一種顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑及其製備方法、應用與流程
2023-05-30 14:00:52 1
本發明涉及一種顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑及其製備方法、應用，屬於鑄造鎂合金金相檢驗技術領域。
背景技術：
對鑄造鎂合金而言，顯微組織對其力學性能、耐腐蝕性能有著密切關係，因此在鑄造鎂合金的研發過程中都離不開對其顯微組織的觀察。光學金相由於具有易於操作、成本低廉、視野範圍廣等優點，被認為是獲得合金顯微組織基本信息以及較大範圍內掌握合金組織變化情況的重要手段。
由於鑄造鎂合金成分不同，處理狀態不同，合金的顯微組織也會有所不同，另外，由於鑄造鎂合金極易被腐蝕，在金相的製備過程中難以選取適當的侵蝕劑，並把握恰當的侵蝕時間，以製備出高質量的金相組織，為改進鎂合金的鑄造、熱處理等工藝提供依據。
目前通常使用的鎂合金侵蝕劑主要有硝酸、乙酸、草酸的水溶液或者苦味酸、乙酸的酒精溶液，前者是由強酸組成的侵蝕劑，具有較強的侵蝕性；由於鑄造鎂合金具有較差耐腐蝕性，因此在侵蝕的過程中很容易造成基體的侵蝕。後者酸性雖弱，但侵蝕時間較長，同時侵蝕劑所用的苦味酸為炸藥的一種，且具有毒性和很強的爆炸性，存在很大的安全隱患。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，以解決現有技術中鎂合金侵蝕劑酸性過強或過弱引起的侵蝕基體、侵蝕時間長的技術問題。
本發明第二個目的在於提供一種上述顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法。
本發明第三個目的在於提供一種上述侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用。
為實現上述目的，本發明的技術方案是：
一種顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由如下體積份數的組分組成：乳酸2～6份，磷酸2～6份，甘油5～15份，乙醇70～80份，水7份。
優選的，上述顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由如下體積份數的組分組成：乳酸4～6份，磷酸4～6份，甘油5～10份，乙醇75～80份，水7份。
所述磷酸的質量分數不小於85％。
所述乙醇的質量分數為99.7％；所述乳酸的純度為99％；所述甘油的純度為99.7％。
所述水的純度為99.99％。
上述一種顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法，包括以下步驟：
1)按配方量將甘油和乙醇混合均勻，得混合液a；
2)依次將配方量的乳酸、磷酸加入混合液a中，混合均勻，得混合液b；
3)在混合液b中加入配方量的水，混勻，即得。
上述侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，包括以下步驟：
將鑄造鎂合金拋光，然後將拋光面浸泡於所述侵蝕劑中，18℃～25℃侵蝕20～60s，取出試樣在無水乙醇中進行清洗，然後風乾。
上述在無水乙醇中清洗後的試樣用光洗劑光洗。
所述光洗劑由以下質量份數的組分組成：酪酐3～5份，硝酸鈉1～2.5份，蒸餾水400～500份。
所述酪酐的純度為99.8％。所述硝酸鈉的純度為99％。
所述光洗劑由包括以下步驟的製備方法製得：將配方量的酪酐和硝酸鈉置於蒸餾水中，混勻，即得。
本發明顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，其中磷酸為中強酸，主要對合金晶界起到侵蝕的作用；乳酸含有羧基和羥基，羧基電離出的h+起到緩蝕和穩定侵蝕劑酸性的作用；在侵蝕劑中加入一定量的甘油保證了侵蝕劑溶液的粘稠度和穩定性。採用有機的弱酸乳酸和無機的中強酸磷酸共同作用，可有效的對合金晶界處的析出相進行侵蝕，既能避免合金基體被侵蝕，又能使鎂合金的晶界能夠清晰的顯示出來。另外，磷酸在侵蝕過程中會形成磷酸鹽薄膜，進一步防止合金表面被氧化侵蝕。
為了使侵蝕後的組織更加清晰的顯示，採用光洗劑進行光洗，既保證了侵蝕後樣品表面的光亮度，也使得樣品不易氧化，有利於組織的觀察。
本發明侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，在室溫下即可進行，且侵蝕時間短，晶界清晰可見，易於觀察顯微組織。
附圖說明
圖1為採用本發明實施例3所得侵蝕劑侵蝕並採用光洗劑光洗後獲得的鎂合金金相顯微組織圖；
圖2為採用本發明實施例4所得侵蝕劑侵蝕前後的鎂合金金相顯微組織圖。
具體實施方式
實施例1
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由以下體積的組分組成：純度為99％的乳酸6ml、質量分數為85％的磷酸2ml、純度為99.7％的甘油10ml、質量分數為99.7％的無水乙醇75ml、純度為99.99％的蒸餾水7ml。
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法，包括以下步驟：
1)把10ml甘油和75ml無水乙醇混合，攪拌均勻，得混合液a；
2)將6ml乳酸、2ml磷酸依次加入混合a中，攪拌均勻，得混合液b；
3)在混合液b中加入7ml蒸餾水，進行稀釋，即得。
本實施例上述侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，包括以下步驟：
將拋光好的鑄態鑄造鎂合金試樣用鑷子夾住，將拋光面浸泡在侵蝕劑中，18℃侵蝕20s，迅速取出試樣在無水乙醇中進行清洗，然後在光洗劑中進行光洗，取出再用無水乙醇清洗，將拋光面輕放吸水紙上，自然風乾。
本實施例中所用光洗劑，由以下組分組成：
純度為99.8％的酪酐3g，純度為99％的硝酸鈉2g，400ml蒸餾水。
本實施例所用光洗劑的製備方法包括以下步驟：首先量取400ml蒸餾水，然後分別稱取3g酪酐和2g硝酸鈉倒入蒸餾水中，攪拌均勻，即得。
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑對鑄態合金侵蝕處理後，試樣光亮度好，不易氧化，晶界清晰可見，易於觀察顯微組織。
實施例2
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由以下體積組分組成：純度為99％的乳酸4ml、質量分數為85％的磷酸4ml、純度為99.7％的甘油5ml、質量分數為99.7％的無水乙醇80ml、純度為99.99％的蒸餾水7ml。
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法，包括以下步驟：
1)把5ml甘油和80ml無水乙醇混合，攪拌均勻，得混合液a；
2)將4ml乳酸、4ml磷酸依次加入混合a中，攪拌均勻，得混合液b；
3)在混合液b中加入7ml蒸餾水，進行稀釋，即得。
本實施例上述所得侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，包括以下步驟：
將拋光好的固溶態鑄造鎂合金試樣用鑷子夾住，將拋光面浸泡在侵蝕劑中，20℃侵蝕40s，迅速取出試樣在無水乙醇中進行清洗，然後在光洗劑中進行光洗，取出再用無水乙醇清洗，將拋光面輕放吸水紙上，自然風乾。
本實施例中所用光洗劑，由以下組分組成：
純度為99.8％的酪酐4g，純度為99％的硝酸鈉2.5g，500ml蒸餾水。
本實施例所用光洗劑的製備方法包括以下步驟：首先量取500ml蒸餾水，然後分別稱取4g酪酐和2.5g硝酸鈉倒入蒸餾水中，攪拌均勻，即得。
採用本實施例上述侵蝕劑對鎂合金侵蝕處理後，所得固溶態合金試樣光亮度好，不易氧化，晶界清晰可見，易於觀察顯微組織。
實施例3
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由以下體積的組分組成：純度為99％的乳酸2ml、質量分數為85％的磷酸6ml、純度為99.7％的甘油15ml、質量分數為99.7％的無水乙醇70ml、純度為99.99％的蒸餾水7ml。
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法，包括以下步驟：
1)把15ml甘油和70ml無水乙醇混合，攪拌均勻，得混合液a；
2)將2ml乳酸、6ml磷酸依次加入混合a中，攪拌均勻，得混合液b；
3)在混合液b中加入7ml蒸餾水，進行稀釋，即得。
本實施例上述所得侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，包括以下步驟：
將拋光好的固溶時效態鑄造鎂合金試樣用鑷子夾住，將拋光面浸泡在侵蝕劑中，25℃侵蝕60s，迅速取出試樣在無水乙醇中進行清洗，然後在光洗劑中進行光洗，取出再用無水乙醇清洗，將拋光面輕放吸水紙上，自然風乾。
本實施例中所用光洗劑，由以下組分組成：
純度為99.8％的酪酐5g，純度為99％的硝酸鈉1g，450ml蒸餾水。
本實施例所用光洗劑的製備方法包括以下步驟：首先量取450ml蒸餾水，然後分別稱取5g酪酐和1g硝酸鈉倒入蒸餾水中，攪拌均勻，即得。
採用本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑對鎂合金侵蝕處理後，所得固溶時效態合金試樣光亮度好，不易氧化，晶界清晰可見，易於觀察顯微組織。
實施例4
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑，由以下體積的組分組成：純度為99％的乳酸5ml、質量分數為85％的磷酸5ml、純度為99.7％的甘油8ml、質量分數為99.7％的無水乙醇75ml、純度為99.99％的蒸餾水7ml。
本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑的製備方法，包括以下步驟：
1)把8ml甘油和75ml無水乙醇混合，攪拌均勻，得混合液a；
2)將5ml乳酸、5ml磷酸依次加入混合a中，攪拌均勻，得混合液b；
3)在混合液b中加入7ml蒸餾水，進行稀釋，即得。
本實施例上述所得侵蝕劑在顯示鑄造鎂合金金相組織方面的應用，包括以下步驟：
將拋光好的固溶時效態鑄造鎂合金試樣用鑷子夾住，將拋光面浸泡在侵蝕劑中，25℃侵蝕30s，迅速取出試樣在無水乙醇中進行清洗，然後將拋光面輕放吸水紙上，自然風乾。
採用本實施例顯示鑄造鎂合金金相組織的侵蝕劑對鎂合金侵蝕處理後，所得固溶時效態合金試樣光亮度好，不易氧化，晶界清晰可見，易於觀察顯微組織。
實驗例1
本實驗例為採用實施例3中所得侵蝕劑對鎂合金進行侵蝕，並採用實施例3中光洗劑進行光洗後獲得的金相顯微組織圖片。如圖1所示，圖1中(a)、(b)分別為固溶時效態鎂合金侵蝕前後的金相組織圖，對比圖1(a)、(b)可知，侵蝕後所得金相組織圖片比較清晰，金相表面光亮度好，晶粒晶界和第二相非常清晰明顯，易於分析晶粒大小以及合金中第二相的分布情況，為建立合金顯微組織和性能之間的關係提供了便利。
實驗例2
本實驗例為採用實施例4中所得侵蝕劑對鎂合金進行侵蝕，獲得的金相顯微組織圖片。如圖2所示，圖2中(a)、(b)分別為固溶時效態鎂合金侵蝕前後的金相組織圖，對比圖2(a)、(b)可知，侵蝕後所得金相組織圖片比較清晰，金相表面光亮度好，晶粒晶界和第二相非常清晰明顯，易於分析晶粒大小以及合金中第二相的分布情況，為建立合金顯微組織和性能之間的關係提供了便利。
對比圖1(b)和圖2(b)可知，侵蝕劑侵蝕後的金相組織再經光洗劑光洗後晶界更加清晰，金相表面的光亮度更高。