本發(fā)明涉及金屬檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種金相腐蝕劑及合金的宏觀組織顯示方法。

背景技術(shù)：

為了檢測(cè)金屬的宏觀組織，需要將金屬浸入金相腐蝕劑中，現(xiàn)有通用的進(jìn)行腐蝕劑的成分配比為鹽酸：硝酸：氫氟酸：水＝3:5:2:190，但是利用該金相腐蝕劑腐蝕鋁合金時(shí)，其實(shí)際應(yīng)用效果上表現(xiàn)并不理想。針對(duì)通用金相腐蝕劑的缺點(diǎn)，有研究者提出改進(jìn)方案，其腐蝕液成分為鹽酸、硝酸、氫氟酸和蒸餾水的體積比為9:3:3:20，能將鋁和鋁銅合金組織清晰顯現(xiàn)出來(參見申請(qǐng)?zhí)枮?01410187517.6的中國專利申請(qǐng))，但是，該腐蝕劑對(duì)于3系鋁合金其腐蝕效果欠佳，尤其是對(duì)晶粒與晶界的顯示，不利于晶粒度的評(píng)級(jí)。也有研究者提出如下配比硝酸、鹽酸、氫氟酸體積分?jǐn)?shù)分別為3.5％、2.5％、10.5％，余量為水，對(duì)7A05鋁合金腐蝕效果較好(參見申請(qǐng)?zhí)枮?01410303247.0的中國專利申請(qǐng))，但是對(duì)3系鋁合金的腐蝕效果仍然不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種金相腐蝕劑及合金的宏觀組織顯示方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中金相腐蝕劑對(duì)3系鋁合金腐蝕效果不理想的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種金相腐蝕劑，包括可溶于水的堿金屬氫氧化物、可溶于水的硫氰酸鹽和水，其中，金相腐蝕劑中，氫氧根離子的摩爾濃度為5mol/L，硫氰根離子的摩爾濃度為0.001mol/L～0.011mol/L。

進(jìn)一步地，上述金相腐蝕劑中，氫氧根離子的摩爾濃度為5mol/L，硫氰根離子的摩爾濃度為0.005mol/L～0.011mol/L。

進(jìn)一步地，上述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

進(jìn)一步地，上述硫氰酸鹽為硫氰化鉀和/或硫氰化鈉。

進(jìn)一步地，上述金相腐蝕劑包括氫氧化鈉、硫氰化鉀和水，其中，每100ml水中，氫氧化鈉的重量為20g，硫氰化鉀的重量為0.1～1g。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種合金的宏觀組織顯示方法，包括采用金相腐蝕劑對(duì)合金進(jìn)行腐蝕，該金相腐蝕劑為上述的金相腐蝕劑。

進(jìn)一步地，上述合金為3系鋁合金。

進(jìn)一步地，上述顯示方法包括：對(duì)合金進(jìn)行打磨拋光，得到拋光合金；將拋光合金的待腐蝕表面在金相腐蝕劑中浸泡20～60s，得到腐蝕表面；去除腐蝕表面上的腐蝕物，露出腐蝕表面；以及用水沖洗腐蝕表面后用酒精擦拭并吹干。

進(jìn)一步地，上述對(duì)合金進(jìn)行拋光打磨的步驟包括：依次使用100目、400目、800目水砂紙逐級(jí)打磨合金的待腐蝕表面，打磨過程中加水使待腐蝕表面潤(rùn)濕，每一級(jí)砂紙打磨時(shí)間3～5min，得到磨面；用水將磨面進(jìn)行清洗；采用金剛石研磨膏對(duì)清洗后的磨面進(jìn)行拋光處理，得到拋光合金，在拋光處理過程中，加水使磨面潤(rùn)濕，直到磨面無劃痕、呈現(xiàn)光亮的鏡面為止；以及用酒精擦拭吹干拋光合金。

進(jìn)一步地，上述得到腐蝕表面的步驟包括：將拋光合金在金相腐蝕劑中浸泡20～60s，其中，待腐蝕表面朝上。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用晶界和晶?；钚圆町?，通過添加硫氰酸鹽加速晶界腐蝕，從而使晶界和晶粒的腐蝕速率形成匹配，此時(shí)的硫氰酸鹽充當(dāng)活化劑的角色；同時(shí)，利用硫氰根離子和氫氧根離子通過上述濃度的配合，使得對(duì)鋁合金的腐蝕控制在適當(dāng)?shù)某潭?，既不?huì)造成腐蝕不充分，也不會(huì)造成鋁合金晶界和晶粒同時(shí)被腐蝕的過度腐蝕現(xiàn)象。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明對(duì)比例1的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明對(duì)比例2的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明對(duì)比例3的腐蝕表面的顯微鏡金相圖；以及

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明對(duì)比例4的腐蝕表面的顯微鏡金相圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如背景技術(shù)所記載的，現(xiàn)有技術(shù)的金相腐蝕劑對(duì)3系鋁合金的腐蝕效果不理想，進(jìn)而不能準(zhǔn)確觀察3系鋁合金的宏觀組織，為了解決該問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N金相腐蝕劑及合金的宏觀組織顯示方法。

在本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種金相腐蝕劑，該金相腐蝕劑包括可溶于水的堿金屬氫氧化物、可溶于水的硫氰酸鹽和水，其中，金相腐蝕劑中，氫氧根離子的摩爾濃度為5mol/L，硫氰根離子的摩爾濃度為0.001mol/L～0.011mol/L。

利用晶界和晶?；钚圆町悾ㄟ^添加硫氰酸鹽加速晶界腐蝕，從而使晶界和晶粒的腐蝕速率形成匹配，此時(shí)的硫氰酸鹽充當(dāng)活化劑的角色；同時(shí)，利用硫氰根離子和氫氧根離子通過上述濃度的配合，使得對(duì)鋁合金的腐蝕控制在適當(dāng)?shù)某潭?，既不?huì)造成腐蝕不充分，也不會(huì)造成鋁合金晶界和晶粒同時(shí)被腐蝕的過度腐蝕現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步改善腐蝕效果，優(yōu)選上述金相腐蝕劑中，氫氧根離子的摩爾濃度為5mol/L，硫氰根離子的摩爾濃度為0.005mol/L～0.011mol/L。

上述堿金屬氫氧化物可以為任意堿金屬的氫氧化物，為了便于控制腐蝕速率和操作安全，優(yōu)選上述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。進(jìn)一步地，為了減少成本，優(yōu)選上述硫氰酸鹽為現(xiàn)有技術(shù)中普遍存在的硫氰化鉀和/或硫氰化鈉。

在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述金相腐蝕劑包括氫氧化鈉、硫氰化鉀和水，其中，每100ml水中，氫氧化鈉的重量為20g，硫氰化鉀的重量為0.1～1g。具有上述組成的金相腐蝕劑對(duì)3系鋁合金的腐蝕效果尤其顯著。

在本申請(qǐng)另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種合金的宏觀組織顯示方法，包括采用金相腐蝕劑對(duì)合金進(jìn)行腐蝕，該金相腐蝕劑為上述任一種的金相腐蝕劑。

利用晶界和晶?；钚圆町?，通過添加硫氰酸鹽加速晶界腐蝕，從而使晶界和晶粒的腐蝕速率形成匹配，此時(shí)的硫氰酸鹽充當(dāng)活化劑的角色；同時(shí)，利用硫氰根離子和氫氧根離子通過上述濃度的配合，使得對(duì)合金的腐蝕控制在適當(dāng)?shù)某潭?，既不?huì)造成腐蝕不充分，也不會(huì)造成合金晶界和晶粒同時(shí)被腐蝕的過度腐蝕現(xiàn)象。

上述顯示方法的實(shí)施可以參考現(xiàn)有技術(shù)，為了更好地和本申請(qǐng)的金相腐蝕劑相適配，優(yōu)選上述顯示方法包括：對(duì)合金進(jìn)行打磨拋光，得到拋光合金；將拋光合金的待腐蝕表面在金相腐蝕劑中浸泡20～60s，得到腐蝕表面；去除腐蝕表面上的腐蝕物，露出腐蝕表面；以及用水沖洗腐蝕表面后用酒精擦拭并吹干。

為了進(jìn)一步加快打磨拋光速率，優(yōu)選上述對(duì)合金進(jìn)行打磨拋光的步驟包括：依次使用100目、400目、800目水砂紙逐級(jí)打磨合金的待腐蝕表面，打磨過程中加水使待腐蝕表面潤(rùn)濕，每一級(jí)砂紙打磨時(shí)間3～5min，得到磨面；用水將磨面進(jìn)行清洗；采用金剛石研磨膏對(duì)清洗后的磨面進(jìn)行拋光處理，得到拋光合金，在拋光處理過程中，加水使磨面潤(rùn)濕，直到磨面無劃痕、呈現(xiàn)光亮的鏡面為止；以及用酒精擦拭吹干拋光合金。

此外，為了便于操作，優(yōu)選上述得到腐蝕表面的步驟包括：將拋光合金在金相腐蝕劑中浸泡20～60s，其中，待腐蝕表面朝上。

上述方法適用于現(xiàn)有常規(guī)的鋁合金，尤其是當(dāng)合金為3系鋁合金時(shí)，其效果尤為突出。

以下將結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例，進(jìn)一步說明本申請(qǐng)的有益效果。

實(shí)施例1

室溫下，將氫氧化鈉和硫氰化鉀倒入盛有蒸餾水的燒杯中，其中各物質(zhì)的用量見表1，用玻璃棒攪拌至溶質(zhì)完全溶解，并靜置2分鐘，配成金相腐蝕劑。

截取用于空調(diào)換熱器的SAPA的3系長(zhǎng)壽命鋁合金管試樣進(jìn)行打磨拋光處理。該打磨拋光處理具體包括：依次使用100目、400目、800目水砂紙逐級(jí)打磨待腐蝕表面，打磨過程中加水進(jìn)行試樣潤(rùn)濕，每一級(jí)砂紙打磨時(shí)間3～5min，從而得到平整且較光滑的磨面。在打磨時(shí)，砂紙置于預(yù)磨機(jī)上，由預(yù)磨機(jī)帶動(dòng)砂紙旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500～1000r/min。預(yù)磨機(jī)上不斷有水潤(rùn)濕試樣，將試樣待腐蝕表面朝向砂紙，并按在砂紙上打磨，打磨過程保持試樣受力均勻。每次更換砂紙后將所述試樣旋轉(zhuǎn)90度，待上道工序留下的劃痕磨去即更換下一級(jí)砂紙，依次類推。打磨完后用清水將試樣表面清洗干凈。采用金剛石研磨膏對(duì)打磨完畢的試樣進(jìn)行拋光處理，在拋光時(shí)，拋光布置于拋光機(jī)上，由拋光機(jī)帶動(dòng)拋光布旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000～1500r/min。邊拋光邊加入適量水潤(rùn)濕，將試樣待腐蝕表面朝拋光布，并按在拋光布上拋光，直到試樣表面無劃痕、呈現(xiàn)光亮的鏡面為止。拋光完畢后用酒精擦拭吹干。

將配置好的上述金相腐蝕劑倒入玻璃器皿中，將打磨拋光好的鋁合金試樣整體浸入腐蝕液中，待腐蝕表面朝上，防止與腐蝕液接觸不充分，以保證試樣的均勻腐蝕。

40秒后取出試樣，并用濃硝酸擦拭腐蝕表面，以去除腐蝕產(chǎn)物。然后用清水沖洗腐蝕表面，再用酒精擦拭并吹干。在顯微鏡下進(jìn)行金相觀察，放大倍數(shù)為400倍，觀察結(jié)果見圖1。

實(shí)施例2至6、對(duì)比例1至3

金相腐蝕劑的組成見表1，其他與實(shí)施例1相同，其中，實(shí)施例2的觀察結(jié)果見圖2，實(shí)施例3的觀察結(jié)果見圖3，對(duì)比例1的觀察結(jié)果見圖4，對(duì)比例2的觀察結(jié)果見圖5，對(duì)比例3的觀察結(jié)果見圖6，放大倍數(shù)均為400倍，且實(shí)施例3、實(shí)施例4和實(shí)施例5的觀察結(jié)果基本相同，實(shí)施例6和實(shí)施例2的觀察結(jié)果基本相同，實(shí)施例7的觀察結(jié)果介于對(duì)比例3和實(shí)施例3之間，但是不能很好判斷3系鋁合金的宏觀組織。

實(shí)施例7

金相腐蝕劑的組成和實(shí)施例1相同，不同之處在于20s后取出試樣。

實(shí)施例8

金相腐蝕劑的組成和實(shí)施例1相同，不同之處在于60s后取出試樣。

實(shí)施例9

金相腐蝕劑的組成和實(shí)施例1相同，不同之處在于90s后取出試樣。

對(duì)比例4

金相腐蝕劑的組成為鹽酸、硝酸、氫氟酸和蒸餾水的體積比為9:3:3:20，顯示方法同實(shí)施例1。對(duì)比例4的觀察結(jié)果見圖7，放大倍數(shù)均為400倍。

表1

根據(jù)圖1、圖2和圖3可以看出，基體上存在彌散分布的鋁錳質(zhì)點(diǎn)，且鋁錳質(zhì)點(diǎn)并未大面積呈現(xiàn)，因而其晶粒顯示清晰，能夠較好的判斷組織形貌；而圖4和圖5顯示，基體存在彌散分布的鋁錳化合物，但是由于沒有添加硫氰酸鹽或者硫氰根離子濃度過低導(dǎo)致在腐蝕過程中其也被腐蝕，進(jìn)而覆蓋了晶界導(dǎo)致晶粒顯示不清晰，進(jìn)而難以判斷該3系鋁合金的宏觀組織；圖6顯示，局部腐蝕過重，晶粒反而顯示不清晰，因?yàn)橐彩菬o法判斷該3系鋁合金的宏觀組織，其原因是硫氰根離子濃度過高。圖7顯示了對(duì)比例4的腐蝕結(jié)果，基體上分布有鋁錳化合物質(zhì)點(diǎn)，晶界顯示不清晰，說明此腐蝕液對(duì)3系鋁合金不敏感。

由圖1至6的對(duì)比看出，本申請(qǐng)采用單一堿溶液和硫氰酸鹽配合替代混合酸溶液，簡(jiǎn)化金相腐蝕劑配制，而且能夠提升腐蝕效果；同時(shí)由對(duì)比例1和3與各實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果對(duì)比可以看出，添加活化劑硫氰酸鹽，能夠加速晶界腐蝕，縮短腐蝕時(shí)間，但是硫氰酸鹽的添加量不可過多否則會(huì)造成過度腐蝕。

另外，根據(jù)實(shí)施例1、實(shí)施例7至9的對(duì)比申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，腐蝕時(shí)間對(duì)腐蝕結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是影響不大，均可判斷3系鋁合金的宏觀組織，其原因可能是合金的晶界和晶粒以相匹配的速率被腐蝕，而在一定時(shí)間后金相腐蝕劑消耗完全，因此最后觀察到的腐蝕表面沒有隨腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)過腐蝕。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

利用晶界和晶?；钚圆町悾ㄟ^添加硫氰酸鹽加速晶界腐蝕，從而使晶界和晶粒的腐蝕速率形成匹配，此時(shí)的硫氰酸鹽充當(dāng)活化劑的角色；同時(shí)，利用硫氰根離子和氫氧根離子通過上述濃度的配合，使得對(duì)鋁合金的腐蝕控制在適當(dāng)?shù)某潭?，既不?huì)造成腐蝕不充分，也不會(huì)造成鋁合金晶界和晶粒同時(shí)被腐蝕的過腐蝕現(xiàn)象。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。