CN117187932A - 一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液及腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液及腐蚀方法，该金相腐蚀液包括氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液，具有配制简单、成本低廉的优点；该腐蚀方法，包括切割、镶嵌、磨抛、电解和腐蚀，得到的试样晶粒组织清晰，晶界分明，具有腐蚀效果好、准确度高的优点，利于直观、方便的研究材料晶粒组织对材料性能的影响。

Description

一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液及腐蚀方法

技术领域

本发明涉及铝合金金相试样检测技术领域，具体涉及一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液及腐蚀方法。

背景技术

近年来，随着汽车产量和保有量的不断增多，随之而来的能耗、环境等问题也接踵而至。研究表明，汽车自重每减轻100 kg，油耗可减少0.7 L/km，因此，汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要手段。据了解，汽车车身约占汽车总重量的30%，减轻汽车车身自重对实现汽车轻量化具有重要意义。由于铝元素是地壳中含量最丰富的金属元素，且铝合金具有密度小、比重轻、易加工等优势，故以铝合金作为汽车车身用主体材料已成为各国汽车制造商为实现汽车减重所采取的主要措施。

6016铝合金为可热处理强化铝合金，具有重量轻、成形性好，高烘烤硬化性能及抗腐蚀性能等优点，其主要合金元素为Mg和Si，一般来说，Mg/Si质量比远小于强化相Mg₂Si所要求的2/1，属于Si相对过剩的铝合金。由于合金元素成分及生产工艺的差异，往往会导致材料具有不同的性能，为了获得某些特殊性能的材料，则需要对材料的金相组织进行表征，以便及时调整生产过程中的工艺参数。

Keller试剂、高浓度酸、NaOH溶液等是铝合金常用的腐蚀剂，但由于6xxx铝合金耐腐蚀性好，通过上述腐蚀剂腐蚀后的金相组织较为模糊，不能很好的区分合金的晶内及晶界；此外，阳极覆膜是一种可以较好的显示材料金相组织的腐蚀方式，但这种腐蚀方法成本较高，操作复杂，效率较低。因此，现在急需一种简单方便并适用于观察6016铝合金金相组织的腐蚀方法。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液及腐蚀方法，该金相腐蚀液包括氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液，具有配制简单、成本低廉的优点；使用该金相腐蚀液对6016铝合金板材腐蚀，得到的试样晶粒组织清晰，晶界分明，具有腐蚀效果好、准确度高的优点，利于直观、方便的研究材料晶粒组织对材料性能的影响。

本发明的技术方案如下：

一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液，包括氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液；

高浓度酸腐蚀液包括氢氟酸、盐酸和硝酸。

优选的，所述氢氟酸腐蚀液包括氢氟酸和水，氢氟酸和水的体积比为2:98。

优选的，所述高浓度酸腐蚀液还包括水，氢氟酸、盐酸、硝酸和水的体积比为2:1:1:16。

优选的，所述水为蒸馏水。

一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，使用上述金相腐蚀液进行腐蚀，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，按照氢氟酸腐蚀液的配比，量取一定体积的氢氟酸于烧杯中，加入相应量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解，获得氢氟酸腐蚀液；

s2，按照高浓度酸腐蚀液的配比，分别量取一定体积的氢氟酸、盐酸、硝酸于烧杯中，加入相应量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解，获得高浓度酸腐蚀液；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：将6016铝合金板材置于金相切割机中切成合适尺寸的小薄板；

s4，镶嵌：将小薄板置于双模自动热镶嵌机中进行热镶嵌并冷却，刻号标记，获得热镶试样；

s5，磨抛：将热镶试样置于全自动磨抛机中进行打磨、抛光处理，直至试样表面呈镜面状；

s6，电解：将磨抛后的试样进行电解抛光处理，并用无水乙醇清洗；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样放入氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液中浸渍一段时间进行腐蚀处理，再用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织。

优选的，在步骤s3中，小薄板得尺寸为10mm×10mm×1.2mm。

优选的，在步骤s4中，向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂，所述酚醛树脂的添加量≤10mL，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分钟。

优选的，在步骤s5中，将热镶试样依次用200#、800#、2000#的砂纸进行打磨，待试样打磨至光滑无明显划痕后，选用粒径为1.5μm的金刚石悬浮抛光剂在金丝绒布上抛光，所述磨抛机转速为250rpm。

优选的，在步骤s6中，将磨抛后的试样放入电解液中电解，电解液由体积比为1:9的高氯酸和乙醇组成；电解电压为20V，电解时间为20s。

优选的，在步骤s7中，将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀2-4min，再放入高浓度酸腐蚀剂中浸渍腐蚀5-20s。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的6016铝合金金相腐蚀方法获得的板材晶粒组织清晰，晶界分明，操作简单，有利于方便直观地研究晶粒组织对材料性能的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1板材晶粒组织图片。

图2为实施例2板材晶粒组织图片。

图3为实施例3板材晶粒组织图片。

图4为实施例4板材晶粒组织图片。

图5为对比例1板材晶粒组织图片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，向98mL蒸馏水中加入2mL氢氟酸液体，用玻璃棒搅拌均匀，获得氢氟酸腐蚀液；

s2，向80mL蒸馏水中加入10mL氢氟酸、5mL盐酸以及5mL硝酸，并用玻璃棒充分搅拌均匀，获得高浓度酸腐蚀液；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：将6016铝合金板材置于金相切割机中，切成尺寸为10mm×10mm×1.2mm的小薄板；

s4，镶嵌：向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂8mL，将小薄板置于其中，进行热镶嵌，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分，获得热镶试样；

s5，磨抛：将热镶试样置于全自动磨抛机中，依次用200#、800#、2000#的砂纸进行打磨，待试样打磨至光滑无明显划痕后，选用粒径为1.5μm的金刚石悬浮抛光剂在金丝绒布上抛光至试样呈镜面状；磨抛机转速为250rpm；

s6，电解：将磨抛后的试样放入电解液中电解，电解液由体积比为1:9的高氯酸和乙醇组成，电解电压为20V，电解时间为20s；电解完成后用无水乙醇清洗，吹干；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀2min，再放入高浓度酸腐蚀液中浸渍腐蚀20s，然后用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织，见图1。

实施例2

一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，同实施例1；

s2，同实施例1；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：同实施例1；

s4，镶嵌：向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂9mL，将小薄板置于其中，进行热镶嵌，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分，获得热镶试样；

s5，磨抛：同实施例1；

s6，电解：同实施例1；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀2.5min，再放入高浓度酸腐蚀液中浸渍腐蚀15s，然后用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织，见图2。

实施例3

一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，同实施例1；

s2，同实施例1；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：同实施例1；

s4，镶嵌：向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂7mL，将小薄板置于其中，进行热镶嵌，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分，获得热镶试样；

s5，磨抛：同实施例1；

s6，电解：同实施例1；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀3min，再放入高浓度酸腐蚀液中浸渍腐蚀10s，然后用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织，见图3。

实施例4

一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，同实施例1；

s2，同实施例1；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：同实施例1；

s4，镶嵌：向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂5mL，将小薄板置于其中，进行热镶嵌，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分，获得热镶试样；

s5，磨抛：同实施例1；

s6，电解：同实施例1；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀4min，再放入高浓度酸腐蚀液中浸渍腐蚀5s，然后用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织，见图4。

对比例1

一种提高汽车车身用6016铝合金板材金相腐蚀的方法，包括以下步骤：

S1，配置Keller试剂腐蚀液：向95mL蒸馏水中加入1mL氢氟酸、1.5mL盐酸以及2.5mL硝酸，并充分搅拌均匀；

S2，制备金相试样：利用金相切割机将6016铝合金板材切割成10mm×10mm×1.2mm的小薄板；向双模自动热镶嵌机中加入8mL酚醛树脂进行热镶嵌，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分钟；

S3，磨抛：将热镶试样置于全自动磨抛机中依次使用200#、800#、2000#的砂纸进行打磨，待试样打磨至光滑无明显划痕后，选用粒径为1.5μm的金刚石悬浮抛光剂在金丝绒布上抛光至试样呈镜面状，所述磨抛机转速为250rpm；

S4，电解：将磨抛后的试样放入电解液中电解，电解液由体积比为1:9的高氯酸和乙醇组成，电解电压为20V，电解时间为20s；电解完成后用无水乙醇清洗，吹干；

S5，腐蚀：将电解抛光后的试样先放入Keller试剂中浸渍腐蚀4min，用无水乙醇进行清洗，吹干，并观察试样腐蚀后的金相组织，见图5。

通过图1-图4，能够得到晶粒组织清晰，晶界分明，操作简单的金相组织图片，这有利于方便直观地研究晶粒组织对材料性能的影响；图5中由Keller试剂腐蚀的金相组织图片中晶界模糊，晶粒与晶粒无法区分，腐蚀效果较差，无法直观地观察板材的晶粒组织。

本发明的腐蚀方法为配置不同浓度、种类的金相腐蚀液（实施例中均有介绍），再经过简单的浸渍即可完成试样的腐蚀行为，此方法操作简单、成本低廉、易于实现。

尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于6016铝合金板材的金相腐蚀液，其特征在于，包括氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液；

高浓度酸腐蚀液包括氢氟酸、盐酸和硝酸。

2.如权利要求1所述的用于6016铝合金板材的金相腐蚀液，其特征在于，所述氢氟酸腐蚀液包括氢氟酸和水，氢氟酸和水的体积比为2:98。

3.如权利要求2所述的用于6016铝合金板材的金相腐蚀液，其特征在于，所述高浓度酸腐蚀液还包括水，氢氟酸、盐酸、硝酸和水的体积比为2:1:1:16。

4.如权利要求3所述的用于6016铝合金板材的金相腐蚀液，其特征在于，所述水为蒸馏水。

5.一种提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，使用权利要求4所述的金相腐蚀液进行腐蚀，过程如下：

（1）制备金相腐蚀液：

s1，按照氢氟酸腐蚀液的配比，量取一定体积的氢氟酸于烧杯中，加入相应量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解，获得氢氟酸腐蚀液；

s2，按照高浓度酸腐蚀液的配比，分别量取一定体积的氢氟酸、盐酸、硝酸于烧杯中，加入相应量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解，获得高浓度酸腐蚀液；

（2）制备6016铝合金板材金相试样：

s3，切割：将6016铝合金板材置于金相切割机中切成合适尺寸的小薄板；

s4，镶嵌：将小薄板置于双模自动热镶嵌机中进行热镶嵌并冷却，刻号标记，获得热镶试样；

s5，磨抛：将热镶试样置于全自动磨抛机中进行打磨、抛光处理，直至试样表面呈镜面状；

s6，电解：将磨抛后的试样进行电解抛光处理，并用无水乙醇清洗；

s7，腐蚀：将电解抛光处理后的试样放入氢氟酸腐蚀液和高浓度酸腐蚀液中浸渍一段时间进行腐蚀处理，再用无水乙醇进行清洗，吹干，观察试样腐蚀后的金相组织。

6.如权利要求5所述的提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，在步骤s3中，小薄板得尺寸为10mm×10mm×1.2mm。

7.如权利要求5所述的提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，在步骤s4中，向双模自动热镶嵌机中加入酚醛树脂，所述酚醛树脂的添加量≤10mL，热镶嵌温度为200℃，加热时间为3分钟，冷却时间为2分钟。

8.如权利要求5所述的提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，在步骤s5中，将热镶试样依次用200#、800#、2000#的砂纸进行打磨，待试样打磨至光滑无明显划痕后，选用粒径为1.5μm的金刚石悬浮抛光剂在金丝绒布上抛光，所述磨抛机转速为250rpm。

9.如权利要求5所述的提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，在步骤s6中，将磨抛后的试样放入电解液中电解，电解液由体积比为1:9的高氯酸和乙醇组成；电解电压为20V，电解时间为20s。

10.如权利要求5所述的提高6016铝合金板材金相腐蚀的方法，其特征在于，在步骤s7中，将电解抛光处理后的试样先放入氢氟酸腐蚀液中浸渍腐蚀2-4min，再放入高浓度酸腐蚀剂中浸渍腐蚀5-20s。