CN116908206A - 验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，具体包括铝合金表面腐蚀以及验证过程，通过不同浓度下调整时间来获得最佳腐蚀表面，确定最终腐蚀时间；对腐蚀后的试样进行渗透检测并观察，分析并验证铝合金表面质量存在的问题可能产生的原因。
Description
技术领域
本发明属于铝合金表面腐蚀技术领域，涉及验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法。
背景技术
现阶段生产的铝合金锻件，在锻造过程中产生裂纹和折叠等缺陷，这些在锻件交付时是不允许存在的；由于铝合金没有磁性，检测表面缺陷只能采用渗透检测；渗透检测是利用毛细管原理检测零件的表面开口缺陷，对零件的表面状态要求较严格，零件表面应无油污、灰尘、锈蚀物、氧化皮等；铝合金锻件在渗透检测前的预处理方法为酸洗(氢氧化钠和硝酸)；经酸洗后的零件表面会出现一些黑色的点或黑皮，进行荧光渗透检测过程中，这些部位的显示会影响整个零件的荧光背景，造成非相关显示，可能会掩盖细小缺陷，不利于显示评定，降低检测效率；为解决以上问题，对铝合金预处理方法进行研究，改善零件表面状态，提高渗透检测灵敏度和检测效率。
发明内容
本发明的目的是提供验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，解决了现有渗透检测中由于腐蚀不到位影响渗透检测的灵敏度和效率的问题。
本发明所采用的技术方案是，验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，具体包括铝合金表面腐蚀以及验证过程。
本发明的特点还在于：
其中铝合金表面腐蚀过程具体为：
对铝合金锻件依次进行碱洗、一次水洗、酸洗和二次水洗，最后干燥处理；
碱洗为通过浓度为50～100g/L的NaOH水溶液进行清洗，清洗温度为40～70℃，时间不大于10min；
酸洗为通过浓度10～30％的HNO3，室温清洗1～10min；
两次水洗均通过热水和冷水进行清洗，热水温度为50～80℃，热水洗涤1～2min，冷水为室温水，冷水洗涤时间为1～2min，且一次水洗先热水洗，二次水洗先冷水洗；
其中验证过程具体为：
步骤1，表面腐蚀液准备；
步骤2，利用经步骤1得到的表面腐蚀液进行腐蚀铝合金锻件表面；
步骤3，对腐蚀后的铝合金锻件表面进行渗透检测；
其中表面腐蚀液的准备具体为配置三种不同浓度的NaOH水溶液，然后水浴加热，三种不同浓度的NaOH水溶液具体包括质量浓度分别为50g/L、70g/L、90g/L的NaOH水溶液，水浴加热时间选60℃；
其中步骤2的腐蚀过程具体为，利用准备好的三种不同浓度的NaOH水溶液分别对铝合金锻件表面进行不同时间段的腐蚀，然后用清水冲洗，再用HNO3水溶液清洗1min，再用水进行冲洗，自然晾干，观察表面腐蚀情况；
其中腐蚀时间选用30S，60S，90S，120S，180S五个时间段，最后观察3种不同浓度在五个时间段各铝合金表面的腐蚀情况，确定最佳腐蚀时间；
其中步骤3具体为将经步骤2腐蚀后的锻件，按照荧光渗透检测规程进行渗透检测。
本发明的有益效果是
本发明的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中对铝合金表面进行更进一步的清洗，以清除渗入铝基体表层的油污等，这种清洗是对经过除油后的表面更进一步的处理，也是对一些未经除油处理的工件进行表面污渍的清除处理；通过碱腐蚀去除铝合金表面的钝化层，裸露出新鲜的铝基体以利于后续工序的正常进行，在碱腐蚀时铝合金的腐蚀很剧烈，在腐蚀过程中会产生大量的氢气，有利于清除铝合金的不溶性杂质，如打磨后残留在铝合金表面的铝屑，同时还可以去除铝合金因切割加工形成的毛刺等，可以去除铝材表面的变质合金层及铝合金表层夹杂物，通过碱腐蚀可以在一定程度上改变铝合金的表面质地，同时可调节铝合金表面的光泽性以达到装饰功能的目的。
附图说明
图1为本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中铝合金表面腐蚀流程图；
图2是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例1中机加后铝合金锻件试料图；
图3是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例1中不同的腐蚀时间的腐蚀结果图；
图4是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例2中热处理后的铝合金试料图；
图5是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例2中不同腐蚀时间的腐蚀结果图；
图6是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例3中热处理后未酸洗的铝合金模锻件图；
图7(a)、图7(b)和图7(c)依次是本发明的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中实施例3中碱溶液质量浓度分别为50g/L、70g/L、90g/L下不同时间的腐蚀结果图；
图8(a)、图8(b)和图8(c)依次是本发明验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法中渗透检测实施例1～3中加工表面、锻造表面、热处理后的铝合金锻件的渗透检测结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
影响铝合金表面腐蚀的主要因素有，碱液的浓度、腐蚀时间、碱液的温度、硝酸液的浓度、水洗的时间和温度等；因铝合金在碱洗液中反应的剧烈程度是表面腐蚀的关键控制点，研究和分析碱液的浓度和腐蚀时间是很有必要的。
本发明提供了验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，具体包括铝合金表面腐蚀和验证过程；
铝合金表面腐蚀具体依次按以下步骤实施：
(1)碱洗：浓度50～100g/L的NaOH水溶液，温度40～70℃，时间≤10min；(2)热水洗：50～80℃洗涤1～2min；(3)冷水洗：室温水洗涤1～2min；(4)出光(酸洗)：浓度10～30％的HNO3，室温清洗1～10min；(5)冷水洗：室温水洗涤1～2min；(6)热水洗：50～80℃洗涤1～2min；(7)干燥：余热自干或热风吹干；(8)交检：100％目视检查表面，若表面腐蚀不彻底重复(1)～(7)的工序；
验证过程具体为：
表面腐蚀液准备：
用天平分别称取50g、70g、90g的固体NaOH倒入3个1L塑料烧杯中，加水至刻度，搅拌均匀，配置成质量浓度为50g/L、70g/L、90g/L的NaOH水溶液，将这3种不同浓度的碱液放置在水浴中加热至60℃左右。将100mLHNO3液加水1000mL稀释为浓度10％的HNO3水溶液。
采用三种不同方案进行实验：
方案1：3种不同浓度的NaOH水溶液，加热至60℃时，清洗时间30S，60S，90S，120S，180S，分别腐蚀机加后的铝合金锻件表面，用清水冲洗表面残留的碱液，再用10％的HNO3清洗1min，再用水冲掉表面多余的酸，自然晾干；
方案2：3种不同浓度的NaOH水溶液，加热至60℃时，清洗时间30S，60S，90S，120S，分别腐蚀热处理后的铝合金试料表面，用清水冲洗表面残留的碱液，再用10％的HNO3清洗1min，再用水冲掉表面多余的酸，自然晾干；
方案3：3种不同浓度的NaOH水溶液，加热至60℃时，先分别清洗60S，120S，分别腐蚀热处理后的铝合金锻件表面，用清水冲洗表面残留的碱液，再用10％的HNO3清洗1min，再用水冲掉表面多余的酸，自然晾干。
目视观察腐蚀表面，调整不同浓度的腐蚀时间，最终确定3种浓度的最佳腐蚀时间。
本申请的方法适用范围限于说明书提及的牌号分别为LD5、LD10、LC9三种，对其他牌号的铝合金只具备参考意义。
实施例1
机加后铝合金锻件试料
试料准备：选取一件经热处理后铝合金锻件试料，用带锯将其切割成尺寸约30*20*15左右的小试料17件，如图2所示；将锻造面用铣床加工后，再用抛光机磨光；将这些试料所有表面用无水乙醇清洗干净，去除表面污染物后干燥；
试验过程：
a.将配置好的3种浓度的碱液分别倒入150ml的塑料烧杯中，放入水浴加热至60℃；
b.将3个试样分别浸入质量浓度为50g/L、70g/L、90g/L的碱洗液中30S(使用计时器)后迅速取出，试样表面形成黑膜，用水清洗表面多余碱液；
c.将试样再放入浓度10％的HNO3水溶液，清洗1分钟，这时试样表面呈现光亮的颜色，再用水洗掉表面残留的酸液；
d.自然晾干或烘干试料表面；
e.在白光下目视观察，可借助10倍的放大镜观察表面腐蚀面，拍照并记录结果；
将腐蚀时间设置为60S，90S，120S，180S操作同上b～e的步骤；
腐蚀结果如图3所示，图中从左至右浓度为50g/L、70g/L、90g/L的碱溶液，加工表面腐蚀后，无任何黑点，腐蚀坑等存在，表面光洁干净；同一浓度下，随着腐蚀时间的增加，表面金属光泽度越来越低，逐步发白，但晶粒却越来越明显；浓度50g/L-120S、70g/L-60S、90g/L-30S时，表面既呈现金属光泽，又看不到金属的细微晶粒，则为表面腐蚀的最佳状态。
实施例2
热处理后的铝合金试料表面腐蚀
试料准备：选取一件经热处理后未酸洗的铝合金模锻件，用带锯将其切割小试料12件(试料尺寸有限，形状不规则)，如图4所示；将这些试料所有表面用无水乙醇清洗干净，去除表面污染物后干燥；
试验过程与实施例1的实验过程相同，腐蚀时间选用30s，60s，90s，120s；
试验结果如图5所示，随着腐蚀浓度的增大和腐蚀时间的增加，部分锻造面会出现一些轻微黑点，随着腐蚀时间的增加，锻件表面的黑色物质会越来越明显，金属的颗粒也越来越明显。从加工后表面和锻造表面腐蚀后可以看出，腐蚀后出现的这些黑点只存在在锻件表面，腐蚀掉表面层就暴露出来。
实施例3
热处理后未酸洗的铝合金模锻件
试料准备：选取同一件号，同一批次的经热处理后未酸洗的铝合金模锻件12件，如图6所示；
试验过程：
a.将配置好的3种浓度的碱液1000mL放于塑料烧杯中，水浴加热至60℃；
b.将3个试样分别浸入质量浓度为50g/L、70g/L、90g/L的碱洗液中60S(使用计时器)后迅速取出，用水清洗表面多余碱液；
c.将试样再放入浓度10％的HNO3水溶液，清洗1分钟，这时试样表面呈现光亮的颜色，再用水洗掉表面残留的酸液；
d.自然晾干或烘干试料表面；
将腐蚀时间设置为120S操作同上b～d的步骤。
e.根据腐蚀的情况，调整不同浓度的腐蚀时间。
f.在白光下目视观察，可借助10倍的放大镜观察表面腐蚀面，拍照并记录结果；
试验结果如图7(a)～(c)所示，质量浓度50g/L时3分钟反应剧烈可去除表面污染物、氧化皮等；质量浓度70g/L时2分钟反应剧烈，腐蚀后表面均匀；质量浓度90g/L时1分钟反应剧烈可去除表面氧化皮，不会对零件造成过腐蚀。
对实施例1～3腐蚀后的锻件按照荧光渗透检测规程进行渗透检测，如图8(a)、图8(b)和图8(c)所示，黑光观察下表面，加工表面、锻造表面、热处理后的铝合金锻件，在相同的温度下，适合的腐蚀浓度、适合的腐蚀时间，可获得良好的表面，再进行荧光渗透检测时，无其它荧光背景和非相关显示。
综上，(1)对于机加的铝合金锻件，质量浓度50g/L时，最佳腐蚀时间2分钟，质量浓度70g/L时，最佳腐蚀时间1分钟，质量浓度90g/L时，最佳腐蚀时间30秒；
(2)对于热处理的铝合金锻件，因表面氧化皮等存在，腐蚀时间应适当延长，质量浓度50g/L时，最佳腐蚀时间3分钟，质量浓度70g/L时，最佳腐蚀时间2分钟，质量浓度90g/L时，最佳腐蚀时间1分钟；
(3)在同一温度条件下，不同时间和浓度的碱液表面腐蚀的锻件，渗透检测表面良好，无多余的荧光亮点；
(4)腐蚀浓度的大小、腐蚀时间的长短、温度的控制、热处理后表面氧化皮等是铝合金表面腐蚀的关键因素；浓度大，反应快，时间要短，浓度小所需时间长；在腐蚀过程中，及时去除零件表面的多余碱液和酸液，并彻底干燥，腐蚀不会对零件表面造成腐蚀坑；因此部分零件表面的小黑点不是由腐蚀引起的，可能是锻件自身的，在锻造过程中附着在表面的；
铝合金锻件表面黑点产生的原因是锻造带入的，因铝合金锻造过程中需要在模具腔内壁喷涂润滑剂，降低摩擦系数的同时还可以防止金属在锻压过程中与模具粘在一起；铝合金锻造过程主要运用动物油脂润滑剂，这样在取得较佳的润滑效果的同时还可以顺利脱模并能防止锻件的氧化；但实际生产中，由于使用同一锻造设备，既要生产钢件，又要生产铝锻件，钢锻件使用石墨润滑剂后，在设备上残留的石墨易附着在铝合金表面上，经酸洗暴露出来。
Claims (7)
1.验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，具体包括铝合金表面腐蚀以及验证过程。
2.根据权利要求1所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述铝合金表面腐蚀过程具体为：
对铝合金锻件依次进行碱洗、一次水洗、酸洗和二次水洗，最后干燥处理；
碱洗为通过浓度为50～100g/L的NaOH水溶液进行清洗，清洗温度为40～70℃，时间不大于10min；
酸洗为通过浓度10～30％的HNO3，室温清洗1～10min；
两次水洗均通过热水和冷水进行清洗，热水温度为50～80℃，热水洗涤1～2min，冷水为室温水，冷水洗涤时间为1～2min，且一次水洗先热水洗，二次水洗先冷水洗。
3.根据权利要求1所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述验证过程具体为：
步骤1，表面腐蚀液准备；
步骤2，利用经步骤1得到的表面腐蚀液进行腐蚀铝合金锻件表面；
步骤3，对腐蚀后的铝合金锻件表面进行渗透检测。
4.根据权利要求3所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述表面腐蚀液的准备具体为配置三种不同浓度的NaOH水溶液，然后水浴加热，三种不同浓度的NaOH水溶液具体包括质量浓度分别为50g/L、70g/L、90g/L的NaOH水溶液，水浴加热时间选60℃。
5.根据权利要求3所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述步骤2的腐蚀过程具体为，利用准备好的三种不同浓度的NaOH水溶液分别对铝合金锻件表面进行不同时间段的腐蚀，然后用清水冲洗，再用HNO3水溶液清洗1min，再用水进行冲洗，自然晾干，观察表面腐蚀情况。
6.根据权利要求5所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述腐蚀时间选用30S，60S，90S，120S，180S五个时间段，最后观察3种不同浓度在五个时间段各铝合金表面的腐蚀情况，确定最佳腐蚀时间。
7.根据权利要求3所述的验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法，其特征在于，所述步骤3具体为将经步骤2腐蚀后的锻件，按照荧光渗透检测规程进行渗透检测。
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| CN202310861856.7A CN116908206A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 验证铝合金锻件表面腐蚀对渗透检测影响的方法 |
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2023
- 2023-07-13 CN CN202310861856.7A patent/CN116908206A/zh active Pending
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