一種鋯基合金金相腐蝕液及金相腐蝕方法與流程

2023-05-08 01:10:36 1

本發明涉及金相試樣製備領域，更具體地，涉及一種鋯基合金金相腐蝕液及金相腐蝕方法。

背景技術：

鋯基合金是指以鋯元素為主要元素的一種合金。通常，鋯基合金中鋯的質量分數大於或等於50％。鋯基合金具有強大的玻璃形成能力和寬大的過冷液相區，有利於使用較為簡易的設備容易地製備出質量佳的塊體合金。此外，鋯基合金具有優異的力學性能，廣泛地應用於航天及高爾夫等領域。

通過觀察鋯基合金的金相試樣，可對鋯基合金的性能進行檢測。現有的金相腐蝕液對鋯基合金的腐蝕效率低，腐蝕後得到的金相試樣效果不好。

因此，需要提供一種鋯基合金金相腐蝕液，以解決現有技術中的至少一個問題。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種鋯基合金金相腐蝕液的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種鋯基合金金相腐蝕液。

該鋯基合金金相腐蝕液包括水、至少2wt％的氫氟酸、至少8wt％的硫酸和至少8wt％的硝酸。

可選地，所述鋯基合金金相腐蝕液包括2wt％-5wt％的氫氟酸、8wt％-20wt％的硫酸和8wt％-20wt％的硝酸。

可選地，按體積份計，所述鋯基合金金相腐蝕液包括5-10份優級純的氫氟酸、5-10份分析純的硫酸、10-20份優級純的硝酸和60-80份水。

可選地，所述氫氟酸的溶質的質量分數大於或等於40.0％，所述硫酸的溶質的質量分數大於或等於98％，所述硝酸的溶質的質量分數為65％-68％。

可選地，所述水為蒸餾水。

根據本發明的第二方面，還提供了一種鋯基合金金相腐蝕方法。

該鋯基合金金相腐蝕方法包括如下步驟：

(1)根據權利要求1至5任一項中所述的鋯基合金金相腐蝕液的配方，將氫氟酸、硫酸和硝酸加入水中，攪拌均勻，得到鋯基合金金相腐蝕液；

(2)將打磨和拋光好的鋯基合金完全浸泡於所述步驟(1)中得到的鋯基合金金相腐蝕液中，浸泡一段時間後取出鋯基合金。

可選地，所述步驟(2)中的鋯基合金中鋯的含量為50wt％-80wt％，銅的含量為20wt％-40wt％，鋁的含量為3wt％-6wt％。

可選地，所述步驟(1)中的攪拌時間為30s-60s。

可選地，所述步驟(2)中的浸泡時間為20s-80s。

可選地，還包括步驟(3)：

將所述步驟(2)中取出的鋯基合金用水衝洗表面30s-60s，吹乾後用酒精清潔表面。

本發明的發明人發現，在現有技術中，確實存在金相腐蝕液對鋯基合金的腐蝕效率低，腐蝕後得到的金相試樣效果不好。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。

本發明的鋯基合金金相腐蝕液包括氫氟酸、硫酸和硝酸，對鋯基合金的腐蝕效率高，在金相顯微鏡下可觀察到非常清晰的金相組織。此外，本發明的鋯基合金金相腐蝕液的成本低。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中並構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，並且連同其說明一起用於解釋本發明的原理。

圖1為使用本發明鋯基合金金相腐蝕液a1腐蝕得到的鋯基合金金相試樣b1的金相照片。

圖2為使用本發明鋯基合金金相腐蝕液a2腐蝕得到的鋯基合金金相試樣b2的金相照片。

圖3為使用現有的金相腐蝕液c1腐蝕得到的鋯基合金金相試樣d1的金相照片。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這裡示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

本發明的鋯基合金金相腐蝕液包括水、至少2wt％的氫氟酸、至少8wt％的硫酸和至少8wt％的硝酸。上述「wt％」是指質量分數。至少2wt％的氫氟酸是指氫氟酸的質量至少為鋯基合金金相腐蝕液總質量的2％；至少8wt％的硫酸是指硫酸的質量至少為鋯基合金金相腐蝕液總質量的8％；至少8wt％的硝酸是指硝酸的質量至少為鋯基合金金相腐蝕液總質量的8％。本領域技術人員可實際需求，選擇具有不同的含量的氫氟酸或硫酸或硝酸的鋯基合金金相腐蝕液。

本發明的鋯基合金金相腐蝕液對鋯基合金的腐蝕效率高，在金相顯微鏡下可觀察到非常清晰的金相組織，有利於通過觀察鋯基合金內的晶粒來檢測鋯基合金的性能。此外，本發明的鋯基合金金相腐蝕液的成本低。

在此，需要進行說明的是，鋯基合金中鋯的質量分數應當大於或等於50％。

可選地，鋯基合金金相腐蝕液包括2wt％-5wt％的氫氟酸、8wt％-20wt％的硫酸和8wt％-20wt％的硝酸。該配比的鋯基合金金相腐蝕液配製容易，對鋯基合金的腐蝕效率高。

可選地，按體積份計，鋯基合金金相腐蝕液包括5-10份優級純的氫氟酸、5-10份分析純的硫酸、10-20份優級純的硝酸和60-80份水。該配比的鋯基合金金相腐蝕液配製容易，對鋯基合金的腐蝕效率高。

進一步地，氫氟酸的溶質的質量分數大於或等於40.0％，硫酸的溶質的質量分數大於或等於98％，硝酸的溶質的質量分數為65％-68％。氫氟酸的溶質的質量分數大於或等於40.0％是指單份氫氟酸中的氫氟酸的質量分數大於或等於40.0％；硫酸的溶質的質量分數大於或等於98％是指單份硫酸中的硫酸的質量分數大於或等於98％；硝酸的溶質的質量分數為65％-68％是指單份硝酸中硝酸的質量分數為65％-68％。

配製時，可將相應的體積份的氫氟酸、硫酸、硝酸和水混合在一起攪拌均勻，即可製得鋯基合金金相腐蝕液。

可選地，水為蒸餾水。進一步地，水為一級ro水。

本發明還提供了一種鋯基合金金相腐蝕方法，包括如下步驟：

(1)根據本發明的鋯基合金金相腐蝕液的配方，將氫氟酸、硫酸和硝酸加入水中，攪拌均勻，得到鋯基合金金相腐蝕液。

可選地，氫氟酸、硫酸和硝酸可依次加入水中。

上述攪拌可通過攪拌槳或磁力攪拌等方式實現。攪拌速率可根據需要配製的鋯基合金金相腐蝕液的體積確定。

此外，為了更加快速地攪拌均勻，可對水進行加熱。

(2)將打磨和拋光好的鋯基合金完全浸泡於步驟(1)中得到的鋯基合金金相腐蝕液中，浸泡一段時間後取出鋯基合金。

鋯基合金在鋯基合金金相腐蝕液中的浸泡時間可根據實際需求靈活選擇。

本發明的鋯基合金金相腐蝕方法操作簡單，得到的鋯基合金金相試樣的金相組織可非常清晰地被觀察到。

可選地，步驟(2)中的鋯基合金中鋯的含量為50wt％-80wt％，銅的含量為20wt％-40wt％，鋁的含量為3wt％-6wt％。對於上述組成的鋯基合金，使用本發明的鋯基合金金相腐蝕液的腐蝕效率高。

可選地，步驟(1)中的攪拌時間為30s-60s。

可選地，步驟(2)中的浸泡時間為20s-80s。

可選地，還包括步驟(3)：

將步驟(2)中取出的鋯基合金用水衝洗表面30s-60s，吹乾後用酒精清潔表面。該步驟有利於更清晰地觀察到鋯基合金的金相組織。

上述衝洗用的水可為蒸餾水或去離子水。用酒精清潔表面可通過使用吸附有酒精的脫脂棉擦拭鋯基合金的表面，或者，將鋯基合金在酒精中超聲清洗等方式實現。

以下，結合具體實施例對本發明的鋯基合金金相腐蝕液及金相腐蝕方法做具體說明。實施例中使用的各種原料均可通過市售獲得。各實施例和對比例中使用同種鋯基合金。各實施例和對比例中使用優級純的氫氟酸、分析純的硫酸和優級純的硝酸。

實施例1

(1)用100ml量筒量取80ml去離子水置於塑料燒杯中，用10ml塑料量筒量取5ml氫氟酸，以及用10ml玻璃量筒分別量取5ml硫酸和10ml硝酸，將量取的氫氟酸、硫酸和硝酸倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌30s至均勻，得到鋯基合金金相腐蝕液a1。

(2)將打磨和拋光好的鋯基合金完全浸泡於步驟(1)中得到的鋯基合金金相腐蝕液a1中，浸泡30s後取出鋯基合金。

(3)將步驟(2)中取出的鋯基合金用去離子水衝洗表面40s，吹乾後帶酒精的脫脂棉擦拭試樣表面，得到鋯基合金金相試樣b1。

使用金相顯微鏡觀察b1。如圖1中所示，可觀察到非常清晰的金相組織。

實施例2

(1)用100ml量筒量取60ml去離子水置於塑料燒杯中，用10ml塑料量筒量取10ml氫氟酸，以及用10ml玻璃量筒分別量取10ml硫酸，用25ml玻璃量筒量取20ml硝酸，將量取的氫氟酸、硫酸和硝酸倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌30s至均勻，得到鋯基合金金相腐蝕液a2。

(2)將打磨和拋光好的鋯基合金完全浸泡於步驟(1)中得到的鋯基合金金相腐蝕液a2中，浸泡30s後取出鋯基合金。

(3)將步驟(2)中取出的鋯基合金用去離子水衝洗表面40s，吹乾後帶酒精的脫脂棉擦拭試樣表面，得到鋯基合金金相試樣b2。

使用金相顯微鏡觀察b2。如圖2中所示，可觀察到非常清晰的金相組織。

對比例1

(1)用100ml量筒量取80ml去離子水置於塑料燒杯中，用10ml塑料量筒量取2ml氫氟酸，以及用20ml玻璃量筒分別量取18ml硫酸，將量取的氫氟酸和硝酸倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌30s至均勻，得到金相腐蝕液c1。

(2)將打磨和拋光好的鋯基合金完全浸泡於步驟(1)中得到的金相腐蝕液c1中，浸泡30s後取出鋯基合金。

(3)將步驟(2)中取出的鋯基合金用去離子水衝洗表面40s，吹乾後帶酒精的脫脂棉擦拭試樣表面，得到鋯基合金金相試樣d1。

使用金相顯微鏡觀察d1。如圖3中所示，可觀察到金相組織的清晰度和完整性明顯差於a1和a2。

雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。