一种电解提取钢中第二相粒子的集成装置及方法与流程

文档序号:11249405
一种电解提取钢中第二相粒子的集成装置及方法与流程

本发明涉及金属物理研究技术领域,特别是指一种电解提取钢中第二相粒子的集成装置及方法。



背景技术:

钢等金属合金中微米级非金属夹杂物的类型、形态、尺寸及分布对合金的力学性能、服役寿命以及成品表面质量均会造成不同程度的消极影响,同时纳米级的第二相粒子却可以起到增强合金强韧性的效果。所以,对钢等金属材料中非金属夹杂物和第二相粒子的精确检测对准确把所致材料性能,提高材料附加值有十分重要的指导意义。

目前,分离检测钢中非金属夹杂物的方法主要有传统的金相法,大样电解和无水电解法。传统的金相分析只能通过观测金属表面夹杂物和第二相粒子的二维形态来推断其三维形态,不能直观的观测到夹杂物的立体形态,存在很大误差;而大样电解方法电解时间长(大于10天),此外由于其使用酸液,一般只能得到钢中较大尺寸(>40μm)的夹杂物颗粒,而无法得到尺寸较小的夹杂物和第二相粒子。专利《电解法提取钢中超细夹杂物的方法》、专利《一种电解液及其电解提取钢中非金属夹杂物的方法》和专利《一种采用中性盐电解液电解提取钢中细小夹杂物的方法》均是采用非水的中性溶液进行电解得到夹杂物,并通过调节电解液成分提高提取钢中夹杂物的准确率。专利《高效提取钢中夹杂物的电解装置及方法》则是加入旋转装置以及调整旋转方向来提高电解的效果。但是上述这些专利的装置均为将制冷柜,直流电源和电解槽等组件组装起来使用,使用前需组装,试验之后需将装置拆卸清洗,使用起来极为不便,操作人员需经过专门培训,而且不同的操作人员可能导致不同程度的误差,在操作过程由于电解液的挥发,需要多次人为注加电解液,这给操作也造成了极大不便。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种电解提取钢中第二相粒子的集成装置及方法。

该装置包括主控装置、直流电源、制冷压缩机、电解液自动加注系统、电解工装、超声波和冷柜,上述部件通过不锈钢外壳集成在一起,主控装置自动控制制冷压缩机、电解液自动加注系统和超声波的开关,电解工装用于安置试样和进行电解,直流电源为电解过程供电。

其中,该装置工作电压为220V/50Hz,直流电源控制电压:DC24V,直流电源最大输出功率:DC100V/5A。

该装置在使用时,具体方法如下:

首先,将配置好的电解液装入电解液自动加注系统的自动加注槽中,电解液通过自动加注槽加入到电解工装所在的电解槽;然后,将钢试样通过电解工装安装为正极,不锈钢电解槽为负极,先将冷柜内温度降低到0℃,开始电解,电解时,电流控制小于200mA/cm2,每小时按超声波开关进行超声1-3分钟,使钢试样上的夹杂物和第二相粒子落入溶液中,4-6小时后结束电解;最后,收集电解液,使用去离子水清洗电解液,静置一天后去掉表层有机溶液,磁选去掉铁的氧化物和碳化物后,淘洗得到夹杂物和第二相粒子,使用竹签将第二相粒子导到导电胶上后使用扫描电镜观察第二相粒子的形貌、成分和尺寸。

其中,上述电解液为四甲基氯化铵质量分数1-5%、丙三醇体积分数2-15%、三乙醇胺体积分数2-16%,余量为甲醇。

电解液自动加注系统的自动加注槽根据电解槽内液位的降低自动往电解槽中加注电解液。

本发明的上述技术方案的有益效果如下:

上述方案中,将直流电源,空气压缩机制冷,超声波和电解槽集成到一个仪器,并集成了电解液自动加注系统,这样可以大大简化了实验过程和难度,也提高实验的可操作性和规范性,特别是超声波的使用使试验表面的第二相粒子及时进入电解液,电解的效率增加。具体效果如下:

(1)本发明将制冷柜,直流电源、超声波、电解液自动加注系统和电解槽等集成到一个仪器,无需组装和拆卸,大大简化试验的复杂性,同时提高组件的使用寿命,有利于这项技术和仪器的商业化推广。

(2)本发明使用继电器实现对制冷、电解和超声等功能的自动控制,只需按相应的开关按钮即可实现相应的功能,这样可以大大提高实验的可操作性和规范性。

(3)本发明使用电解液自动加注系统,在电解过程根据是民解液位的下降自动往电解槽中加注适量电解液,省去人工每隔一段时间加注电解液的不便,以及没有及时补加电解液所造成的电解中断,氧化问题,提高电解的稳定性和质量。

(4)本发明将超声波和电解槽集成一起,在电解过程每间隔一定时间开启超声功能,使试样表面的第二相粒子及时进入电解液,电解的效率增加。

附图说明

图1为本发明的电解提取钢中第二相粒子的集成装置主视图;

图2为本发明的电解提取钢中第二相粒子的集成装置左视图。

其中:1-主控装置;2-直流电源;3-制冷压缩机;4-电解液加注系统;5-电解工装;6-超声波;7-冷柜;8-不锈钢外壳。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种电解提取钢中第二相粒子的集成装置及方法。

如图1和图2所示,该装置通过不锈钢外壳8将主控装置1、直流电源2、制冷压缩机3、电解液自动加注系统4、电解工装5和超声波6、冷柜7集成在一起,主控装置1自动控制制冷压缩机3、电解液自动加注系统4和超声波6的开关,电解工装5用于安置试样和进行电解,直流电源2为电解过程供电。

其中,直流电源2控制电压:DC24V,直流电源2最大输出功率:DC100V/5A。

该装置的具体使用过程如下:

首先,将配置好的电解液装入电解液自动加注系统4的自动加注槽中,电解液通过自动加注槽加入到电解工装5所在的电解槽;然后,将金属试样制成直径约为10mm长度100mm左右圆棒或2*20*100mm的金属薄片,通过电解工装5安装为正极,不锈钢电解槽为负极,从主控装置1上按制冷按钮将冷柜7内温度降低到0℃,打开主控装置1上的电解按钮开始电解,电解时,电流控制小于200mA/cm2,每小时按超声波开关进行超声2分钟左右,使钢试样上的夹杂物和第二相粒子落入溶液中,4-6小时后结束电解;最后,收集电解液,使用去离子水清洗电解液,静置一天后去掉表层有机溶液,磁选去掉铁的氧化物和碳化物后,淘洗得到夹杂物和第二相粒子,使用竹签将第二相粒子导到导电胶上后使用扫描电镜观察第二相粒子的形貌、成分和尺寸。

上述电解液为四甲基氯化铵质量分数1-5%、丙三醇体积分数2-15%、三乙醇胺体积分数2-16%,余量为甲醇。

在本发明装置中,电解液自动加注系统4的自动加注槽能够根据电解槽内液位的降低自动往电解槽中加注电解液。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

再多了解一些
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