[发明专利]一种双金属接头界面金相组织腐蚀试剂及显示方法

说明书

技术领域

本发明属于化学分析领域，涉及一种双金属接头界面金相组织腐蚀试剂及显示方法，具体是一种铜合金/钢双金属接头界面金相组织腐蚀试剂及显示方法。

技术背景

双金属复合材料是一种集两种材料的物理、化学、力学性能和价格差别等优势于一体的新型材料。近年来，双金属复合材料在制造、生产中得到了快速发展和广泛应用。已开始广泛使用铜包铝、铜包钢、钢镀铜等金属复合材料。一些设备制造商为降低成本使用双金属材料代替原有的单一贵金属零、部件。设备的复合材料部件在使用过程中会发生断裂、撕裂等失效缺陷，有效迅速的对双金属零部件接头处进行金相组织观察分析，能够明确失效原因，指导制定解决方案。

双金属材料接头界面性能对材料功能影响较大，为了更好的研究这种新型材料的接头性能，迫切需要对其结合界面的组织进行准确的分析。尤其是铜合金/钢两种金属抗腐蚀性能差异较大，目前所采用的针对单一铜金属的腐蚀剂或是含有高浓度硝酸溶液、三氯化铁盐酸溶液等酸性溶液，对铜基金属腐蚀的同时，会对钢基金属组织产生不同程度的腐蚀影响，或是强氧化剂反应过程剧烈，将其应用于双金属接头腐蚀时，很难控制腐蚀过程及效果，成功率低，无法获得边界清晰的接头金相组织。另有通过加设注射器，腐蚀时控制试剂流向等方法，也使得过程复杂不易操作，并且也无法保证获得清晰的边界组织形貌，因此现有的方法已经不能够满足生产、分析需要。

发明内容

本发明公开一种铜合金/钢双金属接头界面金相组织腐蚀试剂及显示方法，目的在于能够提供一种快速清晰显示铜合金/钢双金属材料接头界面金相组织的方法，有效适用于这种复合材料的组织观察、性能检验和失效分析。

本发明双金属接头界面金相组织腐蚀试剂成分为包括：蒸馏水、双氧水、氨水、重铬酸钾、硝酸、无水乙醇溶液，包括第一浸蚀剂和第二浸蚀剂，其中第一浸蚀剂由质量百分比6％～10％的H₂O₂水溶液与质量百分比为27％的氨水按体积比为1∶1制成混合溶液，并加有重铬酸钾0.5～1ml饱和水溶液，用于铜及铜合金/钢双金属复合材料铜基组织显示；第二浸蚀剂采用体积百分比为4％～6％的HNO₃无水乙醇溶液，用于铜及铜合金/钢双金属复合材料钢基体组织显示。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1)取样

在要分析的铜合金/钢复合材料构件接头处，采用线切割方法截取同时具有双侧金属的分析试样，用线切割法避免普通机械加工对双金属结合界面造成的质量损伤。

2)制样

用树脂镶嵌试样，以双金属结合面的横截面为分析面，使试样的两种金属层磨制后，良好的保持在同一水平面，不会因两种金属硬度差异而在研磨时形成明显的台阶，将试样分别在500^#、800^#、1000^#、1200^#水砂纸上进行研磨，以水为润滑剂，直至表面磨痕均匀为止，精磨时砂纸要至1200^#以上，然后在蘸有3.5^#金刚石研磨膏的细绸布上对试面进行抛光处理。抛光过程中以含20％～50％(质量百分比)无水乙醇的水溶液为润滑剂，同时采用细绸布、缩短抛光时间，来使制样困难的铜侧金属，能够获得合格抛光面的同时又不会产生降低腐蚀质量的氧化膜，抛光时间控制在5min以下，最终至表面光滑无划痕(粗糙度≤0.025μm)，最后将试样清洗干净并吹干。

3)配制浸蚀液试剂

浸蚀液试剂成分为包括：双氧水、氨水、重铬酸钾、硝酸、无水乙醇溶液、蒸馏水，在常温状态下，分别制成第一浸蚀剂和第二浸蚀剂。其中第一浸蚀剂由6％～10％(质量百分比)的H₂O₂水溶液与饱和氨水体积比为1∶1制成混合溶液，并加入重铬酸钾饱和水溶液，用于铜合金/钢双金属复合材料铜基金属组织显示；第二浸蚀剂由体积百分比为4％～6％的浓HNO₃无水乙醇溶液，用于铜合金-钢双金属复合材料钢基金属组织显示；

4)双金属接头试样金相组织显示

用第一浸蚀剂腐蚀试样，试样浸入深度2～4mm，持续时间8～15s，然后用无水乙醇溶液冲洗5～10s；用第二浸蚀剂腐蚀试样，试样浸入深度2～4mm，持续时间8～20s，用无水乙醇溶液冲洗5～10s。最后试样面用85℃的蒸馏水冲洗5～10s，用吹风机吹干试样表面水渍，清除表面残留试剂，提高试样腐蚀质量。