一种ZL205A铸造铝合金的金相腐蚀剂及金相组织显示方法

一种zl205a铸造铝合金的金相腐蚀剂及金相组织显示方法
技术领域
1.本发明属于铸造铝合金材料的金相腐蚀技术领域，具体涉及一种zl205a铸造铝合金的金相腐蚀剂，本发明还涉及zl205a铸造铝合金组织的显示方法。


背景技术：

2.zl205a合金是一种由我国自主研制的高强度铸造铝合金，具有良好的综合力学性能，如很好的延展性和塑性，良好的高温性能及切削性，同时密度低、比强度高、比刚度高的金属性特点，极限拉伸强度可达500mpa以上，力学性能指标达到甚至超过了常规高强度铝合金ld
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的力学性能，是目前世界上强度最高的铸造铝合金。通常以铸件的形式广泛应用于汽车、军工以及航空航天等行业，例如汽车发动机缸体、航空机匣、导弹挂架、导弹承载舱体、火炮弹毂、轻型步战车负重车轮轮毂等零部件。
3.由于该合金掺杂大量合金元素，凝固结晶温度范围高达100℃，凝固过冷度小，在凝固过程中有很大的温度区间内固液共存，易发展成粗大的树枝晶或等轴晶，固态枝晶搭建成强度较低的骨架结构。传统的金相腐蚀剂对铝铜系合金腐蚀效果不佳，以氯化铁盐酸水溶液作为腐蚀剂，该腐蚀液的腐蚀性较弱，不能准确把握腐蚀时间，容易出现局部腐蚀过度或者晶界不能充分显现的现象难以腐蚀出晶界。因此现提出一种zl205a铸造铝合金的金相腐蚀剂及金相组织显示方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种zl205a铸造铝合金的金相腐蚀剂及金相组织显示方法，以解决上述背景技术中提出的传统的金相腐蚀剂对铝铜系合金腐蚀效果不佳，以氯化铁盐酸水溶液作为腐蚀剂，该腐蚀液的腐蚀性较弱，不能准确把握腐蚀时间，容易出现局部腐蚀过度或者晶界不能充分显现的现象难以腐蚀出晶界的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种zl205a铸造铝合金的金相腐蚀剂，该腐蚀剂由化学腐蚀剂与表面清洗剂组成，包含以下原料：化学腐蚀剂为去离子水100ml、2-3ml的硝酸，1-2ml的盐酸，氢氟酸1-2ml；表面清洗剂为无水乙醇40～50ml，去离子水40～50ml。
6.所述的硝酸的质量分数浓度为大于或等于99.5％；
7.所述的盐酸的质量分数浓度为大于或等于99.0％；
8.所述的氢氟酸的质量分数浓度为大于或等于99.5％；
9.所述的无水乙醇溶液的质量分数浓度为大于或等于99.7％。
10.本发明还提供了一种zl205a铸造铝合金的金相组织显示方法，该方法包含以下步骤：
11.步骤1，首先选取zl205a铸造铝合金样件的观察面，并依次采用粗到细目数的水磨砂纸进行打磨，直到把上一道工序的打磨痕迹覆盖掉，新的打磨痕迹方向一致；
12.步骤2，将步骤1中打磨后的成型样件观察面，利用机械抛光机依次进行粗抛与精抛，将抛光膏均匀涂抹在转盘上的抛光绒布上，再将研磨好的试样放置在抛光布上抛光，以
进一步去除上述砂纸打磨残留的微小磨痕并达到光亮镜面效果，最后取出样品，清洗干燥后待用；
13.步骤3，利用硝酸、盐酸、氢氟酸和水混合配制化学腐蚀剂，将步骤2中抛光后的zl205a铸造铝合金试样放入化学腐蚀剂中并保持抛光面朝下，保持15-25秒后，立刻取出试样；
14.步骤4，将步骤3腐蚀后的样件顶面立即依次进行40～50ml无水乙醇溶液清洗(防止腐蚀后表面氧化)、40～50ml去离子水清洗、无水乙醇溶液冲洗样件腐蚀表面、吹风机干燥后，即可在光学显微镜或扫描电子显微镜下观察zl205a铸造铝合金样件观察面的金相组织。
15.优选地，步骤1中，成型样件观察面依次经过100#、320#、600#、800#、1000#、2000#及3000#的水磨砂纸上进行研磨，每次换砂纸时需要将样品旋转90
°
，且每次研磨后需用清水冲洗样件表面以去除残留杂质，吹干待用；
16.优选地，步骤2中，抛光成型样件观察面的机械抛光机型号为pg-2d型，抛光方式为抛光盘左转抛光与右转抛光相结合，以保证抛光痕迹的均匀性；其中，粗抛的抛光织物为帆布，抛光盘转速为700转/分，抛光膏选用w1.5的金刚石抛光膏；精抛的抛光织物为丝绒，抛光盘转速为900转/分，抛光膏选用w1的金刚石抛光膏。
17.优选地，步骤3中，利用硝酸、盐酸、氢氟酸和水混合配制化学腐蚀剂方法包括：用量筒依次量取去离子水100ml、2-3ml的硝酸，1-2ml的盐酸，氢氟酸1-2ml，并先后加入指定容器中进行不断搅拌；腐蚀时间为15-25秒。
18.本发明具有以下优点：
19.本发明的金相腐蚀剂相较于传统的高氯酸腐蚀剂，腐蚀性和氧化性都显著减小，对操作人员的健康危害和环境污染性大大降低，腐蚀剂组成简单，加工便宜，配制方便，无设备限制，关键在于腐蚀效果良好，腐蚀后的金相试样的晶界易于辨析，金相组织结构清晰，有助于对zl205a铸造铝合金的组织成分进行后续的探索研究。
附图说明
20.图1为本发明实施例1的样件观察面经化学腐蚀后的200μm下显微组织图；
21.图2为本发明实施例1的样件观察面经化学腐蚀后的50μm下显微组织图；
22.图3为本发明实施例2的样件观察面经化学腐蚀后的200μm下显微组织图；
23.图4为本发明实施例2的样件观察面经化学腐蚀后的50μm下显微组织图；
24.图5为本发明实施例3的样件观察面经化学腐蚀后的200μm下显微组织图；
25.图6为本发明实施例3的样件观察面经化学腐蚀后的50μm下显微组织图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1：
28.1)制备化学腐蚀剂：移取硝酸2ml，盐酸1ml，氢氟酸1ml，水100ml；室温下依次将硝酸、盐酸、氢氟酸倒入盛有水的指定容器中，搅拌溶解完成混合溶液的配制；
29.2)制备表面清洗剂：移取40ml无水乙醇，40ml去离子水，分别放置；
30.3)选取zl205a铸造铝合金样件的观察面，分别依次经100#、320#、600#、800#、1000#、2000#及3000#规格的水磨砂纸打磨，每次换砂纸时需要将样品旋转90
°
，而且每次研磨后需用清水冲洗样件表面以去除残留杂质，吹干待用；
31.4)将步骤3)中打磨后的成型样件观察面，利用机械抛光机依次进行粗抛与精抛，抛光方式为抛光盘左转抛光与右转抛光相结合。其中，粗抛的抛光织物为帆布，抛光盘转速为700转/分，抛光膏选用w1.5的金刚石抛光膏；精抛的抛光织物为丝绒，抛光盘转速为900转/分，抛光膏选用w1的金刚石抛光膏；
32.5)利用步骤1)配制的化学腐蚀剂，将步骤4)中抛光后的样件浸入腐蚀剂中并保持抛光面朝下，保持15秒后，立刻取出试样；
33.6)利用步骤2)配制的表面清洗剂，将步骤5)腐蚀后的样件观察面立即依次进行40ml无水乙醇溶液清洗、40ml去离子水清洗、无水乙醇溶液冲洗样件腐蚀表面，最后将冷化学腐蚀后的样件观察面清洗干燥后，即可在光学显微镜下观察zl205a铸造铝合金样件的等轴晶组织(如图1、图2所示)。
34.实施例2：
35.1)制备化学腐蚀剂：移取硝酸2.5ml，盐酸1.5ml，氢氟酸1.5ml，水100ml；室温下依次将硝酸、盐酸、氢氟酸倒入盛有水的指定容器中，搅拌溶解完成混合溶液的配制；
36.2)制备表面清洗剂：移取40ml无水乙醇，40ml去离子水，分别放置；
37.3)选取zl205a铸造铝合金样件的观察面，分别依次经100#、320#、600#、800#、1000#、2000#及3000#规格的水磨砂纸打磨，每次换砂纸时需要将样品旋转90
°
，而且每次研磨后需用清水冲洗样件表面以去除残留杂质，吹干待用；
38.4)将步骤3)中打磨后的成型样件观察面，利用机械抛光机依次进行粗抛与精抛，抛光方式为抛光盘左转抛光与右转抛光相结合。其中，粗抛的抛光织物为帆布，抛光盘转速为700转/分，抛光膏选用w1.5的金刚石抛光膏；精抛的抛光织物为丝绒，抛光盘转速为900转/分，抛光膏选用w1的金刚石抛光膏；
39.5)利用步骤1)配制的化学腐蚀剂，将步骤4)中抛光后的样件浸入腐蚀剂中并保持抛光面朝下，保持20秒后，立刻取出试样；
40.6)利用步骤2)配制的表面清洗剂，将步骤5)腐蚀后的样件观察面立即依次进行40ml无水乙醇溶液清洗、40ml去离子水清洗、无水乙醇溶液冲洗样件腐蚀表面，最后将冷化学腐蚀后的样件观察面清洗干燥后，即可在光学显微镜下观察zl205a铸造铝合金样件的等轴晶组织(如图3、图4所示)。
41.实施例3：
42.1)制备化学腐蚀剂：移取硝酸3ml，盐酸2ml，氢氟酸2ml，水100ml；室温下依次将硝酸、盐酸、氢氟酸倒入盛有水的指定容器中，搅拌溶解完成混合溶液的配制；
43.2)制备表面清洗剂：移取40ml无水乙醇，40ml去离子水，分别放置；
44.3)选取zl205a铸造铝合金样件的观察面，分别依次经100#、320#、600#、800#、1000#、2000#及3000#规格的水磨砂纸打磨，每次换砂纸时需要将样品旋转90
°
，而且每次研
磨后需用清水冲洗样件表面以去除残留杂质，吹干待用；
45.4)将步骤3)中打磨后的成型样件观察面，利用机械抛光机依次进行粗抛与精抛，抛光方式为抛光盘左转抛光与右转抛光相结合。其中，粗抛的抛光织物为帆布，抛光盘转速为700转/分，抛光膏选用w1.5的金刚石抛光膏；精抛的抛光织物为丝绒，抛光盘转速为900转/分，抛光膏选用w1的金刚石抛光膏；
46.5)利用步骤1)配制的化学腐蚀剂，将步骤4)中抛光后的样件浸入腐蚀剂中并保持抛光面朝下，保持25秒后，立刻取出试样；
47.6)利用步骤2)配制的表面清洗剂，将步骤5)腐蚀后的样件观察面立即依次进行40ml无水乙醇溶液清洗、40ml去离子水清洗、无水乙醇溶液冲洗样件腐蚀表面，最后将冷化学腐蚀后的样件观察面清洗干燥后，即可在光学显微镜下观察zl205a铸造铝合金样件的等轴晶组织(如图5、图6所示)。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围有所附权力要求及其等同物限定。