和盐酸的组分比为1:1.8,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分比为1:1,混合酸和十二烷基苯磺酸钠的组分总和与稀释剂的组分比为27.3:100。本实施例的铝合金晶粒度侵蚀剂通过将上述原料混合均匀获得。
采用本实施例的侵蚀剂对7075铝镁锌铜合金进行侵蚀,并用金相显微镜观察,得到的金相组织结果如图10所示。由图10可知,本实施例的侵蚀效果良好,7075铝镁锌铜合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒、混晶及变形晶粒区分明显。
对比例1:
采用氢氧化钠水溶液对6201铝镁硅合金进行侵蚀。其中,氢氧化钠水溶液采用体积分数分别为10%的氢氧化钠和90%的水混合均匀所获得。将经过本对比例10%的氢氧化钠水溶液侵蚀后的6201铝镁硅合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图11所示。由图11可知,6201铝镁硅合金晶粒之间的晶界未能清晰显示出来,无法区分大、小晶粒、混晶及变形晶粒,试样表面形成和附着深色腐蚀产物。
对比例2:
采用氢氧化钠水溶液对7075铝镁锌铜合金进行侵蚀。其中,氢氧化钠水溶液采用体积分数分别为10%的氢氧化钠和90%的水混合均匀所获得。将经过本对比例10%的氢氧化钠水溶液侵蚀后的7075铝镁锌铜合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图12所示。由图12可知,7075铝镁锌铜合金晶粒之间的晶界未能清晰显示出来,无法区分大、小晶粒、混晶及变形晶粒。
对比例3:
采用氢氧化钠水溶液对ZL104铝硅合金进行侵蚀。其中,氢氧化钠水溶液采用体积分数分别为10%的氢氧化钠和90%的水混合均匀所获得。将经过本对比例10%的氢氧化钠水溶液侵蚀后的ZL104铝硅合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图13所示。由图13可知,ZL104铝硅合金的组织结构及晶界(深色线条)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。分别对比图7与图13可知,本对比例对ZL104铝硅合金的侵蚀效果基本与本发明铝合金晶粒度侵蚀剂对ZL104铝硅合金的侵蚀效果一致。
对比例4:
采用氢氧化钠水溶液对2004铝铜合金进行侵蚀。其中,氢氧化钠水溶液采用体积分数分别为10%的氢氧化钠和90%的水混合均匀所获得。将经过本对比例10%的氢氧化钠水溶液侵蚀后的2004铝铜合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图14所示。由图14可知,2004铝铜合金的组织结构及晶界(黑色细线)显示不完整、不清晰,无法区分大、小晶粒及混晶晶粒。分别对比图8与图14可知,本对比例对2004铝铜合金的侵蚀效果比本发明铝合金晶粒度侵蚀剂对2004铝铜合金的侵蚀效果差。
对比例5:
采用氢氧化钠水溶液对4032铝硅合金进行侵蚀。其中,氢氧化钠水溶液采用体积分数分别为10%的氢氧化钠和90%的水混合均匀所获得。将经过本对比例10%的氢氧化钠水溶液侵蚀后的4032铝硅合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图15所示。由图15可知,4032铝硅合金的组织结构及晶界(黑色细线)清晰,晶粒显示完整,且大、小晶粒及混晶晶粒区分明显。分别对比图9与图15可知,本对比例对4032铝硅合金的侵蚀效果基本与本发明铝合金晶粒度侵蚀剂对4032铝硅合金的侵蚀效果一致。
对比例6:
采用科勒试剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀。其中,科勒试剂采用体积分数分别为1%的氢氟酸、1.5%的盐酸、2.5%的硝酸和95%的水混合均匀所获得。将经过本对比例科勒试剂侵蚀后的6201铝镁硅合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图16所示。由图16可知,6201铝镁硅合金晶粒之间的组织结构及晶界显示不完整、不清晰,无法区分大、小晶粒、混晶及变形晶粒,试样局部表面形成和附着深色腐蚀产物。
对比例7:
采用科勒试剂对6201铝镁硅合金进行侵蚀。其中,科勒试剂采用体积分数分别为1%的氢氟酸、1.5%的盐酸、2.5%的硝酸和95%的水混合均匀所获得。将经过本对比例科勒试剂侵蚀后的ZL104铝硅合金,在金相显微镜下观察,得到的金相组织结构如图17所示。由图17可知,ZL104铝硅合金的组织结构清晰,基本无晶界显示,无法区分大、小晶粒及混晶晶粒。
通过上述实施例以及与相应对比例的对比,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
1、本发明的铝合金晶粒度侵蚀剂可以直接侵蚀得到清晰完整的铝合金晶粒度,无深色腐蚀产物形成和附着,步骤简单,试验效率高;
2、本发明上述实施例相对于常用的氢氧化钠和混合酸水溶液具有更广的适用范围和更佳的显示效果。具体而言,本发明提供的侵蚀剂可以清晰完整地显示ZL101铝硅合金、ZL104铝硅合金、2004铝铜合金、4032铝硅合金、6005A铝镁硅合金、6043铝镁硅合金、6201铝镁硅合金、7075铝镁锌铜合金和7A02铝镁锌铜合金的大晶粒、小晶粒及大小混晶和变形晶粒的晶界,10%氢氧化钠水溶液侵蚀后无法清晰完整的显示2004铝铜合金、6005A铝镁硅合金、6043铝镁硅合金、6201铝镁硅合金、7075铝镁锌铜合金和7A02铝镁锌铜合金的晶粒,科勒试剂无法清晰完整的显示ZL104铝硅合金、6201铝镁硅合金的大晶粒、小晶粒及大小混晶和变形晶粒的晶界,本发明提供的侵蚀剂适用范围更广,显示效果更好。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。